太陽(yáng)爆發(fā)中激波擴(kuò)散加速機(jī)制的探討.pdf

1、太陽(yáng)高能粒子(Solar Energetic Particles，SEPs)是太陽(yáng)爆發(fā)過(guò)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(yáng)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(chǎng)向地球行進(jìn)。這些高能粒子嚴(yán)重干擾了人類的活動(dòng)，所以對(duì)粒子加速機(jī)制的研究，對(duì)我們即時(shí)預(yù)警空間災(zāi)害性天氣，并盡可能減少由此帶來(lái)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(yáng)高能粒子(SEPs)對(duì)人類活動(dòng)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(huì)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(duì)應(yīng)于不同的太陽(yáng)活動(dòng)：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?？焖貱MEs產(chǎn)生的激波加速帶來(lái)粒子將產(chǎn)生緩變SEP事件。 第二章對(duì)激波加速粒子的觀測(cè)進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。在太陽(yáng)耀斑和CMEs的觀測(cè)中，無(wú)論是X射線爆發(fā)，γ射線爆發(fā)以及微波爆發(fā)，無(wú)不與高能荷電粒子的

3、行為有關(guān)。通過(guò)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(duì)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(guò)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(duì)無(wú)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(duì)激波加速粒子的數(shù)值模擬中研究較多的是對(duì)擴(kuò)散激波加速粒子的模擬。 第四章中，我們?cè)跍?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(shí)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