月球表面電場環(huán)境的數(shù)值模擬.pdf

1、本文深入地模擬了月球表面的電場環(huán)境。由于月球表面不同的太空環(huán)境，月球表面形成了多種性質(zhì)不同的鞘層。在同一鞘層中，由于太陽光子的入射角度的不同，在月球表面形成的電場環(huán)境也是不同的。
　　月球處于太陽風(fēng)的環(huán)境中，如果只考慮這一因素，在其表面會(huì)形成玻姆鞘層。太陽風(fēng)中的電子入射到月球表面，會(huì)使月球表面的電勢為負(fù)。在月球的陽面，由于太陽光子的入射，月球表面會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，發(fā)射出光電子，這樣會(huì)增加月球表面的電勢。根據(jù)月球所處的不同的太空環(huán)境，

2、本文建立了三種鞘層模型：存在勢壘的鞘層A；主要由光電子作用，電勢單調(diào)上升的鞘層B；主要由太陽風(fēng)中的電子作用，電勢單調(diào)下降的鞘層C。在電子和光電子滿足半麥克斯韋速度分布的初始條件下，給出了各個(gè)粒子的密度分布函數(shù)。然后對每一種鞘層模型進(jìn)行分析推導(dǎo)，得出邊界條件方程，泊松方程以及電場的表達(dá)式。
　　鞘層模型中的有些參數(shù)是未知的，需要通過邊界方程進(jìn)行求解。在得出所有的參數(shù)后可以通過龍格-庫塔法對泊松方程進(jìn)行求解，得到表面的電場強(qiáng)度和電勢，

3、以及在不同位置不同離子的密度。由于太陽光子入射到月球的表面的角度是不斷變化的，我們通過改變在月球表面的光電子的密度來比較分析月球表面的電場環(huán)境。通過數(shù)值模擬和結(jié)果分析，我們認(rèn)為在月球的夜面形成的是鞘層C，太陽光子入射到月球的表面的角度對鞘層C的電場強(qiáng)度和電勢都會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。在月球的陽面，鞘層A、B和C都有可能形成。在光電子密度比較小的時(shí)候會(huì)形成鞘層C，在光電子密度變大時(shí)既可以形成鞘層A，又可以形成鞘層B。在引入勢能判斷法之后就可以