地球磁尾动力学过程的卫星观测和数值模拟研究

引言

第1章 地球磁尾的主要物理过程

1.1 地球磁尾介绍

1.1.1 磁尾的形成

1.1.2 磁尾的几个重要组成区域

1.2 磁层亚暴

1.2.1 亚暴对应的物理现象

1.2.2 亚暴产生机制的物理模型

1.3 磁场重联

1.3.1 磁场重联的基本概念

1.3.2 空间等离子体中的磁场重联观测

1.3.3 磁场重联的触发机制

1.3.4 快速磁场重联

1.3.5 电子扩散区结构

1.3.6 不同的重联模式

1.3.7 磁场重联产生的高能电子

1.4 等离子体波动

1.4.1 低混杂（LH）波/低混杂漂移（LHD）波

1.4.2 哨声波

1.4.3 电子静电回旋波

第2章 卫星仪器及观测方法

2.1 Cluster-Ⅱ卫星

2.2 THEMIS计划

2.3 数据分析方法

2.3.1 最小变量分析法（MinimumVatianceAnalysis）

2.3.2 Timing法

2.3.3 Curlometer法

2.3.4 干涉法

2.3.5 K滤波法

第3章 磁场重联过程中的波动研究

3.1 磁场重联扩散区内薄电流片附近低混杂漂移波的观测

3.2 快速磁场重联扩散区内的低频波动特征

3.3 重联扩散区内密度耗空区的波粒相互作用

3.4 总结和讨论

第4章 磁场重联零点的三维结构以及相关的波动粒子特征

4.1 磁场三维零点介绍

4.2 磁场重联零点的三维结构

4.3 零点附近的波动和粒子特征

4.4 总结和讨论

第5章 电子等离子体幅度调制波的数值模拟研究

5.1 幅度调制波简介

5.2 数值模型

5.3 模拟结果

5.3.1 调制的Langmuir波

5.3.2 高混杂波的调制

5.4 总结和讨论

第6章 亚暴期间高能粒子注入事件的大尺度动力学模拟

6.1 亚暴高能粒子注入的研究背景

6.2 卫星观测

6.3 数值模型介绍

6.3.1 大尺度动力学（LSK）模拟

6.3.2 全球磁流体力学（MHD）模拟

6.3.3 初始条件和归一化处理

6.4 模拟结果

6.5 总结和讨论

第7章 亚暴期间近尾偶极化锋面的特性

7.1 偶极化锋面介绍

7.2 数据介绍

7.3 2008年2月15日事件

7.3.1 偶极化锋面的传播和大尺度结构

7.3.2 波动性质

7.3.3 电子加速

7.4 2009年2月27日事件

7.5 2009年3月15日事件

7.6 总结和讨论

第8章 总结和展望

参考文献

致谢

地球磁尾是地球磁层的重要组成部分。许多发生在磁尾的爆发性现象对人类的生活有重大影响，比如磁暴产生的高能粒子能损坏近地空间的人造卫星。另外，磁尾还是人类研究等离子物理的天然实验室。论文结合卫星观测和数值模拟，对发生在地球磁尾的多尺度动力学过程进行了研究，主要讨论了波粒相互作用，离子和电子加速过程。《地球磁尾动力学过程的卫星观测和数值模拟研究》主要内容和成果包括：磁场重联扩散区内不同类型波动的特征；扩散区内磁零点结构的局地观测，以及对应的电子动力学；亚暴注入过程中的离子加速机制；伴随偶极化锋面的波动和动力学尺度结构