空间等离子体中离子类环速度分布驱动的不稳定性研究
结题报告
批准号:
41974168
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
刘凯军
依托单位:
学科分类:
空间天气学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘凯军
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中文摘要
离子类环速度分布在空间等离子体中广泛存在,但在不同的空间环境中的参数有很大的不同。根据等离子体参数的不同,离子类环分布可以驱动多种不同的等离子体不稳定性,产生各种复杂而重要的空间物理过程和现象。因为离子类环速度分布的广泛存在和重要空间物理意义,其所能驱动的不稳定性已经有了不少研究,但这些研究多基于某个特定区域的空间等离体,仅仅针对有限范围的等离子体参数或局限于某个特定的不稳定性。本课题将结合线性理论和包括混合模拟及粒子网格模拟在内的自洽动力学模拟,对离子类环速度分布驱动的不稳定性进行系统研究。我们将重点研究各种不稳定性在不同参数条件下如何竞争和共同发展,并将深入探讨这些不稳定性在地球内磁层中快磁声波的激发、日球层外围拾起离子分布的稳定时间、行星周围离子回旋波强度与拾起离子产生率的关联等重要空间物理问题中的影响和意义。研究结果还有望对实验室等离子体和与可控核聚变相关的等离子体研究有所助益。
英文摘要
Ring-like ion velocity distributions occur frequently in a broad context of space plasmas with very different parameters. Depending on their parameters, ring-like ion velocity distributions can drive various kinetic instabilities, leading to many complicated but important space physics processes and phenomena. Given their relevance and significance, there have been many studies of instabilities driven by ring-like ion velocity distributions. However, most of these studies are for a certain space plasma of limited parameter ranges or only for a particular instability. The proposed research will systematically examine instabilities driven by ring-like ion distributions, employing linear theory analysis and self-consistent hybrid as well as particle-in-cell kinetic simulations. The emphasis will be on how various instabilities compete and develop simultaneously under different plasma parameters. More importantly, we will investigate the significance and implications of these instabilities to three important space physics problems: The excitation of fast magnetosonic waves in the inner terrestrial magnetosphere, the stability and scattering time of the pickup ion velocity distribution in the outer heliosheath, and the connection between the ion cyclotron wave intensities observed around planets (like Mars) and the ion pickup rate. Our results will also benefit laboratory and fusion plasma studies to which ring-like ion velocity distributions are relevant.
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DOI:10.1016/j.asr.2021.07.025
发表时间:2021-07
期刊:Advances in Space Research
影响因子:2.6
作者:Qingbao He;Kaijun Liu;S. Ye;Qinghui Liu;T. Deng
通讯作者:Qingbao He;Kaijun Liu;S. Ye;Qinghui Liu;T. Deng
DOI:10.1029/2023gl105958
发表时间:2023-12
期刊:Geophysical Research Letters
影响因子:5.2
作者:Yan Wang;Kaijun Liu;Fei Yao;Ying Xiong
通讯作者:Yan Wang;Kaijun Liu;Fei Yao;Ying Xiong
DOI:10.3847/1538-4357/ac9a43
发表时间:2022
期刊:The Astrophysical Journal
影响因子:--
作者:Ameneh Mousavi;Kaijun Liu;Sina Sadeghzadeh
通讯作者:Sina Sadeghzadeh
DOI:10.6038/cjg2022P0730
发表时间:2022
期刊:地球物理学报
影响因子:--
作者:刘煜琦;刘凯军;程昆;王焱;郑显明;周静宜
通讯作者:周静宜
DOI:10.3847/1538-4357/ad05be
发表时间:2023
期刊:The Astrophysical Journal
影响因子:--
作者:Ameneh Mousavi;Kaijun Liu;Sina Sadeghzadeh
通讯作者:Sina Sadeghzadeh
内磁层中快磁声波及其对辐射带电子散射的研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    刘凯军
  • 依托单位:
国内基金
海外基金