近地磁尾不穩定性及亞暴觸發機制的綜合研究

《近地磁尾不穩定性及亞暴觸發機制的綜合研究》是依託中國科學技術大學，由朱平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：近地磁尾不穩定性及亞暴觸發機制的綜合研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱平
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

朱平博士是中國科學技術大學近代物理系教授，長期從事電漿理論計算及其在聚變和空間物理領域的套用研究。他在地球磁尾氣球模不穩定性與亞暴觸發機制領域進行了系統深入的理論工作，並提出了磁尾氣球模與重聯相耦合的物理模型。為了進一步確定亞暴觸發機制，檢驗現有物理模型，本項目計畫通過理論、模擬、以及多點衛星觀測數據分析，綜合研究近地磁尾不穩定性與亞暴觸發機制的關係，重點考察氣球模與磁重聯在近地磁尾的耦合方式及其在亞暴觸發過程中的作用。具體研究內容包括：（1）依據多點觀測數據和磁層全局數值模擬，進行亞暴增長期近地磁尾的平衡位形重建；（2）通過理論和模擬計算，分析亞暴增長期近地磁尾位形的線性和非線性巨觀不穩定性（氣球模,撕裂模等）；（3）選擇典型亞暴事件，比較數值計算結果和衛星觀測數據。本研究項目致力於充分利用近年來多點衛星觀測所呈現的良好契機，推動對亞暴觸發機制的理解，完善空間天氣模型。

結題摘要

近地磁尾的穩定性問題是理解磁層亞暴觸發機制的基礎和關鍵。為了進一步確定亞暴觸發機制，檢驗項目負責人之前所提出的磁尾氣球模與重聯相耦合觸發亞暴的物理模型，本項目計畫通過理論、模擬、以及多點衛星觀測數據分析，綜合研究近地磁尾不穩定性與亞暴觸發機制的關係，重點考察氣球模與磁重聯在近地磁尾的耦合方式及其在亞暴觸發過程中的作用。具體研究內容包括：（1）依據多點觀測數據和磁層全局數值模擬，進行亞暴增長期近地磁尾的平衡位形重建；（2）通過理論和模擬計算，分析亞暴增長期近地磁尾位形的線性和非線性巨觀不穩定性（氣球模,撕裂模等）；（3）選擇典型亞暴事件，比較數值計算結果和衛星觀測數據。本項目按計畫系統開展了近地磁尾不穩定性及亞暴觸發機制的綜合研究，包括1. 三維磁重聯過程的幾何與動力學結構；2. 磁尾雙流體氣球模非線性不穩定性誘發電漿團及磁重聯過程模擬；3. 磁尾位形的動理學氣球模線性不穩定性分析；4. 剪下流對磁尾位形氣球模不穩定性的影響；5. 理論模擬與衛星觀測數據分析的比較研究等。通過本項目研究計畫執行，驗證和探索了雙流體模型和動理學模型框架下，近地磁尾氣球模不穩定性發生髮展的可能性和位形參數條件；同時，發展了新的方法工具，首次將準分界線層(quasi-separatrix layer or QSL)的概念和方法推廣到磁層磁場結構研究, 得到了磁尾位形非線性氣球模不穩定性所引發準分界層QSL結構的三維分布, 進一步證明這種磁場重聯是一種內稟的三維過程, 演示了近地磁尾氣球模不穩定性所引起的三維磁重聯過程的幾何與動力學結構。這一成果對於理解重聯過程的物理本質, 確定重聯過程的幾何特徵,在觀測數據中檢測重聯信號和地點, 有基礎和實際意義。本研究項目致力於充分利用近年來多點衛星觀測所呈現的良好契機，推動對亞暴觸發機制的理解，完善空間天氣模型。