一种观测认证行星际慢激波的方法技术

本发明专利技术涉及空间技术和等离子体技术领域，特别涉及一种观测认证行星际慢激波的方法。步骤包括：首先，确定约束条件；第二，判定间断面两侧的物理量是否满足约束条件；第三，判断间断面是否满足慢激波基本特征；第四，通过两个或多个卫星观测到的时间差判定是否为慢激波；通过该方法，可以避免将TD(切向间断)误判为慢激波；消除了在认证间断面类型时存在的不确定性；提高了认证慢激波的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种观测认证行星际慢激波的方法
本专利技术涉及空间技术和等离子体
，特别涉及一种观测认证行星际慢激波的方法。
技术介绍
大量的观测事实表明，磁场是天体活动过程中重要的能量来源。为了解决诸如耀斑爆发、磁层亚暴以及其它宇宙爆发过程中磁能如何快速的转化为等离子体的动能和热能，天文学家们在寻找一种磁场快速湮灭的可能机制。1946年Giovanelli首先提出了磁场重联的概念，它认为在磁场强度为零的中性点或中性线附近会出现放电现象，并可能对太阳耀斑的发生有重要影响。1958年，根据太阳耀斑活动的观测资料，Sweet和Parker提出了第一个稳态磁场重联模型，即Sweet—Parker重联模型。Sweet—Parker模型认为反平行磁力线的中间区域存在一个宏观尺度的扩散区等离子体携带着磁场从扩散区上下两侧连续进入扩散区，在此区域内，通过焦耳耗散，磁能转化为等离子体动能和热能。等离子体沿电流片两侧流出扩散区。但是按照Sweet—Parker模型，能量转化的速率太慢，与实际观测结果相差较大，不能很好地解释天体和空间物理中的很多爆发过程。为了解决重联率的问题，基于Sweet—Parker模型，1964年，Petschek提出新的磁场重联模型。Petscheck模型中，重联扩散区仅存于中性线附近很小的区域内，而且扩散区两侧伴有两队慢驻激波。在Petschek模型中，两组慢激波对在能量释放和电流片形成过程中起着至关重要的作用，大部分的等离子体可以通过慢激波得到加速，而不需要流过扩散区。所以磁能的转化主要通过慢激波完成。目前为止，太阳风是唯一可以卫星可以直接探测到磁场重来的天然实验室，所以在行星际空间正确认证识别慢激波具有十分重要的意义。根据磁流体(MHD)理论，在太阳风中通常存在各种磁场间断面，简称间断面。自从上世纪60年代第一个行星际磁场间断面被观测到以后，人们逐渐认识到间断面是太阳风的一个基本特征，其平均发生率为1-2个事件，而在如此多的观测确认的间断面里，大部分是切向间断面，只有少数行星际间断面事件被认证为慢激波。虽然报道的慢激事件很少，但是研究慢激波却有十分重要的意义，因为慢激波在磁场重联过程中扮演着重要的脚色，而正确认识磁场重联过程是解决太阳物理、空间物理、磁层物理乃至等离子体物理中存在的一系列问题的关键。而目前并没有相关的有效方法对星际慢激波进行有效认证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决目前的缺乏星际慢激波进行有效认证方法问题，提供一种观测认证行星际慢激波的方法。磁云边界和位形的确定一直是磁云相关研究中的重要课题，几乎所有磁云的研究都离不开确定磁云的边界和位形。日冕物质抛射(简称CME)现象在行星际空间传播过程中会和其他不同的流发生相互作用产生各种磁场间断面，行星际磁通量绳的边界通常为磁场间断面。由于不同间断面之间存在很大的不确定性，所以在关于间断面的相关研究中对不同种类间断面的认证是一个最基本的问题。过去在关于间断面的研究中，常常把切向间断(TD)误判为旋转间断(RD)，甚至把激波误判为RD。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种观测认证行星际慢激波的方法，步骤包括：首先，确定约束条件；第二，判定间断面两侧的物理量是否满足约束条件；第三，判断间断面是否满足慢激波基本特征；第四，通过两个或多个卫星观测到的时间差判定是否为慢激波；各卫星观测到的时间差Δt＝ΔR·n/VDD；ΔR是两个卫星之间的位移，VDD是间断面在静止坐标系里的传播速度，VDD和间断面的法线方向n可以通过间断面当地的观测值计算，它们的结果取决于这个间断面的类型。