太陽(yáng)磁場(chǎng)理論外推方法研究.pdf

1、太陽(yáng)磁場(chǎng)是研究太陽(yáng)物理的關(guān)鍵.然而,目前對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)的精確觀測(cè)只限于光球?qū)?對(duì)日冕磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的了解,則多是以觀測(cè)的光球磁場(chǎng)作為邊界條件,在某種理論模型下進(jìn)行外推.勢(shì)場(chǎng)模型、線性無(wú)力場(chǎng)模型和非線性無(wú)力場(chǎng)模型是無(wú)力場(chǎng)假設(shè)下的三種理論外推模型.目前討論較多的是非線性無(wú)力場(chǎng)模型.圍繞太陽(yáng)磁場(chǎng)理論外推方法,本文完成了如下的主要內(nèi)容:1.簡(jiǎn)要回顧了太陽(yáng)磁場(chǎng)理論外推方法的發(fā)展歷史,敘述了外推方法的基本理論假設(shè)和理論方程.對(duì)無(wú)力場(chǎng)假設(shè)下三種模型中使用較多的

2、外推方法進(jìn)行了一一舉例,介紹了它們?cè)谔煳难芯恐械囊恍?yīng)用,并簡(jiǎn)要評(píng)論了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn).2.對(duì)一種非線性無(wú)力場(chǎng)模型進(jìn)行了研究.顏毅華和櫻井在2000年的太陽(yáng)物理雜志上發(fā)表一文,就太陽(yáng)光球外圍開放空間磁場(chǎng)建立了一個(gè)具有有限能量的非線性無(wú)力場(chǎng)模型.在此基礎(chǔ)上,顏毅華和李柱恒通過(guò)第二格林定理,推導(dǎo)出一個(gè)直接邊界積分方程.借助一個(gè)單純形的優(yōu)化數(shù)值方法,能夠求解出太陽(yáng)半空間中任意一點(diǎn)的磁場(chǎng).我們?cè)诘谒恼?利用一個(gè)解析解,通過(guò)IDL語(yǔ)言中的Broy

3、den和Newton函數(shù)反解出方程假無(wú)力因子的初始值,再將該初始值帶入邊界積分方程,檢驗(yàn)其結(jié)果與解析解的差值.從而驗(yàn)證了直接邊界積分方程解的存在性,證明了其解確實(shí)存在.3.研究了該方法方程的數(shù)值解對(duì)其中四個(gè)主要參數(shù)的依賴性.這四個(gè)主要參數(shù)為:邊界區(qū)域網(wǎng)格的疏密程度、邊界區(qū)域的大小、所選假無(wú)力因子的初始值和點(diǎn)源鄰域的大小.我們發(fā)現(xiàn),方程的數(shù)值解與假無(wú)力因子的初始值有很大關(guān)系,對(duì)程序中的其他參量的依賴性不大.4.從不同角度驗(yàn)證了這種最優(yōu)化數(shù)