磁流體空洞演化,磁星形成,和地球磁層重聯(lián)現(xiàn)象之觀測(cè)(精)

1、磁流體空洞演化，磁星形成，和地球磁層重聯(lián)現(xiàn)象之觀測(cè)英文題名 Evolution of Mhd Voids, Formation of Magnetars, andObservations of Geo-magnetospheric Reconnections 關(guān)鍵詞 磁流體力學(xué) ; 激波 ; 恒星磁場(chǎng) ; 氫 II 區(qū); 磁重聯(lián) ; 英文關(guān)鍵詞 Magnetohydrodynamics; Shock Waves; Stellar Magnetic Fields; HII Regions; MagneticReconnection; 中文摘要 本文研究準(zhǔn)球?qū)ΨQ廣義多方磁流體系統(tǒng)的自相似激波解。我

2、們假定磁場(chǎng)主要沿著橫向 , 是紊亂的 ; 并對(duì)磁場(chǎng)做系綜平均以反映其大尺度的結(jié)構(gòu)。通過恰當(dāng)?shù)淖韵嗨谱儞Q , 標(biāo)準(zhǔn)的磁流體力學(xué)方程組能夠化為一個(gè)非線性常微分方程組。在大半徑處 , 該系統(tǒng)存在有限速度解和速度與半徑成正比的膨脹解。本文首次全面研究了各種參數(shù)條件下的自相似膨脹解。在中心處 , 在把已經(jīng)知道的解推廣至廣義多方的基礎(chǔ)之上 , 我們系統(tǒng)的研究了準(zhǔn)靜態(tài)解和強(qiáng)磁場(chǎng)解存在條件。我們發(fā)現(xiàn) , 準(zhǔn)靜態(tài)解描述的系統(tǒng)在長(zhǎng)期演化之后包含質(zhì)量不隨時(shí)間變化 ; 而強(qiáng)磁場(chǎng)解描述的系統(tǒng)的包含質(zhì)量會(huì)隨時(shí)間的某一冪率變化。我們重點(diǎn)研究了該系統(tǒng)中空洞的動(dòng)力學(xué)行為。在一些普遍的情況下 , 空洞邊界周圍會(huì)形成密度相對(duì)較高的

3、區(qū)域 , 成為殼層?？斩唇饪梢酝ㄟ^激波聯(lián)系到遠(yuǎn)處的有限速度解 ; 空洞邊界和激波面按照相同的自相似規(guī)律向外膨脹。 我們認(rèn)為 , 上述空洞殼層結(jié)構(gòu)是適用于描述銀河星內(nèi)的大泡和殼層型超新星遺跡的。我們給出了膨脹氫II 區(qū)和香檳流在多方狀態(tài)方程下的理論描述 , 并利用空洞解研究了恒星風(fēng)對(duì)于氫 II 區(qū)運(yùn)動(dòng)的影響 ; 這是對(duì)原有等溫模型的實(shí)質(zhì)性推廣。我們還用空洞解研究了中心塌縮型超新星的爆發(fā) , 并且與數(shù)值模擬進(jìn)行了比較。該模型加上 . 英文摘要 This work studies self-similar shock solutions for quasi-spherical general pol

4、y-tropic magnetohydrodynamic (MHD) systems. We presume the magnetic fields aremainly transverse and random, andillustrate the large-scale configuration of magneticfields by the ensemble average taken in layers at di?erent radii. With appropriateself-similar transformation, the ideal nonlinear MHD eq

5、uation set can be reduced toa group of nonlinear ordinary di?erential equations (ODEs). At large radii, there arefinitevelocity摘要 3-4 Abstract 4-5第 1 章 引言 11-191.1問題的提出 11-121.2 選題背景及意義 12-131.3 文獻(xiàn)綜述 13-171.4 理論研究方法概要 17-181.5論文結(jié)構(gòu)安排18-19 第2 章 理論框架 19-432.1 基本方程 19-232.2 關(guān)于磁場(chǎng)的構(gòu)型 232.3 奇異面，臨界線和自相似激波 2

6、3-262.4各種漸近解 26-432.4.1 在 x 0+ 時(shí)的解析漸近解 27-322.4.1.1中心自由落體解272.4.1.2 Larson-Penston類型的解 27-282.4.1.3多方過程中的準(zhǔn)靜態(tài)解 28-292.4.1.4強(qiáng)磁場(chǎng)解292.4.1.5相對(duì)論熱的氣體的特殊解 29-322.4.2在 x 時(shí)的解析漸近解 32-362.4.2.1有限速度解 32-332.4.2.2磁流體熱膨脹解 33-342.4.2.3磁流體自由膨脹解 34-352.4.2.4磁流體 Einstein-de Sitter解 35-362.4.3在空洞邊界 nx - v = 0附近的漸近解 36-

