太陽高能粒子（SEP）的傳播和加速機(jī)制是空間天氣學(xué)研究的前沿課題,SEP事件也是一類重要的空間天氣災(zāi)害性事件。SEP在行星際空間中的傳播及演化過程,均與背景太陽風(fēng)速度和磁場息息相關(guān)。先前對SEP傳播的數(shù)值模擬研究大多以恒定的太陽風(fēng)速度和Parker螺旋磁場為基礎(chǔ),背景場的設(shè)置太過理想。因此,獲取更加接近物理真實(shí)的太陽風(fēng)背景場是提高SEP物理模式的關(guān)鍵因素之一。我們的工作基于SEP在行星際空間的傳播模型,嘗試將Parker太陽風(fēng)速度解、WIND飛船觀測的磁場實(shí)時數(shù)據(jù)、磁流體力學(xué)（MHD）模擬得到的三維太陽風(fēng)速度和磁場數(shù)據(jù)融入到粒子的傳播模型中,研究太陽風(fēng)速度以及更加真實(shí)的磁場分布對SEP在行星際空間中傳播的影響。將粒子傳播模型中沿徑向恒定不變的太陽風(fēng)速度改為隨日心距離r變化的Parker太陽風(fēng)速度解時,我們發(fā)現(xiàn)快太陽風(fēng)條件下,粒子的全向通量剖面峰值基本不變,但在衰減相期間下降地更快些。分析認(rèn)為在快太陽風(fēng)條件下,絕熱冷卻效應(yīng)在SEP的衰減相時期發(fā)揮了更大的作用,使粒子能量衰減地更快。而在SEP的初始相時期由于擴(kuò)散效應(yīng)占主導(dǎo),可以忽略絕熱冷卻效應(yīng),通量峰值則保持不變。此外,慢太陽風(fēng)對粒子的通量...

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1兩種典型的SEP事件(Aran,2007)

中國科學(xué)院博士學(xué)位論文──太陽高能粒子(SEP)傳播數(shù)值模擬中的太陽風(fēng)背景場研究給出了兩種典型的SEP事件。左圖為2000年5月1日觀測到的與M1.1級耀斑相關(guān)的脈沖型SEP事件，從圖中可以看出，質(zhì)子通量的增強(qiáng)只持續(xù)了12小時，接下來是相對緩慢的指....

圖1.2激波-粒子模型的基本模塊(Aran,2007)

然后求解得到SEP的強(qiáng)度、能譜和各向異性等的分布。不同于脈事件，緩變型SEP事件的粒子源是移動的行星際激波，高能粒子在被加速時，可以逃離激波進(jìn)入太陽風(fēng)并沿著行星際磁場傳播到地球附傳播的空間和時間尺度比較大意味著傳播條件會有顯著改變，這將導(dǎo)事件的建模難度更大。緩變型SE....

圖 4 擴(kuò)散激波加速過程示意圖

圖4擴(kuò)散激波加速過程示意圖影線為激波面，圓點(diǎn)表示散射元，帶有箭頭的實(shí)線表示加速粒子函數(shù)，κ是垂直于激波面的擴(kuò)散系數(shù)，u是流體上游和下游無窮遠(yuǎn)邊界處的分布函數(shù)f1和f2圖1.3擴(kuò)散激波加速過程示意圖(Melrose,1996)。垂直陰影線為激波面，圓點(diǎn)表示散射元，....

圖 7 在有垂直擴(kuò)散 (實(shí)線) 與沒有垂直擴(kuò)散 (虛線) 的情況下，對比 5 MeV 質(zhì)子的通量和各向異性

圖7在有垂直擴(kuò)散(實(shí)線)與沒有垂直擴(kuò)散(虛線)的情況下，對比5MeV質(zhì)子的通量和各向異性垂線標(biāo)示激波通過1AU的時刻；兩個短垂線標(biāo)示觀測者所在的磁力線與激波面相連的時間段；不同格子里面的圖對波被指向不同的方向的情況；源的強(qiáng)度隨著徑向和角距衰減，S(r/r....

本文編號：4035401