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相似文献
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1.
通过分析太阳风-磁层-电离层系统的三维全球磁流体力学(MHD)模型的计算数据, 给出了正午-午夜子午面磁层顶位形的定量模型. 分析表明, 正午-午夜子午面磁层顶位形可以用文献[3]提出的基于卫星观测数据的、描述赤道面磁层顶位形的函数来描述. 与赤道面磁层顶不同, 正午-午夜子午面磁层顶位形更为复杂. 在忽略极尖区(cusp)的简化条件下, 磁层顶位形仍需利用两条曲线来拟合. 太阳风动压Dp与行星际磁场分量Bz是控制磁层顶位形的主要因素. 行星际磁场为北向时, 磁场增强, 日下点距离r0增大; 行星际磁场为南向时, 磁场增强, 磁层顶日下点距离r0减小. 整体而言, 行星际磁场分量Bz由南转北时, r0增大, 且Bz对r0的影响减弱. 太阳风动压Dp是控制磁层顶日下点的主要因素, Dp增大, r0减小. 磁层顶位形的另一个参数磁层顶磁尾张角α, 随着行星际磁场南向分量增强而增大, 即磁层顶张开程度更加显著, 更多的磁通量由向阳侧传输到夜侧; Dp增大, α略增大, 这意味着Dp对磁通量由日侧向夜侧的传输也有一定的贡献.   相似文献   

2.
利用磁流体动力学(MHD)全球模拟结果,根据弓激波的跃变特性确定出弓激波位置,建立了一个新的综合考虑了快磁声马赫数、太阳风动压、行星际磁场强度以及磁层顶曲率半径的弓激波三维位型模型.将新模型与以往模型的模拟结果进行比较发现,新的弓激波全球模型结果可靠,解决了部分现有模型不能描述弓激波三维位型的问题.研究结果表明,在行星际磁场北向时,随着快磁声马赫数的增大,弓激波日下点距离减小,但是在行星际磁场南向时,快磁声马赫数的变化对弓激波日下点距离影响不大;弓激波位型在赤道面与子午面上存在明显的不对称性,而且随着行星际磁场的转向,这种非对称性也会发生相应改变;行星际磁场南向,Bz值较小时,子午面内弓激波位型已经不是简单的抛物线,出现了明显的类似于极尖区磁层顶的凹陷变化区.   相似文献   

3.
利用全球磁流体力学(MHD)模拟结果,通过确立包含磁层顶的太阳风流线内边界来识别三维磁层顶位形,并以极尖区位置作为磁层顶日侧与夜侧的分界线,在此基础上定量研究了不同条件下穿过磁层顶向磁层内输入的电磁能量. 研究发现,磁层顶的能量传输与太阳风条件密切相关,磁重联是控制电磁能量传输的重要机制. 结果表明,当IMF(行星际磁场)南向时,极尖区后方的磁尾附近存在电磁能输入最大值,当IMF北向时,电磁能输入最大值发生在极尖区附近;南向IMF条件下,在IMF强度增大或太阳风密度增大时,磁层顶电磁能传输的电磁能量比北向IMF条件时增加更显著. 太阳风通过调节磁层顶面积间接影响到磁层顶能量传输大小. 研究还发现,北向IMF与南向IMF条件下穿过磁层顶的电磁能输入的比值范围约为10%~30%,此比值一定程度上反映了北、南方向IMF与地磁场磁重联效率的比值.   相似文献   

4.
磁层顶低混杂漂移不稳定性的理论和观测使我们可以提出一个新的磁层对流驱动模式,为了解释磁层对流的形成、磁层顶厚度等一系列磁层现象,已经提出了三种磁层模式,Dunge提出互联模式,认为行星际磁场磁力线与地磁场磁力线在磁层顶前部相互联接起来,磁层顶为一旋转间断面,太阳风粒子可直接通过磁层顶进入磁层内,虽然这一  相似文献   

5.
行星际磁场北向时磁层顶区磁场重联的全球模式   总被引:2,自引:0,他引:2  
在对背阳面磁层顶区局域磁场重联模拟的基础上提出了一个行星际磁场北向时磁层顶磁场重联的全球模式。行星际磁场北向时碰层顶磁场重联导致近地尾瓣的能量被输送到远磁尾,太阳风能量不在磁尾储存,向阳面磁层顶变厚,磁层受到一系列扰动。   相似文献   

