【摘 要】
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磁重联是将储存在磁场中的的自由能转换为等离子体热能和动能的一种机制,被广泛应用于空间物理和实验室物理中。由于磁重联的过程纷繁复杂,其发生条件和物理机制还需要我们进一步探索。本文基于2.5维粒子模拟方法研究了无碰撞磁重联过程,得到了以下结果:在无导向场磁重联位形中,发现重联电场呈圆形分布且存在两个对称的极值点,电子在分离线外侧沿着磁力线流向X点,沿分离线流出重联区,形成了平面内的Hall电流,By呈
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磁重联是将储存在磁场中的的自由能转换为等离子体热能和动能的一种机制,被广泛应用于空间物理和实验室物理中。由于磁重联的过程纷繁复杂,其发生条件和物理机制还需要我们进一步探索。本文基于2.5维粒子模拟方法研究了无碰撞磁重联过程,得到了以下结果:在无导向场磁重联位形中,发现重联电场呈圆形分布且存在两个对称的极值点,电子在分离线外侧沿着磁力线流向X点,沿分离线流出重联区,形成了平面内的Hall电流,By呈现出四极结构分布。在离子扩散区,重联电场主要由广义欧姆定律中的Hall项构成;在电子扩散区,由于电子也与磁力线解耦,Hall项趋近于零,在X点附近的重联电场几乎完全等于电子的压力张量梯度项。在有强导向场存在时,电子沿第一和第三象限分离线外侧流向X点的速度增强,沿第二和第四象限分离线流出X点的速度减弱,By原本的四极结构被破坏,By正向区域面积变大,几乎占据了整个磁岛,负向区域面积变小,几乎只出现在分离线附近的薄层上。在强导向场存在的情况下,磁重联的发展速度明显要比无导向场存在时的慢,且重联率明显下降,重联率随导向磁场的增大而减小。电子温度对重联率的影响分为两阶段,在电子温度小于一定值时,重联率与电子温度呈正相关,而当电子温度大于这个值时,重联率与温度呈负相关。离子温度增大总会导致重联率峰值减小,起到抑制作用。电子温度非均匀分布和离子温度非均匀分布对于磁重联的影响体现在对Ez的不同作用范围,电子主要会在高温一侧的重联区附近产生很强的Ez电场,而离子主要作用在磁岛附近,在磁岛外侧形成一层面积比较大的Ez电场。
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