【摘 要】
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电双层(Double layer)是等离子体中的一种局部结构。在低密度的等离子体中,局部的空间电荷区可能在几十个德拜尺度量级上产生一个较高的电位降。Al’pert等人研究发现,当空间
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电双层(Double layer)是等离子体中的一种局部结构。在低密度的等离子体中,局部的空间电荷区可能在几十个德拜尺度量级上产生一个较高的电位降。Al’pert等人研究发现,当空间飞行器通过电离层时,会在其尾区形成电双层结构。研究该结构对隐身飞行体的探测及预防电双层结构对飞行器造成的危害有重要意义。此外,FAST(Fast Auroral SnapshoT)卫星观测显示,在极光带下层区也存在电双层,它是极光带下层区电子加速的一种可能机制。首先,本文数值求解了李晓卿等人得到的飞行器与等离子体发生非稳态非线性相互作用时远尾区高频调制场、密度扰动和低频电势之间的耦合方程,得到了飞行器远尾区电势的时空演化图。结果表明,在飞行器远尾区形成了电双层结构,它是飞行器上的天线系统辐射出的高频电磁波产生的有质动力和飞行器表面与等离子体相互作用的共同结果。其电势峰值大小为几十个kTi/ei,厚度为几十个德拜尺度,这与Al’pert等人的分析一致。其次,本文数值计算了强湍动等离子体中高频调制场、密度扰动和低频电势之间的非线性耦合方程,得到了极光带下层区电势的时空演化图。结果表明,在极光带下层区,坍塌的高频场导致了密度空穴的形成,并最终导致电双层形成。这种电双层为双双层,是一种非线性的实体——腔子。其电势峰值范围为14-40V,厚度为100-200m,约几十个德拜尺度,这与FAST卫星观测结果相一致。
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