6.
三维试验粒子轨道法在磁层粒子全球输运中的应用   总被引:1,自引:1,他引:0  
根据磁层粒子动力学理论, 通过偶极磁场模型验证利用三维试验粒子轨道方法模拟近地球区(r < 8Re)带电粒子运动特征的可靠性. 在此基础上, 以太阳风和磁层相互作用的全球MHD模拟结果为背景, 利用三维试验粒子轨道方法, 对非磁暴期间南向行星际磁场背景下太阳风离子注入磁层的情形进行数值模拟, 并对北向行星际磁场背景下太阳风离子注入极尖区以及内磁层的几种不同情形进行了单粒子模拟. 模拟结果反映了南向和北向行星际磁场离子向磁层的几种典型输入过程, 揭示出行星际磁场南向时太阳风粒子在磁层内密度分布的晨昏不对称性以及其在磁鞘和磁层内的大致分布, 并得出统计规律. 模拟结果与理论预测和观测结论相一致, 且通过数值模拟发现, 行星际磁场北向时靠近极尖区附近形成的非典型磁镜结构对于能量粒子经由极尖区注入环电流区域过程有重要的影响和作用.   相似文献   

7.
王水  朱烈 《空间科学学报》1984,4(4):261-268
本文利用四层模式,讨论了ME型行星际磁场螺旋扇形过渡区的稳定性。结果表明:(1)ME型过渡区中可以激发三种大尺度波动,且三种波动都存在低频截止;(2)随着波数k增大,不稳定性的增长率都有上升的趋势,但其中A型波动的增长率存在一个极大值和一个极小值;(3)当k与扇形区中太阳风速度Vq呈平行或反平行时,波动最易被激发;随着k与Vq之间夹角变大,截止波长逐渐向短波段移动;当k与Vq相垂直时,波动则不能被激发;(4)当k与Vq夹角呈75°时,可以激发波长为5×104km、相速为340 km/s的波动,这与Voyager 1飞船在磁层顶处的观测结果相一致。由此推断,螺旋扇形过渡区中激发的波动可能是导致磁层顶K-H不稳定性的一种扰动源。   相似文献   

8.
大尺度场向电流的控制因素   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
将ISEE-1和ISEE-2飞般测量的地球内磁层场向电流作为行星际磁场与极区地磁活动水平(由AL表征)的函数。发现大约75%的场向电流发生在行星际磁场南向时,其余25%发生在行星际磁场由南向转到北向的半小时内。而且,发生在AL〈-150nT的场向电流也大约是75%。场向电流的强度和密度随行星际磁场南向分量及AL的负值增加而增大。由此而得出结论,内磁层场向电流的产生主要是由行星际磁场控制的,是太阳风  相似文献   

9.
极端太阳风条件下的磁层顶位形   总被引:1,自引:1,他引:0  
基于极端太阳风条件下的三维MHD数值模拟数据, 构建了一种极端太阳风条件下的三维非对称磁层顶位形模型. 所提出的模型考虑了行星际南向磁场(IMF) Bz日下点距离侵蚀的饱和效应, 太阳风动压Bd对磁层顶张角影响的饱和效应, 赤道面、昼夜子午面磁层顶的不对称性以及极尖区的内凹结构和内凹中心的移动, 并利用Levenberg-Marquart多参量非线性拟合方法拟合了模型参数. 数值模拟研究表明, 在极端太阳风条件下, 随Bd增大, 磁层顶日下点距离减小, 磁层顶磁尾张角几乎不变; 随南向(IMF)Bz增大, 磁层顶日下点距离略有减小, 磁层顶磁尾张角减小, 极尖区内凹中心向低纬移动. 通过对2010年8月1日太阳风暴事件验证发现, 本文所建立的模型能够描述极端太阳风条件下的三维磁层顶位形.   相似文献   

