等离子体波模的研究及其在空间物理中的应用

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1、中国科学技术大学硕士学位论文等离子体波模研究及其在空间物理中的应用姓名：陈伦锦申请学位级别：硕士专业：空间物理指导教师：郑惠南;肖伏良20070501中文摘要摘要射线跟踪方法被用来研究二个不同位置的空间等离子体环境中的扰动：地球磁层的哨声波。地球极区的千米波辐射(AKR)的超光速R—X和L--O波模，太阳大气中的Moreton波动和EIT波动。在磁层哨声波研究中，我们构建⋯个实际的磁层模型，片：在其中加入各向异性电子的分布。我们发现各向异性电子分布对哨声波的路径几乎没有影响。然而它控制着哨声波的增长或衰减。随着这种电子成分的密度，平行磁场方向的温度和各向异性的增加

2、，哨声波增长显蓑。因此冷电子体近似可以被用来求解波的路径。而用热的等离子体色散来求哨声波沿路径的增长。对于AKR@f究中，我们用射线跟踪不同地磁活动(j0=6，4，2分别对应强，中等，低地磁活动)下的在极区腔中心磁力线上产生的R—X和L—O的波模，并改变这些波产生的高度．传播角度以及频率。我们发现R—X和L—O波模的路径很大程度上决定于极区腔的边界和等离子体层顶的位置，而等离子体层顶位置与地磁活动％决定。在磁暴强地磁活动下，AKR特别是R—x波模，能够出现在辐射带。在低的编情况下R—x和L—O被极区腔边界或者等离子体层顶折射到高纬度，冈此小能传播到低纬度。AKR能

3、够出现在辐射带，特别在磁暴的时候，这对辐射带商能电子的损失和加速有着莺要意义。在太阳大气波动的研究中，我们构建分层的，双流体的，部分电离的太阳大气磁流体(MHD)模型，并考虑中性成分和电离成分的碰撞。我们跟踪MHD快模波前的演化。我们的数值结果与EIT和Moreton波动的观测很好的吻合，暗示着Moreton和EIT实质上都是快模波动，只是传播住／fi同的区域(分别在色球层和日冕)。此外由于色球层的中性成分和电离成分的碰撞导致在色球层的快模波动衰减。这对Moreton波动空间传播范围}LEIT波动短提供了一种理论依据。英文摘要AbstractRaynacingme

4、thodisappliedtostuayoscillationsinthreedistinctspaceplasmaenvironments，i．e．，whistlerwavesinthemagnetosphere，superluminousR-XandL-0modesofAuroralKilometricRadiation(AKR)intheauroralre=gion。andMoretonwavesandEITwavesinthesolaratmosphere．Inthestudyofthemagnetosphericwhistletwave8．weconst

5、ructarealisticmagnetospheremodelwithananisotropicelectrondistribution．Ⅵ，efound以thoughanisotropicelectronsrarelyinfluenceraypathsofwhistlerwaves，buttheseelectronssignificantlycontrolthewaveenergychangealongtheraypaths．Wavegainincreaseswithincreasingdensity,temperatureparalleltotheambie

6、ntmagneticfield．oranisotropyoftheseelectrons．Thereforecoldplasmaapproximationisreasonabletofindraypath，whilehotplasmawavedispersionrelationiSsolvedtogetwavegrowth．AsforAKRstudy,raytracingstudieshavebeenperformedforbothsuperluminonsR·XandL一0modesunderthreedifierentgeomagneticactivities

7、(绵=2，4，6)，byvary-inginitialheightsalongthecentermagneticfieldlineinthelowdensityauroralcavity．initialwavenormalanglesandwavefrequencies．WefoundthatboththeR-XandL-0modes’raypathcharacteristicsarecontrolledbytheboundaryoftheauroralcavityandthelocationoftheplasmapanse，the1attercontrolled

8、by绵in