温度各向异性的电子激发的哨声波

采用一维粒子模拟程序研究了由温度各向异性的电子激发的哨声波。结果表明,当电子等离子体频率和电子回旋频率的比值足够大的时候,和比值较小的情况相比:电子的垂直温度和平行温度的比值将会下降的很快;哨声波的强度迅速增强;哨声波的主频率及其对应的波数将会变小,静电波的影响急剧削弱。

低能截止行为对温度各向异性驱动的回旋脉泽辐射的影响

捕获在天体磁场中的高能电子激发的回旋脉泽辐射是天体射电辐射的一个重要机制,被广泛应用于解释各种非热射电辐射现象,特别是时标的相干射电爆发现象。以往的研究中,激发脉泽辐射的源就是高能电子具有各向异性的速度分布。然而,观测显示太阳和其他天体的高能电子常常呈现具有低能截止行为的幂律谱分布。计算了温度各向异性分布和具有低能截止行为的温度各向异性分布驱动的回旋脉泽不稳定性的生长率,结果显示,幂律谱电子的低能截止行为对回旋脉泽辐射具有重要的影响。

电子温度各向异性对霍尔推力器BN绝缘壁面鞘层特性的影响

建立多价态多组分等离子体一维流体鞘层模型,引入电子温度各向异性系数并考虑出射电子速度分布,研究了电子温度各向异性对霍尔推力器中的BN绝缘壁面鞘层特性和近壁电子流的影响.分析结果表明,相比于纯一价氙等离子体鞘层参数,推力器中的多价态氙等离子体鞘层电势降略有降低,电子壁面损失增加,临界二次电子发射系数减小.推力器中的电子温度各向异性现象可以显著地加大出射电子能量系数,进而降低鞘层电势降,增强电子壁面相互作用.数值结果表明,空间电荷饱和机制下电子温度各向异性对鞘层空间电势分布影响显著.

电子温度各向异性对霍尔推力器中等离子体与壁面相互作用的影响

为进一步揭示霍尔推力器放电通道饱和电子温度高达50—60 eV的原因,利用二维粒子模拟方法研究了霍尔推力器中电子温度各向异性对等离子体与壁面相互作用的影响,统计了等离子体与壁面相互作用的重要物理量,如电子与壁面的碰撞频率、通道电子在壁面的能量沉积及二次电子对通道电子的冷却.结果表明,当电子温度较低时,电子温度各向异性对等离子体与壁面相互作用的影响较小;当电子温度大于24 eV时,等离子体与壁面相互作用明显增强,并且电子温度各向异性会显著地降低电子与壁面的碰撞频率,减小电子在壁面的能量沉积,减弱鞘层对通道电子的冷却效应.电子温度的各向异性通过减弱通道电子与壁面的相互作用,有利于提高霍尔推力器放电通道的饱和电子温度.

近磁尾TC-1观测到伴随有高速流的ULF波及不稳定性分析

2004年8月3日近地TC-1卫星在磁尾XGSM^-12RE的等离子体片内,观测到了伴随着高速流的低于离子回旋频率的波,即超低频波(ULF,Ultra Low Frequency).该波垂直分量的振幅在高速流及其振荡减速期间大致相当;而平行分量振幅在高速流时明显大于其振荡减速时.利用一个扰动双流模型对完全磁化离子横场漂移驱动的电磁不稳定性计算后,预测结果表明:(1)对于垂直分量来说,横场漂移速度与Alfvén速度的比值影响不稳定性增长率和激发波频率,随其比值增加,增长率变大,激发波频率从负值增加到正值.(2)对于平行分量来说,温度各向异性时等离子体热速度与Alfvén速度比值只影响不稳定性增长率和激发波频率,未改变不稳定性模类别;而温度各向同性时离子横场漂移速度与Alfvén速度比值既影响不稳定性模的种类及其分支,又影响激发波频率.进一步将卫星观测到的等离子体密度、温度、整体流速和磁场代入模型方程,进行数值计算与上述预测结果对比后发现:卫星观测中垂直分量的功率谱密度(PSD,Power Spectrum Density)增强时间和频段与理论模型中由β//、β⊥和v⊥/VA引起不稳定性激发的波一致;卫星观测中平行分量的功率谱密度增强时间与理论模型基本相符,但是前者的频率明显地低于后者.因此,除了需考虑平行磁场的离子整体流速对不稳定性激发波频率的可能影响,还需要统计上进一步核实伴随有高速流的ULF波与不稳定性的相关性.

高纬极区D、E层等离子体非相干散射谱研究

针对高纬极区D、E层中粒子与中性成份碰撞剧烈的问题,根据Sheffield碰撞等离子体功率谱理论,分别采用离子分布函数的13、16矩近似对非相干散射谱进行了模拟。仿真实验对比分析了不同碰撞频率、电场强度以及不同碰撞频率与回旋频率比值下的功率谱。由于在计算中考虑了碰撞项的影响,所得功率谱更加符合实际情况,相关结论对于高纬极区中低高度电离层的等离子体散射谱研究具有一定的借鉴意义。

日侧外磁层ULF波调制EMIC波的MMS观测

磁层多尺度卫星(MMS-1)在日侧06:30 MLT(磁地方时,Magnetic Local Time)外磁层大于2Re(L为7.5~10.1)的范围内观测到多达21个波包的准周期性电磁离子回旋波(EMIC)事件。超低频(ULF)波和能量质子温度各向异性准周期性增强也被同步观测到。频率分析显示,ULF波的周期、质子各向异性周期和EMIC波包的周期非常接近。MMS-4卫星在约1 h后经过附近空间区域,研究发现随着ULF波的幅度减弱,EMIC波包的准周期性也逐渐减弱。研究结果为ULF波在日侧外磁层调制质子各向异性从而产生周期性EMIC波包提供了完整的观测证据链。同时,观测结果进一步证明,这种ULF波调制的EMIC波包能够在大于2Re的空间尺度内发生,且能够持续存在于几个小时以上的时间尺度。

激光晶体的热致折变与激光稳定输出条件

研究晶体中同时存在一阶和二阶横向各向异性温度梯度对光传输的影响.给出大功率对称激光腔的稳定性条件公式.

影响上升调EMIC波激发的因素研究

卫星观测发现部分电磁离子回旋(EMIC)波具有上升调结构。相对于普通的EMIC波而言,上升调EMIC的激发条件更为苛刻。对影响上升调EMIC波的因素进行研究,有助于了解内磁层的演化过程。本文基于RBSP-B卫星的观测数据,使用非线性波增长理论研究影响上升调EMIC波激发的因素。研究发现,热质子的浓度增大或浓度占比增大更有利于上升调EMIC波的激发;热质子的温度各向异性增大,增加了氦带和氢带上升调EMIC波在低频侧激发的难度;低地磁纬度地区更容易激发出上升调EMIC波。