10.
1994年2月21日行星际激波引起的磁暴   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用Imp-8,Geotail和Goes-6等卫星资料,研究了1994年2月21日0900UT到达地球磁层的行星际激波引起的磁暴期间,从太阳风向磁层传输能量的有关问题.结果指出:(1)南向行星际磁场(IMF)的长持续时间不是太阳风向磁层输能的必要条件.南北振荡的,较强IMF也能产生显著的能量传输;(2)行星际扰动磁场通过弓激波和磁层顶后扰动磁能增加,增幅将近5倍;(3)在磁层内扰动磁场的Bz分量在1×10-4Hz附近显著被吸收.这一低频扰动磁场可能是磁暴期间导致氧离子和质子等环电流粒子向内扩散并被加速的原因之一.  相似文献   

11.
1997年 1月 10日磁暴期间, Geotail卫星在向阳侧的磁鞘中观测到了磁层氧离子突增事件.这些氧离子的出现和磁鞘中存在很强的南向行星际磁场有关.事件期间向阳面发生了准静态的磁重联,氧离子流存在由北向南的速度分量.通量突增过程具有逆向和正向能量色散现象,磁层内部只有氧离子有可能被梯度漂移输送到重联区,所以只有氧离子在磁鞘中持续地被观测到.估计氧离子的逃逸速率为 0.61× 1023/s,大约为环电流氧离子输入率的 33%.大量的环电流氧离子由磁层跑到了磁鞘,导致环电流指数 ASY-H呈现明显的非对称性.  相似文献   

12.
The northward and southward orientation of the interplanetary magnetic field (IMF) is usually considered as providing the external boundary conditions in the solar wind interaction with the Earth's magnetopause but it is the magnetic field in the magnetosheath that interacts with the Earth's magnetic field. In this paper, we consider the possibility that the wave activity in the foreshock region may affect the magnetic field orientation in the magnetosheath with time scales that might be geomagnetically effective. If magnetosheath magnetic field becomes disturbed on plasma streamlines which are connected to the quasi-parallel bow shock and foreshock, the magnetic field orientation on the inner magnetosheath may differ significantly from the undisturbed IMF. We present a model of dayside reconnection which may occur when the IMF northward and illustrate its effects on the erosion of the magnetopause.  相似文献   

13.
Recently much attention has been focused on the transient behavior of the magnetopause in response to pressure pulses and southward fluctuations of the interplanetary magnetic field. We examine the motion of the magnetopause behind the foreshock and conclude that this motion is affected by foreshock pressure variations but not by fluctuations in the direction of the magnetic field. Neither magnetopause erosion nor flux transfer event occurrence is controlled by the foreshock. On the contrary, flux transfer events occur at times of steady IMF and thier quasi-periodic behavior is controlled by the magnetopause or the magnetosphere and is not driven by the external boundary conditions. Since flux transfer events are clearly due to reconnection, this observation implies that the IMF must be southward some time perhaps as long as 7 minutes before flux transfer begins.  相似文献   

14.
A coherent data set of high-latitude dayside magnetopause encounters by old (Heos 2, Hawkeye, Prognoz 7, 8) and new (Polar, Interball Tail, Cluster) spacecraft is needed to build a realistic model of the magnetopause (MP) including an indentation in the cusp. In building such a coherent data set a caution is necessary as the dayside magnetopause at high-latitudes may be less clearly defined than in the case of observations at low latitudes. It is due to expected presence of bundles of newly-reconnected magnetic field lines forming an extended boundary layer on the magnetosheath (MS) side of the magnetopause in the cusp region. Moreover, numerical magnetohydrodynamic (MHD) models of the solar wind-magnetosphere interaction predict that under northward interplanetary magnetic field (IMF) an additional thin current sheet should form inside the magnetopause at high latitudes on the dayside (e.g., Wu, 1983; Palmroth et al., 2001). Such a thin currect sheet is absent in empirical magnetosphere models. This internal current sheet, if a real one, may be mistaken for the magnetopause if magnetic field data are only taken into account and/or plasma data are unavailable. The Interball-Tail orbit allows for a full transition of magnetopause boundary layers at high-latitudes. We compare plasma and magnetic field signatures of the magnetopause poleward of the cusp for southward and northward IMF. The distance between the magnetic signature of the magnetopause (the current layer) and a cold and laminarly antisunward flowing MS plasma (so called free-flow MS) was found to be 0.5 to 1 RE, at least. These observations were made under nominal solar wind of v350 km/s and pdyn=1 to 4 nPa. We also observed several transient magnetic field reversals in the cusp related to pulses of solar wind dynamic pressure and/or the IMF discontinuity arrival. These transient reversals occurred at the same distance to the model MP as well defined full MP crossing, so most probably they represent just short encounters with the magnetopause current layer. Our analysis suggests that an indentation of the magnetopause with a subtle structure dependent on the local magnetic shear would explain and allow to predict the magnetic configuration in the high-altitude cusp.  相似文献   