7、432.4.3.1空洞邊界 * = 0情形 36-392.4.3.2無磁場(chǎng)時(shí)空洞邊界 * > 0情形 39-402.4.3.3磁流體空洞邊界 * > 0情形 40-43第 3 章 激波空洞解 43-603.1空洞邊界 * = 0情形 43-503.1.1無磁場(chǎng)情形43-453.1.2 磁流體的情形 45-503.2無磁場(chǎng)時(shí)空洞邊界 * > 0 情形 50-533.2.1參數(shù) q > 0情形 50-533.3磁流體空洞邊界 * > 0的情形 53-583.3.1參數(shù) q = 0情形533.3.2參數(shù) q > 0的情形 53-583.4天體物理應(yīng)用 58-60

8、第 4 章 氫 II 區(qū)的香檳流 60-864.1 背景介紹 60-614.2星云中多方香檳流模型61-684.2.1 固定 _0 值 62-664.2.2 固定激波位置或速度 66-684.3包含空洞的香檳流 68-764.3.1中心自由落體香檳流 73-764.4 與數(shù)值模擬結(jié)果的比較 76-814.5 小結(jié)81-834.6 不變形式的解 83-86 第 5 章 超新星爆發(fā)與磁星形成 86-1065.1空洞解的應(yīng)用 87-915.2 超新星的極早期 X 射線輻射91-945.2.1背景介紹 91-925.2.2 磁流體模型和 X 射線光變曲線 92-945.2.3 進(jìn)一步的討論945.3磁

9、星的形成 94-1065.3.1背景介紹 95-965.3.2模型分析 96-985.3.3 數(shù)值計(jì)算98-1025.3.4進(jìn)一步的討論 102-106 第 6 章 地球磁層重聯(lián)現(xiàn)象的衛(wèi)星觀測(cè)106-1386.1背景介紹 106-1076.2 觀測(cè)手段 107-1086.3 Cluster衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果 108-1266.3.1衛(wèi)星軌道，行星際磁場(chǎng)和太陽風(fēng)108-1096.3.2 Cluster-1的磁尖區(qū)觀測(cè) 109-1146.3.3 Cluster-4的磁尖區(qū)觀測(cè) 114-1176.3.4 Cluster-3的磁尖區(qū)觀測(cè) 117-1206.3.5電子和正離子的速度分布 120-1266.4

10、相關(guān)討論 126-1356.4.1多衛(wèi)星比較和磁尖區(qū)大小的變化 126-1306.4.2重聯(lián)點(diǎn)的位置 130-1326.4.3 脈動(dòng)的雙重聯(lián) 132-1356.4.3.1 電子能譜的方向角截面 1336.4.3.2 雙重聯(lián)的周期性 133-1346.4.3.3離子的速度分布 134-1356.5統(tǒng)計(jì)研究分析 135-1376.6 小結(jié) 137-138第 7 章 主要結(jié)論 138-140參考文獻(xiàn) 140-1516.4.3 脈動(dòng)的雙重聯(lián) 132-1356.4.3.1電子能譜的方向角截面1336.4.3.2雙重聯(lián)的周期性 133-1346.4.3.3離子的速度分布 134-1356.5統(tǒng)計(jì)研究分析

11、135-1376.6 小結(jié) 137-138第 7 章 主要結(jié)論 138-140參考文獻(xiàn) 140-1516.4.3 脈動(dòng)的雙重聯(lián) 132-1356.4.3.1電子能譜的方向角截面1336.4.3.2雙重聯(lián)的周期性 133-1346.4.3.3離子的速度分布 134-1356.5統(tǒng)計(jì)研究分析 135-1376.6 小結(jié) 137-138 第 7 章 主要結(jié)論 138-140參考文獻(xiàn) 140-1516.4.3 脈動(dòng)的雙重聯(lián) 132-1356.4.3.1電子能譜的方向角截面1336.4.3.2雙重聯(lián)的周期性 133-1346.4.3.3離子的速度分布 134-1356.5統(tǒng)計(jì)研究分析 135-1376.6 小結(jié) 137-138 第