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三维试验粒子轨道法在磁层粒子全球输运中的应用
  • ISSN号:0254-6124
  • 期刊名称:《空间科学学报》
  • 时间:0
  • 分类:P353[天文地球—空间物理学;天文地球—地球物理学]
  • 作者机构:[1]北京师范大学天文学系,北京100875, [2]中国气象局国家卫星气象中心,北京100081, [3]南京信息工程大学数学与统计学院,南京210044
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41031063,41104089),公益性行业(气象)科研专项(201106011)和海洋公益性行业科研专项经费(201005017)共同资助
中文摘要:

根据磁层粒子动力学理论,通过偶极磁场模型,验证利用三维试验粒子轨道方法模拟近地球区(r〈8Re)带电粒子运动特征的可靠性.在此基础上,以太阳风和磁层相互作用的全球MHD模拟结果为背景,利用三维试验粒子轨道方法,对非磁暴期间南向行星际磁场背景下太阳风离子注入磁层的情形进行数值模拟,并对北向行星际磁场背景下太阳风离子注入极尖区以及内磁层的几种不同情形进行了单粒子模拟.模拟结果反映了南向和北向行星际磁场离子向磁层的几种典型输入过程,揭示出行星际磁场南向时太阳风粒子在磁层内密度分布的晨昏不对称性以及其在磁鞘和磁层内的大致分布,并得出统计规律.模拟结果与理论预测和观测结论相一致,且通过数值模拟发现,行星际磁场北向时靠近极尖区附近形成的非典型磁镜结构对于能量粒子经由极尖区注入环电流区域过程有重要的影响和作用.

英文摘要:

Based on the theory of magnetospheric particle dynamics and the trajectory method of 3D test particles, we firstly verified charged particles' dynamic characters under a dipole field model for the inner magnetosphere situation (r 〈 8 Re). Then, using a global MHD model as themagnetospheric background, the trajectory method of 3D test particles is employed to investigate the injection of solar wind ions into the magnetosphere during the southward IMF, and to simulate several different typical situations of the injection of the particle into the cusp region during the northward IMF. The simulation results not only reveals the possible processes of the particle injection into the cusp region for northward IMF, but also indicates the general distribution of the particles originally from the solar wind in the magnetosheath and magnetosphere, and the dawn-dusk asymmetry of the particles' density during the southward IMF. The simulation results are coincident with the theory and observation of magnetospheric dynamics. And for the first time, it is indicated by numerical simulation that an atypical magnetic mirror near the polar cusp region plays an important role in the particles' injection from the cusp region to ring current region during northward IMF.

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期刊信息
  • 《空间科学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中科院空间中心
  • 主编:吴季
  • 地址:北京8701信箱
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjss@nssc.ac.cn
  • 电话:010-62582788
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-6124
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1783/V
  • 邮发代号:2-562
  • 获奖情况:
  • 核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:3704