15.
地球磁层开放磁通Fpc是研究磁层动力学过程的重要参数之一,其与日侧和夜侧磁尾的磁场重联具有密切关系. 日侧重联率控制稳定状态下磁层开放磁通的大小,主要受各种太阳风条件的影响. 其中,行星际磁场(IMF)的时钟角是影响日侧重联率的一个重要因素. 通过全球MHD模拟,研究了行星际磁场时钟角θc与地球磁层开放磁通Fpc 之间的关系. 结果表明,开放磁通Fpc随着行星际磁场时钟角 θc逐渐接近180°(纯南向)而逐渐增加,两者之间的关系近似为Fpc∝sin3/2(θc/2). 由于表征行星际磁场与地球磁场剪切程度的θc影响日侧重联率,从而控制Fpc,该关系反映了二者之间的物理联系.   相似文献   

16.
Ionosphere response to severe geomagnetic storms that occurred in 2001–2003 was analyzed using data of global ionosphere maps (GIM), altimeter data from the Jason-1 and TOPEX satellites, and data of GPS receivers on-board CHAMP and SAC-C satellites. This allowed us to study in detail ionosphere redistribution due to geomagnetic storms, dayside ionospheric uplift and overall dayside TEC increase. It is shown that after the interplanetary magnetic field turns southward and intensifies, the crests of the equatorial ionization anomaly (EIA) travel poleward and the TEC value within the EIA area increases significantly (up to ∼50%). GPS data from the SAC-C satellite show that during the main phase of geomagnetic storms TEC values above the altitude of 715 km are 2–3 times higher than during undisturbed conditions. These effects of dayside ionospheric uplift occur owing to the “super-fountain effect” and last few hours while the enhanced interplanetary electric field impinged on the magnetopause.  相似文献   

17.
本文利用行星际起伏通过激波后的变化的MHD模型, 具体讨论了地球磁鞘中磁场起伏特性在黄道面内的分布.主要结果是:(1)行星际磁场起伏的强度和各向异性在磁鞘中被显著放大;(2)行星际磁场基本位于黄道面内时, 磁鞘中磁场起伏特性(强度、相对起伏和各向异性等)呈现明显的晨一昏不对称性, 早晨侧(准平行激波)显著地高于黄昏侧(准垂直激波);(3)行星际磁场方向对磁场起伏特性在磁鞘中的分布有强烈的控制作用, 早晨侧响应灵敏, 黄昏侧反响不大.相对地讲, 黄昏侧的磁活动较之早晨侧稳定;(4)行星际磁场转南的增强将导致磁鞘中磁场起伏的最大区域自黄道面低纬向北极高纬移动, 南-北不对称性磁活动随之加强, 最强大致出现在磁场与黄道面相交成大约45°时, 而晨-昏不对称性的强弱程度则发生相反变化;(5)行星际磁场的相对起伏增加, 晨-昏不对称性反随之减弱.磁鞘中磁场起伏分布的特性与卫星观测大体符合, 是磁顶、边界层某些晨-管不对称性出现的可能起因之一.   相似文献   

18.
The earthward displacement of the magnetopause observed during a southward IMF (or the magnetopause erosion) and its dependence on the solar wind plasma and magnetic field parameters is studied by investigating data of about 30 magnetopause crossings by the ISEE 1 and 2 spacecraft. It is shown that the magnetopause erosion may be explained by a depression of the magnetic field intensity in the dayside magnetosphere caused by the penetration of the magnetosheath magnetic field (component perpendicular to the reconnection line) into the magnetosphere. The penetration coefficient (the ratio of the intensity of the penetrated field to the intensity of the magnetosheath magnetic field) is estimated and found to equal approximately 1.  相似文献   

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