引言太阳风是由日冕发出的等离子体流，其电导率可以看成无穷大。地球的固定磁场不能伸展到导电率无穷大的太阳风中，因而被限制在一个磁腔（磁层）内，绝大多数太阳风粒子不能直接进入到磁层内，只有极少量的太阳风粒子可以以某种方式进入磁层，对磁层动力学有着极其重要的作用太阳风在地日关系中扮演很重要的角色，它使行星际介质（InterplanetaryMedium）中充满了等离子（Plasma）。由于太阳表面的活动及行星际空间环境的影响，等离子体并不是均匀分布，而是四处运动并伴有各种大小、形态不一的扰动和太阳风起源区等离子体动力学机制摘要根据太阳风的起源，对太阳风的等离子体动力学理论进行研究。对磁流体力学（MHD）做了详细概述，在此基础上讨论稳定态下的震波结构，并进行详细的公式推导，特别是对它的不连续结构与旋转不连续的性质进行说明。通过对卫星观测结果的分析，得到两种磁场方向不连续面：切向不连续（TD）和旋转不连续（RD）。研究表明，TD的特性为垂直不连续面的磁场分量为零，电离子不通过该面；RD两侧的磁场方向不同但是大小相同，且有电离子通过该不连续面。太阳风中旋转不连续面主要与高速太阳风有关。通过分析6种不连续结构得到：在通过界面的磁通量保持不变的情况下，切向磁场会任意改变方向，出现旋转不连续现象，且此现象能够通过一维空间结构图方法加以验证。通过对比推导结果与数据验证图，发现数据图的分析支持公式的推导，证实太阳风起源区等离子存在旋转不连续机制。关键词太阳风；等离子；磁流体力学；不连续结构中图分类号P353.8文献标志码doi10.3981/j.issn.1000-7857.2013.36.0101，2，王华军成都理工大学地球物理学院，成都610059贵阳学院数学与信息科学学院，贵阳550005DynamicsSolarWindOriginAreaPlasma收稿日期：2013-05-28；修回日期：2013-11-11基金项目：贵州省自然科学基金项目（2013-2017）；贵阳市人才培养计划项目（2012HK-209-22）作者简介：黄伟，副教授，研究方向为计算机仿真，电子信箱：；邹茜（通信作者），副教授，研究方向为无线传感网络，电子信箱：UANGWeiWANGHuajunZOUQianGeophysics,ChengduUniversityTechnology,Chengdu610059,ChinaInformationScience,GuiyangUniversity,Guiyang550005,ChinaAbstractpaperdiscussessolarwindplasmabasedsolarwindorigins.MHD(Magnetohydrodynamics)itsformuladerivationreviewed,especiallyitsfeaturesdiscontinuousstructurerotationdiscontinuity,onedimensionalspacestructurediagrams.satellitedetectionresults,twomagneticfielddirectiondiscontinuitysurfaces:onetangentialdiscontinuity(TD),rotationdiscontinuity(RD).magnetic⁃fieldcomponentverticaldiscontinuitysurfaceelectricityionsdogothroughsurface.Whilebilateralmagneticfielddirectionselectricityionsgothroughdiscontinuitysurface.rotationdiscontinuitysurfacesolarwindmainlyrelatedhigh⁃speedsolarwind.magneticfluxthroughinterfaceremainsunchanged,magneticfieldtangentialdirectioncanchangealonganydirection,therefore,rotationaldiscontinuitycanderivationresultsdataverificationdiagrams,datadiagramanalysissupportsrotationdiscontinuitysolarwindoriginareaplasma.Keywordssolarwind;plasma;magnetohydrodynamics;discontinuousstructure研究论文（Papers）59科技导报2013，31（36）波产生磁流体力学（Magnetohydrodynamics，MHD）是研究大范围内等离子运动轨迹的一门新学科。