三维数值模拟日冕物质抛射

发布时间：2020-08-08 16:59

【摘要】：日冕物质抛射(CME)是较短时间内大量等离子体物质从太阳抛射,是太阳日冕中频繁发生的十分剧烈的爆发现象。由于CME是空间扰动的主要驱动源,会引起地球空间环境的剧变,因此CME在日冕-行星际演化的过程是空间天气研究的主要内容之一。基于磁流体力学(MHD)的数值模拟能自洽的描述等离子体,并在全球范围内捕捉日冕动力学变化,因此是充分研究日冕对CME爆发的响应及CME在日冕行星际传播演化过程的有效工具。使用Feng等开发的AMR-SIP-MHD模型进行数值模拟并对模型进行了改进和完善。模型使用六个低纬度球坐标耦合成覆盖全球的重叠型网格系统(六片网格),能避免一般球形网格的极区网格汇聚问题和奇性问题,同时便于并行计算编程。模型采用CESE格式,将时间和空间同等对待对待,区别于其他现有太阳风模型采用的差分格式。使用GLM方法和八波法相结合的方式控制磁场散度,模拟区域从近太阳(1 Rs)到地球轨道附近。利用自适应软件包PARAMESH,设置网格加密放粗条件,可以在感兴趣的区域进行网格加密,如电流片附近、CME初始触发处,CME经过的区域等,以满足计算精细结构时所需要的网格尺度。目前所处的第24个太阳活动周从2008年12月开始,2014年黑子数达到该活动周的峰值,该活动周的黑子数比上两个活动周小很多。选取了卡林顿周2055、2104、2152和2183分别处于太阳活动低年、上升年、高年、下降年的四个卡林顿周进行数值模拟,并与SOHO、WIND卫星的观测数据进行对比。目前对CME的模拟,爆发过程和在行星际的传播过程由于空间尺度等原因一般是分开模拟,并且多为慢速CME,我们试图模拟2006年12月13日爆发的快速CME从爆发到行星际传播的过程。模型根据势场模型和光球观测磁场,使用时间松弛法求得背景太阳风的稳态解,使用得到的稳态解,在近太阳处(距太阳0.8Rs)加入高密度、高速度、高温度的磁绳,定量地模拟CME从近日冕传播到地球轨道附近中的演化现象。对CME触发和传播的研究,出于空间尺度和计算时间的考虑,在日冕区域(1 Rs到35 Rs)利用背景太阳风的稳态解,在太阳表面加入一个逐渐浮现的磁绳,定性地模拟CME从触发到传播到日冕中的演化现象,这一定性模拟验证AMR-SIP-MHD模型可以实现CME从爆发到行星际传播的连续模拟。在对背景太阳风的模拟中对比了热传导项对太阳风各参数的影响,发现热传导项在近太阳处对太阳风的影响与磁力线是开放还是闭合有关。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P353

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 观察者;;美将发射承受超高温射探测器[J];科学大观园;2017年16期

2 宋丽敏,张军,杨志良,汪毓明,汪景t;对地日冕物质抛射研究[J];天文学进展;2002年01期

3 章公亮;双向膨胀日冕物质抛射事件[J];空间科学学报;1996年01期

4 戴煜,宗位国,唐玉华;对日冕物质抛射分类的定量研究[J];天文学报;2001年04期

5 汪景t;张军;邓元勇;李敬群;田莉荣;杨秀兰;;日冕物质抛射的大尺度磁场结构[J];中国科学(A辑);2001年S1期

6 姚海;尹建芹;林佳本;张玲;王晓帆;;一种端到端的日冕物质现象检测新方法[J];科学通报;2017年23期

7 ;美国航天局首次捕捉到日冕物质抛射画面[J];黑龙江科技信息;2014年17期

8 王赤，章公亮;环状日冕物质抛射事件的数值模拟[J];中国科学院研究生院学报;1995年02期

9 ;云南天文台日冕物质抛射形成过程研究获新进展[J];高科技与产业化;2019年09期

10 王水;日冕物质抛射与空间天气学[J];中国基础科学;2000年04期

相关会议论文 前10条

1 汪毓明;刘丽娟;申成龙;刘睿;王水;;准同源日冕物质抛射的等待时间研究[A];中国空间科学学会空间物理学专业委员会第十五届全国日地空间物理学研讨会摘要集[C];2013年

2 申成龙;汪毓明;王水;沈芳;冯学尚;李刚;;日冕物质抛射相互作用及其对空间天气事件的影响[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题29：空间天气与人类活动论文集[C];2014年

3 庄彬;汪毓明;申成龙;李会民;潘宗浩;;日冕物质抛射的自动识别、追踪[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题29：空间天气与人类活动论文集[C];2014年

4 姜新英;熊东辉;王敬芳;;由热压力和磁场共同驳动的日冕物质抛射的数值模拟[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年

5 王家龙;王同江;汪景t;N.Nitta;G.L.Slater;T.Kosugi;;1998年5月2日日冕物质抛射的质量与能量输出[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年

6 潘宗浩;申成龙;汪毓明;薛向辉;王水;;日冕物质抛射的冰激凌-锥模型可靠性分析及在空间天气预报中的应用[A];中国空间科学学会空间物理学专业委员会第十五届全国日地空间物理学研讨会摘要集[C];2013年

7 迟雨田;申成龙;汪毓明;;1996-2013年行星际日冕物质抛射的地磁效应统计研究[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题29：空间天气与人类活动论文集[C];2014年

8 潘宗浩;庄彬;;日冕物质抛射自动预报系统的研发[A];第35届中国气象学会年会 S18 空间天气观测与业务的融合[C];2018年

9 汪毓明;;日冕物质抛射的两个重要空间天气效应:太阳高能粒子事件和地磁暴[A];中国地球物理·2009[C];2009年

10 夏利东;田晖;Scott.W.McIntosh;何建森;;日冕物质抛射和极紫外射流的光谱观测[A];第十四届全国日地空间物理学术研讨会论文集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 张双虎;摸透太阳“暴脾气”[N];科学时报;2011年

2 杨保国 记者 吴长锋;日冕物质抛射之间碰撞可能是超弹性碰撞[N];科技日报;2012年

3 记者 桂运安;太阳喷流触发日冕物质抛射[N];安徽日报;2015年

4 记者 王怡;中外科学家联手解密“完美”太阳风暴[N];科技日报;2014年

5 记者　张忠霞;飞船：“追踪”太阳爆发[N];人民日报;2006年

6 记者 齐芳;中外科学家解密“完美太阳风暴”[N];光明日报;2014年

7 记者 齐芳;太阳风暴有望预报了[N];光明日报;2013年

8 赵亚辉　王s暾

本文编号：2785842