利用全球磁層MHD模型研究行星際磁場對地球磁層的影響.pdf

1、目 錄m m A B S T R A C T 第 一 章 磁 層 結(jié) 構(gòu) 和 行 星 際磁 場 1.1 地 球 偶 極 場 1. 2 磁 層 頂 1. 3 磁 尾 1. 3.1 磁 尾瓣 （ M agnet o t ai lL obes) 1. 3. 2 等 離子體 片邊界層(P l asm a SheetB oundary L ayer)1. 3. 3 等 離 子體 片 (Pl asm a Sheet ) 1.

2、 4 磁 場 重 聯(lián) 1. 4 .1  Sw eet -P arker 重 聯(lián) 1. 4 . 2 P etschek 重 聯(lián) 1. 5 行 S 際 磁 場 1. 6 行 星 際 磁 場 和 地 球 磁 層 的相 互 作 用 1. 6 . 1 粘 性 機(jī) 制 1. 6. 2 磁 重 聯(lián) 機(jī) 制 第 二 章 基 本 方 程 和 方 法 2 .1M H D 基 本 方 程 2 . 2 計(jì) 算 網(wǎng)格 2 . 2.1 基

3、本 網(wǎng)格 2 . 2. 2 本 文 模 型 網(wǎng)格 2 . 3 對 電離 層 的 處 理 第 三 章 磁 層 建 模 中的重 要 模 型 3 .1 理 論 模 型 3 . 2 經(jīng) 驗(yàn) 和 半 經(jīng) 驗(yàn) 模 型 3. 2. 1T syganenko 模型 摘 要磁 層 是 處 于 地 球 大 氣 最 外 邊 的部 分 ，是 由地 球 磁 場 產(chǎn) 生 的 ，保 護(hù) 地 球 生命 的天然 屏 障 。隨著 科 技 的 發(fā)展 ，空 間技

4、 術(shù) 的提 高 ，對 于 磁 層 的研 究 也 越 來 越 深 刻 。研 究 的主 要 方 法 有 兩種 ，一種 是 通過 衛(wèi) 星 的 實(shí) 際觀 測數(shù)據(jù) 來進(jìn) 行研 究 ，另 一種是通 過 數(shù) 學(xué) 方 法 ，建 立 模 型進(jìn) 行 研 究 。兩 種 方 法 互 有 優(yōu) 劣 點(diǎn) 。本 文 是 通 過 建 立磁 層 模 型 來研 究 磁 層 中 的各種 物 理現(xiàn) 象 。在 磁 層 模 型 中，主 要有理 論模 型 ，經(jīng)驗(yàn) 模 型 和 自洽 的

5、 磁 流 體 力 學(xué) 方 程 模 型 。本 文 利 用 美 國 C om m uni t y C oor di nat ed M odel i ng C ent er 所 提 供 的 的B A T S-R -U S 模 型 來 進(jìn) 行 磁層 建 模 。此 模 型 是 由美 M 密 歇 根 大 學(xué) ，現(xiàn) 在 的 空 間環(huán)境 建 模 中 心 （ C SM E ) 根 據(jù) 計(jì) 算 磁 流 體 力 學(xué) 原 理 開 發(fā) 的樹 狀 塊 自適 應(yīng) 太

6、 陽風(fēng) 迎 風(fēng)方 案 模 型 。建 立 全 球 磁 層 三 維 模 型 后 ，用 建 立 好 的 模 型 來 研 究 行 星 際 磁 場 的 改變 對 磁 層 中各 個(gè) 物 理 量 的 改 變 。行 星 際磁 場 分 別 取 南 向和 北 向 的 5nT ，10nT ,20nT , 畫 出在 此 種 情 況 下 的磁 層 X -Z 切 面 中壓 力分 布 圖 ，磁 力線 拓 撲 情 況 圖 ，等 離 子 體 密 度 分 布 圖 ，太 陽

7、 風(fēng) 速 度 和 方 向 的 矢 量 圖和 電流 密 度 圖 。 通 過 對 比 ，來 發(fā) 現(xiàn) 不 同 的行 星 際磁 場 方 向和 大 小 對 他 們 的 影 響 ，通 過 對 圖的分 析 ， 總 結(jié) 規(guī)律 來 得 出 一 些 結(jié) 論 。用 這 些 結(jié) 論和 圖 中 的 規(guī) 律 來 驗(yàn) 證 前 人 理 論 的正 確 性 ，和 提出一 些 新 的 問題 ， 為 以 后 的 全 球 磁 流 體 力 學(xué) 磁 場 模 型 建 設(shè) 提 供 經(jīng)