优选的：所述约束条件为间断面的相容性条件，即R-H关系：[Bn]＝0，[ρVn]＝0，[VtBn-VnBt]＝0，[VnBq-VqBn]＝0，其中下标n和t分别表示法向何切向，q表示垂直于n-t免的方向；中括号表示物理量在间断面两侧的差；P为热压力，可以表示为：P||和P⊥分别是平行和垂直于磁场的热压力；ξ为各向异性参数，其定义式为：优选的，判定间断面两侧的物理量是否满足约束条件时，基于行星际空间的磁场间断面并不是完全理想的磁流体间断面，不要求间断面两侧的物理量严格的满足R-H关系。优选的，判定间断面两侧的物理量是否满足约束条件时，对观测值用最小二乘法进行R-H关系拟合，观测值和理论的值的差别在误差允许的范围内便认为其满足R-H关系。优选的，慢激波基本特征包括：(1)上下游的中间马赫数都小于1；(2)上游的慢马赫数大于1，而下游的慢马赫数小于1；(3)由上游到下游，磁场强度降低，质子密度和温度上升。本专利技术的有益效果是：通过该方法，可以避免将TD(切向间断)误判为慢激波；消除了在认证间断面类型时存在的不确定性；提高了认证慢激波的准确率。附图说明图1给出的是本专利技术的激波坐标系。图2给出的是本专利技术的实施例1中Wind飞船观测到的1997年9月18日间断事件的磁场和等离子体参数随时间的变化曲线图。图3给出的是本专利技术的实施例1飞船Wind和ACE观测到的1997年9月18日间断事件的磁场的对比图，其中点线是ACE观测到的并将其时间序列后移了34.2分钟。图4给出的是本专利技术的实施例2Wind飞船观测到的2001年10月8日间断事件的磁场和等离子体参数随时间的变化曲线和根据R-H关系得出的上下游参量的最佳拟合值。图5给出的是本专利技术的实施例2中2001年10月8日间断事件的观测磁场在激波坐标系里的变化曲线。图6给出的是本专利技术的实施例2中飞船Wind和ACE观测到的2001年10月8日间断事件的磁场的对比图，其中点线是Geotail观测到的并将其时间序列后移了14.6分钟。图7给出的是本专利技术的实施例2间断面法线方向和卫星位置的示意图。具体实施方式现在将进一步细化实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。在以下的详细描述中，尽管足够详细地描述了这些实施例以使得本领域的技术人员能够实施所述实施例，但应当理解，这些实例不是限制性的，使得可以使用其它实例并且可在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下做出相应的修改。一种观测认证行星际慢激波的方法，包括：首先，确定约束条件；第二，判定磁场间断面两侧的物理量是否满足约束条件；第三，判断磁场间断面是否满足慢激波基本特征；通过两个或多个卫星观测到的时间差判定是否为慢激波。关于上述的约束条件，是从MHD理论出发，间断面两侧的物理量必须满足质量守恒、动量守恒和能量守恒和麦克斯韦方程组等基本的物理规律,即磁场和等离子体参数都要受本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种观测认证行星际慢激波的方法，其特征在于：包括：/n首先，确定约束条件；/n第二，判定磁场间断面两侧的物理量是否满足约束条件；/n第三，判断磁场间断面是否满足慢激波基本特征；/n第四，通过观测到该磁场间断面的两个或多个卫星所观测到的时间差判定是否为慢激波；/n各卫星观测到的时间差Δt＝ΔR·n/V

【技术特征摘要】
1.一种观测认证行星际慢激波的方法，其特征在于：包括：
首先，确定约束条件；
第二，判定磁场间断面两侧的物理量是否满足约束条件；
第三，判断磁场间断面是否满足慢激波基本特征；
第四，通过观测到该磁场间断面的两个或多个卫星所观测到的时间差判定是否为慢激波；
各卫星观测到的时间差Δt＝ΔR·n/VDD；
ΔR是两个卫星之间的位移，
VDD是间断面在静止坐标系里的传播速度，
VDD和间断面的法线方向n可以通过间断面当地的观测值计算，它们的结果取决于这个间断面的类型。


2.根据权利要求1所述的观测认证行星际慢激波的方法，其特征在于：所述约束条件为间断面的相容性条件，即R-H关系：
[Bn]＝0，
[ρVn]＝0，
[VtBn-VnBt]＝0，
[VnBq-VqBn]＝0，












其中下标n和t分别表示法向何切向，q表示垂直于n-t免的方向；

【专利技术属性】
技术研发人员：冯恒强，赵岩，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41