太陽爆發(fā)中激波擴(kuò)散加速機(jī)制的探討.pdf

1、太陽高能粒子(Solar Energetic Particles，SEPs)是太陽爆發(fā)過程中能量劇烈釋放的一種表現(xiàn)。受不同加速機(jī)制的作用，帶電離子或電子通常在從太陽低層大氣到行星際空間的廣泛空間尺度上被加速到10 keV/nucl到GeV的能量，沿著扇形磁場向地球行進(jìn)。這些高能粒子嚴(yán)重干擾了人類的活動，所以對粒子加速機(jī)制的研究，對我們即時預(yù)警空間災(zāi)害性天氣，并盡可能減少由此帶來的損失，有著極其重要的實(shí)際意義。 第一章首先介紹了太

2、陽高能粒子(SEPs)對人類活動的干擾，例如微波通訊、航空和航海導(dǎo)航乃至地面的電力供應(yīng)系統(tǒng)等都會受到嚴(yán)重影響，然后總結(jié)了SEPs事件分為脈沖和緩變二種類型，它們對應(yīng)于不同的太陽活動：通常前者與耀斑相關(guān)，后者則與日冕物質(zhì)拋射(CMEs)聯(lián)系。快速CMEs產(chǎn)生的激波加速帶來粒子將產(chǎn)生緩變SEP事件。 第二章對激波加速粒子的觀測進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。在太陽耀斑和CMEs的觀測中，無論是X射線爆發(fā)，γ射線爆發(fā)以及微波爆發(fā)，無不與高能荷電粒子的

3、行為有關(guān)。通過解讀SEP攜帶的諸如能譜、電離度、元素及同位素豐度等信息，以及對日冕物質(zhì)拋射的觀察，就可以了解SEP的性質(zhì)和粒子加速的物理過程。 第三章總結(jié)了激波加速理論方面以及數(shù)值模擬方面的進(jìn)展。對無碰撞激波中的粒子加速一直是理論研究所感興趣的課題。激波加速機(jī)制主要分為兩種：激波漂移加速和激波擴(kuò)散加速。前者主要適用于垂直激波條件下電子的加速；后者主要適用于平行激波條件下離子的加速。激波加速理論的大多數(shù)研究都是采用試驗(yàn)粒子方法。在

4、對激波加速粒子的數(shù)值模擬中研究較多的是對擴(kuò)散激波加速粒子的模擬。 第四章中，我們在準(zhǔn)平行激波傳播條件下，建立數(shù)值求解一維輸運(yùn)方程的方法，探討加速離子分布與激波和背景等離子參數(shù)之間的關(guān)系。取擴(kuò)散系數(shù)分別為常數(shù)和能量的函數(shù)、有限自由逃逸邊界的計(jì)算結(jié)果表明：(1)隨著加速時間的增大，高能粒子近似呈雙冪律分布，低能端(3-10MeV)譜指數(shù)從10.2減小到2.4，能譜逐漸變硬，粒子被激波加速后能量增大；(2)當(dāng)激波壓縮比從2增大到4，相