地球弓激波前兆区域瞬态结构的观测研究

论文摘要

地球的激波前兆区域位于弓激波前,是一个充满了多种瞬态现象和超低频波动的复杂区域。本文主要关注激波前兆区域空腔和自发产生的热流异常结构两类瞬态现象,这两类瞬态现象是弓激波耗散过程中的固有部分,会影响弓激波的再形成过程,并会扰动下游磁鞘中的等离子体,其伴随的局部太阳风动压变化,会影响地球磁层。研究这两种结构的传播特性、演化特性对理解激波前兆区域能量耗散过程和太阳风与磁层相互作用具有一定意义。激波前兆区域空腔结构是一类中心磁场和等离子体数密度同时降低的结构,边界处磁场和数密度稍微增强。目前对于空腔结构的传播特性仍缺少统计性的研究。本文基于Cluster卫星的观测数据,利用Timing方法、MDD方法和STD方法等多种多卫星分析方法计算了 12个激波前兆区域空腔结构边界的法向、在卫星参照系下和背景太阳风参照系下的传播速度,发现所有的结构在卫星参照系下都是朝着地球传播的,11个结构在背景太阳风参照系下是朝着太阳传播的,另外一个结构有可能是冻结在背景太阳风等离子体中的,结构的运动基本平行于磁力线或反平行于磁力线。我们的研究从观测上支持了空腔结构是由接近平行于磁力线传播的弱的压缩波和垂直于磁力线传播的超低频波动非线性相互作用产生的理论。另外我们发现尺度越大的结构在背景太阳风中运动得越慢。自发产生的热流异常结构内部的等离子体被显著加热,等离子体流偏离日地连线,与典型的太阳风热流异常结构不同的是,自发产生的热流异常结构不是由某种特定的行星际间断面与弓激波相互作用产生的,而是由激波前兆区域空腔与弓激波相互作用产生的。本文利用MMS卫星的观测数据,研究了一个出现在2017年1 1月16日的“年轻”的自发产生的热流异常结构,根据高精度的离子的分布函数,重新计算了结构内外的热压,并计算了结构内外的磁压和总压,发现热压是导致自发产生的热流异常结构边界膨胀的原因,从弓激波反射的离子是结构形成的必要条件。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王蒙蒙

导师: 史全岐,张慧

关键词: 太阳风,激波前兆区域,瞬态现象,激波前兆区域空腔结构,自发产生的热流异常

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 山东大学

分类号: P353.8

总页数: 65

文件大小: 6208K

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