从磁流体力学的观点，将这些不均匀扰动分为大振幅扰动和小扰动两种。太阳风中的动力学现象包含许多随时间变化的复杂结构（其中有高速等离子体流、日地间激波和阿尔文波等），大致分为两类：一类同日面上长寿命的活动区有关；另一类同日面上爆发过程有关，常以激波的形式出现通过对太阳观测信息的研究，可以得到两种非激震波表现的磁场不连续DD（DirectionalDiscontinuity）面特征：第一种是切向不连续TD（TangentialDiscontinuity），它的特点是垂直不连续面的磁场分量为零，且电离子通过该面；第二种是旋转不连续RD（RotationalDiscontinuity）侧方向不同，但大小相同，并且有电离子通过该不连续面。本文主要研究第二种旋转不连续特征。磁流体力学（MHD）磁流体力学是介质电动力学与流体力学结合而形成的一门边缘学科。在天体物理环境中，普遍存在着导电流体和磁场，在这些环境的研究中，磁流体力学发挥了重要作用。经典的磁流体力学主要考虑以碰撞效应为主的过程，用连续介质的方法分析导电流体与磁场的耦合过程。正如普通流体力学那样，连续介质力学也可以用统计物理的方法来描述。1.1MHD方程描述MHD方程组包含描述电磁场关系的麦克斯韦方程、欧姆定律，以及描述流体的连续方程、动量方程和状态方程研究不考虑流体的热传导与黏滞性，所以磁流体动力学可以用下列方程组进行描述：连续方程个变量、7个方程式构成的一个自恰（Self⁃consistent）系统。其中ρ为流体质量密度，cm-3体速度，km/s；P为流体压力，10-10为电流密度，10-12；E是电场强度，10-8V/m；B为磁场强度，10-9T；γ=Cp/Cv5/3。另外，σ为电导系数，μ0为磁导率。在讨论大幅度扰动时候，可以把上面公式变换为 （10）理想的MHD流体电导系数趋近无限大，且在静止坐标 中电场与等离子的流速有关 （11）其中式（2）中的电流J 可由式（6）代换而得到式（9），ε 是能量密度，cm-3 ；I2 为二阶张量，代表了变 随坐标系变换时，自身转换能保持不变。1.2 不连续结构表示 在MHD理论中，稳定态边界的解有切向、旋转和接触3 种不连续结构和多种震波结构。可将V 两个方向的分量[10] 。将震波的不连续结构面视为一个无厚 度的平面，再将式（8）沿着震波的法线方向做Gauss 积分，假 设此时为稳定态，即 0，可得到一维的跃迁条件，该条件又被称为Rankine⁃Hugoniot 关系式 [11] Bt=0（14） Bt-BnVt=0（16） Bn=0 （17） 其中Bt 为磁场的切向分量，Bn 为磁场的法向分量。对于本文 所研究的旋转不连续，其状态变化须满足：ρ=0，B 。合并得到公式：BnVt=G （18）其中G 为通过不连续面的磁通量，假设Bn0，G0，则由式 （18）可知，V1-V2 构成一个平面，由此可得： Bn=0，G0：B1和B2平行； Bn0，G=0：V1=V2； Bn=0，G=0：B1、B2和（V1-V2）可以为任何值。 由震波共平面定理（Coplanity）可知 [12] ，B1、B2 和n（法线个向量会在同一平面上，但是如果V =VAN，其中VAN为震波定理中MHD方程的理想化速度，则上、下间的磁场切向可 任意变化，此时共平面定理不成立，产生旋转不连续，所以可 以通过得出Bn 与B之值进而得到不连续结构效果。因为磁 流体与电场对流有关，因此质通量通过不连续面时可以决定 时，还会产生两种不连续结构，即接触研究论文（Papers） 60 科技导报2013，31（36） 流体类型 FS SS RDCD TD Bt0Bt0 Bt1 Bt20180旋转 Bn0 Bn=0Bt0 Vt0流体属性 BV共面P=0Vt=