磁流体空洞演化,磁星形成,和地球磁层重联现象之观测(精)

1、磁流体空洞演化，磁星形成，和地球磁层重联现象之观测英文题名 Evolution of Mhd Voids, Formation of Magnetars, andObservations of Geo-magnetospheric Reconnections 关键词 磁流体力学 ; 激波 ; 恒星磁场 ; 氢 II 区; 磁重联 ; 英文关键词 Magnetohydrodynamics; Shock Waves; Stellar Magnetic Fields; HII Regions; MagneticReconnection; 中文摘要 本文研究准球对称广义多方磁流体系统的自相似激波解。我

2、们假定磁场主要沿着横向 , 是紊乱的 ; 并对磁场做系综平均以反映其大尺度的结构。通过恰当的自相似变换 , 标准的磁流体力学方程组能够化为一个非线性常微分方程组。在大半径处 , 该系统存在有限速度解和速度与半径成正比的膨胀解。本文首次全面研究了各种参数条件下的自相似膨胀解。在中心处 , 在把已经知道的解推广至广义多方的基础之上 , 我们系统的研究了准静态解和强磁场解存在条件。我们发现 , 准静态解描述的系统在长期演化之后包含质量不随时间变化 ; 而强磁场解描述的系统的包含质量会随时间的某一幂率变化。我们重点研究了该系统中空洞的动力学行为。在一些普遍的情况下 , 空洞边界周围会形成密度相对较高的

3、区域 , 成为壳层。空洞解可以通过激波联系到远处的有限速度解 ; 空洞边界和激波面按照相同的自相似规律向外膨胀。 我们认为 , 上述空洞壳层结构是适用于描述银河星内的大泡和壳层型超新星遗迹的。我们给出了膨胀氢II 区和香槟流在多方状态方程下的理论描述 , 并利用空洞解研究了恒星风对于氢 II 区运动的影响 ; 这是对原有等温模型的实质性推广。我们还用空洞解研究了中心塌缩型超新星的爆发 , 并且与数值模拟进行了比较。该模型加上 . 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问题的提出 11-121.2 选题背景及意义 12-131.3 文献综述 13-171.4 理论研究方法概要 17-181.5论文结构安排18-19 第2 章 理论框架 19-432.1 基本方程 19-232.2 关于磁场的构型 232.3 奇异面，临界线和自相似激波 2

6、3-262.4各种渐近解 26-432.4.1 在 x 0+ 时的解析渐近解 27-322.4.1.1中心自由落体解272.4.1.2 Larson-Penston类型的解 27-282.4.1.3多方过程中的准静态解 28-292.4.1.4强磁场解292.4.1.5相对论热的气体的特殊解 29-322.4.2在 x 时的解析渐近解 32-362.4.2.1有限速度解 32-332.4.2.2磁流体热膨胀解 33-342.4.2.3磁流体自由膨胀解 34-352.4.2.4磁流体 Einstein-de Sitter解 35-362.4.3在空洞边界 nx - v = 0附近的渐近解 36-

7、432.4.3.1空洞边界 * = 0情形 36-392.4.3.2无磁场时空洞边界 * > 0情形 39-402.4.3.3磁流体空洞边界 * > 0情形 40-43第 3 章 激波空洞解 43-603.1空洞边界 * = 0情形 43-503.1.1无磁场情形43-453.1.2 磁流体的情形 45-503.2无磁场时空洞边界 * > 0 情形 50-533.2.1参数 q > 0情形 50-533.3磁流体空洞边界 * > 0的情形 53-583.3.1参数 q = 0情形533.3.2参数 q > 0的情形 53-583.4天体物理应用 58-60

8、第 4 章 氢 II 区的香槟流 60-864.1 背景介绍 60-614.2星云中多方香槟流模型61-684.2.1 固定 _0 值 62-664.2.2 固定激波位置或速度 66-684.3包含空洞的香槟流 68-764.3.1中心自由落体香槟流 73-764.4 与数值模拟结果的比较 76-814.5 小结81-834.6 不变形式的解 83-86 第 5 章 超新星爆发与磁星形成 86-1065.1空洞解的应用 87-915.2 超新星的极早期 X 射线辐射91-945.2.1背景介绍 91-925.2.2 磁流体模型和 X 射线光变曲线 92-945.2.3 进一步的讨论945.3磁

9、星的形成 94-1065.3.1背景介绍 95-965.3.2模型分析 96-985.3.3 数值计算98-1025.3.4进一步的讨论 102-106 第 6 章 地球磁层重联现象的卫星观测106-1386.1背景介绍 106-1076.2 观测手段 107-1086.3 Cluster卫星观测结果 108-1266.3.1卫星轨道，行星际磁场和太阳风108-1096.3.2 Cluster-1的磁尖区观测 109-1146.3.3 Cluster-4的磁尖区观测 114-1176.3.4 Cluster-3的磁尖区观测 117-1206.3.5电子和正离子的速度分布 120-1266.4

10、相关讨论 126-1356.4.1多卫星比较和磁尖区大小的变化 126-1306.4.2重联点的位置 130-1326.4.3 脉动的双重联 132-1356.4.3.1 电子能谱的方向角截面 1336.4.3.2 双重联的周期性 133-1346.4.3.3离子的速度分布 134-1356.5统计研究分析 135-1376.6 小结 137-138第 7 章 主要结论 138-140参考文献 140-1516.4.3 脉动的双重联 132-1356.4.3.1电子能谱的方向角截面1336.4.3.2双重联的周期性 133-1346.4.3.3离子的速度分布 134-1356.5统计研究分析

11、135-1376.6 小结 137-138第 7 章 主要结论 138-140参考文献 140-1516.4.3 脉动的双重联 132-1356.4.3.1电子能谱的方向角截面1336.4.3.2双重联的周期性 133-1346.4.3.3离子的速度分布 134-1356.5统计研究分析 135-1376.6 小结 137-138 第 7 章 主要结论 138-140参考文献 140-1516.4.3 脉动的双重联 132-1356.4.3.1电子能谱的方向角截面1336.4.3.2双重联的周期性 133-1346.4.3.3离子的速度分布 134-1356.5统计研究分析 135-1376.6 小结 137-138 第