剪切流中的非本征?，F象及塵埃充電研究.pdf

1、采用非本征模方法(non-modalanalysis)研究了磁層頂邊界層中剪切流導致的MHD波模轉化及其與背景流場的能量交換過程。發(fā)現在分別代表磁層頂內、外邊界層及過渡區(qū)的均勻剪切流場中，初始設定的Alfvén波擾動可部分轉化為快、慢磁聲波。而且，在不同區(qū)域，根據等離子體參數的不同，發(fā)生的波模轉化過程也不相同。在外邊界，Alfvén波主要轉化為慢磁聲波；在內邊界，Alfvén波則主要轉化為快磁聲波；而在二者之間的過渡區(qū)中，Alfvén波

2、可同時轉化為兩種類型的磁聲波。我們還發(fā)現，含有較強快波分量的擾動可從磁層頂剪切流場中獲得能量而得到線性放大。上述物理過程可能對解釋磁鞘至磁層的能量及動量異常輸運現象有所幫助。 通過分析給定的初始Alfvén波擾動的演化，研究了剪切流中的非本征模自加熱現象。一個完整的自加熱過程包括擾動的激發(fā)、非本征模放大和耗散三個階段。通過后兩個階段，擾動可以從剪切流場中汲取能量并繼而耗散為熱能。由于三種磁流體力學波模中只有快波才能從剪切流場中有

3、效地吸收能量，則初始Alfvén波擾動必須先通過剪切流引起的波模共振過程轉化為快波擾動，才可得到有效的自加熱過程。這相當于要求初始剪切方向波數Ky(0)＞0。發(fā)現對于一給定的Ky(0)(=5)，自加熱函數隨等離子體參數β(β=C2S/C2A，其中Cs為聲速，VA為Alfvén波速)增大而單調下降。只有對于低β(β＜2)等離子體，在有意義的時間段內，自加熱過程才比較有效。另外，為取得有效的自加熱過程，粘滯系數也應當在一適當的范圍內取值(～

4、10-4-10-7Cs/kx，kx為平行方向波數)。當粘滯系數太小時，在給定的時間內能耗散為熱能的擾動能量太少；而取過大的粘滯系數，擾動便得不到充分的非本征模放大。 考慮了地球附近的彗星、行星環(huán)、行星際介質等空間塵埃等離子體環(huán)境中塵埃顆粒的充電問題。起主要作用的充電電流是是電子附著電流、離子附著電流、由入射電子引起的二次電子發(fā)射電流和光電流。根據飛船對Halley彗星和G-Z彗星的觀測資料，采用典型的空間等離子體參數，計算了Si