亚暴膨胀相近磁尾位形不稳定性模型Ⅱ.中磁尾等离子体流与近磁尾亚暴活动的关系

在单流体MHD近似下，研究了有背景等离子体流存在时的近磁尾位形不稳定性．分析表明，等离子体地向流使两支漂移气球模DBM1和DBM2的不稳定增长更快．与卫星观测资料对比显示，诸多的观测观象与本模型的预言一致．这个结果对中磁尾磁场重联及高速等离子体流与亚暴膨胀相在近地触发之间的关系给出了新的解释．

亚暴膨胀相近磁尾位形不稳定性模型Ⅰ．近磁尾位形不稳定性

用单流体和双流体ＭＨＤ近似，研究了近磁尾位形不稳定性（ＮＥＴＣ）．分析表明，ＮＥＴＣ可能存在两种漂移不稳定情况Ｃ１和Ｃ２与卫星观测资料对比显示，Ｃ２较容易在亚暴膨胀相前夕出现，它可以解释亚暴膨胀相期间磁场和等离子体扰动的特征周期、尾向传播速度、磁场扰动和等离子体压强扰动之间的位相关系，场向电流的周期性结构，西向涌浪头部的电子沉降和极光隆起等观测特性和现象．薄电流片的极端情况（Ｒｃ≈ｒｉ）不在本文的讨论范围之内．

磁层亚暴膨胀相的协同性模型

用一元磁流体力学广义行波展开法进一步研究了近磁尾内边界的位型不稳定性。将笔者以前关于近磁尾赤道面附近的漂移气球模不稳定性工作推广到非赤道区和存在非定常地向流的情形。论证了减切地向流将导致近磁尾内边界绝对不稳定，并使增长率显著增加。研究表明在亚暴电流楔的形成过程中，中磁尾磁重联和近磁尾位型不稳定性可能协同地起着重要作用。在此基础上提出了一个磁层亚暴膨胀相的中性线一电流中断协同模型。该模型能解释卫星和地面的许多亚暴观测结果。不同的亚暴可能有不同的触发过程。

磁层亚暴的磁重联-电流中断-电离层、磁层耦合全球模型

磁层亚暴是地球空间动力学的一个重要过程．本文对磁层亚暴进行了理论分析和观测比较研究．研究表明，减速地向流导致近磁尾处磁场位形绝对不稳定，并显著提高其增长率；中碰尾磁场重联、近磁尾电流中断以及电离层－磁层耦合可能协同作用，触发亚暴．该亚暴模型与许多观测现象相符．

尾瓣持续磁重联与磁层亚暴相关性研究

根据尾瓣持续磁重联的特征,首先利用Cluster星簇测量的近地磁尾等离子体密度、温度、整体运动速度、磁场等数据,确认尾瓣磁重联过程的存在;其次,利用GOES,LANL等同步高度卫星数据,极光数据以及地面观测的AE指数等描述亚暴突发(onset)现象;结合上述两方面的观测,进而分析研究了尾瓣持续磁重联和磁层亚暴的相关性和时序关系,确认了尾瓣持续磁重联是行星际磁场持续南向期间亚暴膨胀相突发的原因.

TC-1卫星在近地磁尾观测到的持续尾向流、等离子体片变薄和偶极化过程

2004年7月14日TC-1卫星在近地磁尾(-9.3Re,-5.4Re,1.2Re)附近观测到了伴随有持续尾向流s的等离体片变薄和偶极化过程.尾向流持续时间为32分钟.偶极化过程中磁场By分量没有明显变化.在偶极化过程发生两分钟之后,地面台站观测到的Pi2脉动.ACE卫星的观测表明行星际磁场有弱的南向行星际磁场(-2nT),持续时间约55分钟.Imagine卫星在电离层区域没有观测到极光出现.和伴随有极光增亮的亚暴过程相比,南向行星际磁场明显较弱,且持续时间短.TC-1卫星和ACE卫星的联合观测表明尾部释能有大有小,并非达到某值才能发生.但能量小时,不能够引起极光亚暴.其次南向行星际磁场有可能与近地磁尾尾向流有密切关系.

中心等离子体片的地向对流型高速流

在GSM坐标系下,利用TC-1卫星和Cluster/C1卫星上4 s分辨率的磁场和热离子探测数据,对中心等离子体片内的地向对流型高速流进行了统计研究(-19R_e<x<-9R_e,|y|<10R_e,|z|<5R_e).统计结果表明,地向对流型高速流会在15R_e以内出现"刹车",在11.5R_e附近时出现"缺失".进一步对其速度特征进行统计分析.结果显示,在中心等离子体片内的高速流,其运动方向主要为地向,晨昏和南北方向的运动明显较弱;在对流型高速流的地向输运过程中,其峰值速度没有明显的下降;在近地13R_e以内,等离子体片内的地向对流型高速流具有较强的垂直磁力线运动速度.这意味着对流型高速流在近地15R_e以内的"刹车"不是由高速流晨昏或南北方向的偏转造成的.高速流在11.5R_e附近时出现的"缺失"可能与在15R_e以内出现"刹车"密切相关.TC-1卫星和Cluster卫星的观测为了解中磁尾重联高速流地向输运过程及亚暴膨胀相触发提供了重要的观测依据.

TC-1卫星在近地磁尾观测到的持续尾向流事件

2004年7月11日ACE卫星、Imagine卫星和TC-1卫星联合观测到伴随有持续尾向流的亚暴过程．TC-1卫星在近地磁尾晨侧观测到的磁尾亚暴过程有三个阶段：增长相过程（11：43～12：19），预膨胀过程（12：19～12：28）和偶极化过程．Imagine卫星在12：26观测到极光突然增亮；2min后偶极化过程发生．尾向流的持续时间约45min，经历了增长相和预膨胀相．随偶极化过程的发生，TC-1卫星进入等离子体片内观测到高速地向流．尾向流具有明显的高密、低温和沿磁场方向流动的特征，与Cluster等卫星在近地磁尾观测到的电离层上行离子流特征吻合．卫星的联合观测表明近地磁尾尾向流与南向行星际磁场密切相关，对亚暴过程有重要影响。