地球磁场中任意投掷角的带电粒子运动轨迹研究

发布时间：2023-03-07 11:13

　　磁暴和亚暴过程中等离子体片带电粒子的注入严重影响地球空间环境,导致环电流的增强或衰减,形成质子极光,影响中高层大气的物理化学过程。更加严重的是,这会在地表面产生一个感应电位差,并在输电系统中会产生地磁感应电流(GIC)。这相当于是一个直流电流,这个直流电流导致变压器产生“半波饱和”,变压器将会因为半波饱和产生的巨大热量受损甚至烧毁。环电流引起的磁暴会对电力系统和经济产生巨大损失,所以研究环电流的增强和衰减的重要意义不言而喻。带电粒子的开放闭合轨道转换和环电流带电粒子加速是两种重要的环电流增强机制。本研究将探究不同能量和投掷角的环电流粒子的轨道,来探究环电流粒子轨道特性。本文利用UBK方法计算了穿越子夜(MLT=0)不同能量和投掷角的质子和电子漂移轨道,分析了粒子的来源区域和后续轨道特征。穿过L=7的投掷角为90。的质子,能量低于-2keV时会逆时针绕地球作漂移运动,能量高于～4keV时则会顺时针绕地球作漂移运动。能量高于15keV的质子的漂移轨道形成闭合轨道。穿过L=7的投掷角为90。的电子均绕地球逆时针漂移,且能量高于5keV时形成闭合轨道。穿过L=4的质子,除了10keV左右的质子...

【文章页数】：44 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 磁层结构
        1.1.1 等离子体层
        1.1.2 环电流
        1.1.3 辐射带
        1.1.4 阿尔芬层
    1.2 磁层中的电场
        1.2.1 共转电场
        1.2.2 越尾屏蔽电场
    1.3 磁层动力学
        1.3.1 磁暴及磁暴的行星际起源
        1.3.2 空间带电粒子运动
        1.3.3 辐射带粒子的危害和运动
        1.3.4 环电流的形成机制
    1.4 本文的研究内容和意义
第二章 等离子体基本理论
    2.1 单粒子轨道理论
    2.2 磁流体力学理论
    2.3 动理学理论
第三章 UBK方法的发展
第四章 UBK方法对换电流粒子轨道的研究
    4.1 引言
    4.2 物理模型
    4.3 质子轨道
    4.4 电子轨道
    4.5 Kp=5下的粒子轨道
结论
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间发表的论文)



本文编号：3757485