第二章：阿尔文波驱动的二维太阳风模型： 流管几何对太阳风特性的影响 阿尔文波耗散机制被普遍认为是一种有效的高速流 太阳风驱动机制。但是在低速流中也观测到阿尔文 波，而低速流却不象高速流那样得到有效的加速和 加热，为什么？ Æ必须进行二维模拟（同时考虑高速流与低速流）。

　　1. O5离子滞流现象Æ密度鼓包 2. O5离子的优势加热 (超过质量比) 3. 加热率凹陷Å流管的快速膨胀Æ 影响温度

　　• 太阳风物理背景简介 I ： 定义：太阳风是由日冕不断向行星际空间发出的持续 超声速带电粒子流。 太阳风等离子体的组成： 电子 质子 alpha粒子（~1－4%） 少数离子（C, O, Mg, Fe, Si等）

　　前人工作： （1）该机制研究主要局限于一维高速流太阳风 （2）以往二维太阳风模型缺陷： 供能机制不明确：大都使用多方、等温过程 （存在不明热源） 本章二维模型: （1）取阿尔文波的耗散作为唯一外加能源 （2）阿尔文波耗散机制： 湍流串级供能的离子回旋共振机制

　　• 高速流流管单调膨胀 • 低速流流管非单调膨胀：膨胀 收缩 再膨胀 只改变流管膨胀过程Î可分别得到高低速流太阳风

　　Î流管几何对低速流太阳风物理特性的形成具有 决定性影响。该模型指出阿尔文波的耗散机制 可同时作为驱动高速流与低速流太阳风的物理 机制；澄清了为什么低速流中也观测到阿尔文 波但却没有得到足够的加热与加速的疑问。 相关论文已被国际同行引用10次以上，且被 太阳和日球观测台(SOHO: NASA&ESA)科学工作组 2003年向NASA提交的延长SOHO工作寿命(五年) 申请书(网上)引用。

　　论文题目：多成份太阳风模型 专业：空间物理 姓名：陈耀 导师：胡友秋 Ruth Esser

　　************ 多成份太阳风模型 ********** 电子、质子二维太阳风模型 三成份低速流太阳风模型 太阳风高速流少数离子电荷态模型 太阳风高速流的双电子流体模型

　　冕流与低速流区域氧5离子的观测特征与 高速流中的相似。而离子回旋共振机制被 用来解释高速流中少数离子的优势加热与 加速。 Î问题：可以用该机制解释低速流中少数 离子的性质吗？

　　模型主要假设: • 一维、三成份（e、p、O5) • 给定低速流流管的膨胀过程 (特征: 非单调膨胀剖面, 与二维计算相似) • 阿尔文波湍流串级供能的离子回旋共振机制 为计算共振加热率与加速度的大小，假设： • Kolmogorov型串级率 • 准线性的波粒相互作用理论 • 离子回旋波色散关系的冷等离子体近似 • 回旋波功率谱取为幂率谱 观测限制：紫外日冕仪测量结果及低速流质子通量

　　80年代－现在: 寻找合适的太阳风驱动机制 (世纪难题) 假说之一: 离子回旋共振机制

　　阿尔文波湍流串级供能的离子回旋共振机制 • 太阳风扰动主要是低频阿尔文波脉动 • 有利于回旋共振机制的观测事实： 太阳附近、行星际空间高速流重离子的 优势加热(垂直)与加速特征（比质子热且快） 主要物理思想: 假设太阳风中的阿尔文扰动不断将能量湍流串级至 高频离子回旋波段Æ离子回旋共振波粒相互作用 Æ加热和加速太阳风离子 • 已被用来建立不同复杂程度的太阳风模型： （1）不同成份：两、三、四、背景＋试验粒子 （2）不同区域：高速流、低速流、过渡区 （3）不同维数：一维、二维

　　太阳风背景简介I: 太阳风高速流： 快、稀、热 更均匀、稳定 太阳风低速流： 慢、密、冷 变化较大 日冕： 冕洞 ＋ 冕流区域 高速流与冕洞相关， 低速流与冕流相关。 太阳活动低年子午面内日冕与太阳风的全球结构示意图 曲线：Ulysses飞船在1992－1997六年间的测量数据 (至今唯一的日球高纬空间实测）

　　太阳风数密度 高速流 低速流 高速流 日心距离（太阳半径） 太阳风速度 阿尔文波压

　　1. 高速流：快、稀 低速流：慢、密 2. 高、低速流中都可存在 幅度相当的阿尔文波, 为什么高、低速流却具有 截然不同的物理性质？

　　太阳风背景简介II: 太阳风理论模型发展过程 Parker(1958)(单成份等温模型): 太阳风是日冕气体高温膨胀的直接结果： 向外的热压梯度力超过重力从而形成超声 速太阳风Γ热驱动”太阳风 基于Parker模型，引入各种改进(1960-70s) 这些模型的基本、共同结论： 必定存在非热能源（加速和加热太阳风） 以解释高速流太阳风的观测特征

　　氧离子所受主要作用力： • 重力 (与质量成正比，最重要的减速力) • 与质子的库仑碰撞力(∝ Z_i^2, ∝速度差，∝质子密度） 2-3 Rs 以内最重要的加速力 • 热压梯度力(由加热机制决定，稍远处(3Rs)很重要) • 极化电场力 (∝ Z_i) 滞流现象成因