学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

损失锥和kappa电子速度分布激发的哨声波

作　者: 周立辉
导　师: 王水；陆全明
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 空间物理
关键词: 哨声波粒子模拟损失锥分布 κ分布
分类号: P353
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 8次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

?观测资料表明磁层中电子速度分布通常都偏离麦克斯韦分布。这导致磁层的等离子体具有自由能,在一定条件下,就会激发等离子体的微观不稳定性。例如,电子T⊥>T//的各向异性所激发的不稳定性就是其中之一。长期以来,不论是理论计算还是数值模拟,用来研究这种不稳定性的热电子分布函数大多采用双麦克斯韦分布来表示。然而卫星观测结果表明在空间等离子体中热电子的分布更多的是损失锥分布或κ分布,这就使得由双麦克斯韦分布得到的研究结果有所偏差。且相关研究多局限于线性理论或准线性理论,对非线性的演化过程缺乏全面的了解。本文利用一维全粒子(PIC)模拟方法,研究了电子速度分布为损失锥分布和κ分布两种情形下哨声波激发的过程,并讨论了用双麦克斯韦分布会产生的偏差。结果表明,当电子速度分布函数为损失锥分布时,在线性增长阶段哨声波的主导频率(能量最集中的一个频率)与双麦克斯韦分布的结果是一样的,波动的激发使得平行于背景磁场方向的电子温度有所提高。与双麦克斯韦分布的结果相比,损失锥分布下哨声波激发的时间要更早一些,而在线性增长阶段,能量倾向于高频部分多一些。在不同的温度各向异性和背景磁场强度下,也得到了类似的结果。对于κ分布的电子,本文研究了κ=2,6,20三种情形下的结果。随着κ的增加,哨声波的线性增长率增大,饱和时哨声波磁场的能量密度也会增大,而饱和时的温度各向异性( A = T⊥/ T// ?1)会减小。由此我们发现双麦克斯韦分布(κ→∞)高估了哨声波在磁层中的增长和影响,因为观测到的典型值为2 <κ<6。我们还对热电子速度分布函数的演化进行了研究,发现随着哨声波的激发,较大的κ会减小到小于6的某一个值,这个值和背景磁场的大小有关。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-27
  1.1 引言  8-18
  1.2 相关的基本概念  18-19
    1.2.1 空间等离子体  18
    1.2.2 德拜长度~λD  18
    1.2.3 等离子体频率ω_(pe)  18-19
    1.2.4 电子回旋频率Ω_e  19
  1.3 哨声波  19-23
  1.4 电磁不稳定性  23-25
  1.5 哨声波不稳定性  25-26
  1.6 本文的组织结构  26-27
第二章粒子模拟模型简介  27-30
  2.1 粒子模拟方法  27-28
  2.2 无量纲化和相关参数  28-30
第三章损失锥电子速度分布激发的哨声波  30-39
  3.1 线性理论  30-32
    3.1.1 一般等离子体色散关系  30-31
    3.1.2 分布函数  31-32
    3.1.3 HOTRAY 程序  32
  3.2 粒子模拟结果  32-38
    3.2.1 计算参数  32
    3.2.2 哨声波能量密度和热电子温度各向异性的演化  32-34
    3.2.3 能量谱的演化  34-35
    3.2.4 热电子分布函数的演化  35-36
    3.2.5 温度各向异性大小的影响  36-37
    3.2.6 背景磁场的影响  37-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章 Kappa 电子速度分布激发的哨声波  39-57
  4.1 线性理论  39-41
    4.1.1 分布函数  39-40
    4.1.2 色散关系  40-41
  4.2 粒子模拟结果  41-56
    4.2.1 计算参数  41
    4.2.2 κ的影响  41-45
    4.2.3 背景磁场的影响  45-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章结论与讨论  57-60
参考文献  60-66
致谢  66-67
在读期间发表的学术论文  67

损失锥和kappa电子速度分布激发的哨声波

内容摘要

全文目录

相似论文