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相似文献
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1.
磁层顶是太阳风与磁层进行质量、动量、能量交换的关键区域.磁层顶穿越事件(MCEs)可通过对卫星探测到的粒子能谱和磁场数据图进行人工分析的方式来识别.因太阳风动压和行星际磁场的易变性,位于磁层顶附近的卫星经过长期观测可能会经历成千上万次的磁层顶穿越.人工分析的方法工作量巨大,而且识别速度慢.本文发展了一种新的日下点附近MCEs自动识别算法.此算法综合分析卫星探测到的粒子和磁场数据,能有效地减少误判的发生.为了验证算法的有效性,采用单CPU计算机对THEMIS卫星在2007—2018年靠近日下点附近观测到的数据进行MCEs自动识别,最终在约6h共识别出16758个MCEs.这些自动识别出来的MCEs样本可用于统计研究磁层顶相关的诸多物理问题,如凹陷磁层顶、太阳风与磁层相互作用,磁层顶磁场重联等.同时还分析了算法的精确性和局限性.   相似文献   

2.
利用WIND和ARTEMIS卫星观测数据,分析远磁尾磁层顶对行星际和太阳风变化的响应,尤其是偏离日地连线的太阳风速度改变对远磁尾磁层顶的影响.研究发现在2011年9月13日的事件中,P2卫星观测到高速且高密度的磁鞘流.利用最小变量法进行分析发现,磁层顶沿着偏离日地连线的太阳风速度方向发生偏转.根据相似三角形定理,推断出本次事件中磁层顶在y方向和z方向上的偏转幅度分别达到10Re和6Re.P1和P2卫星的相对位置也证实了这一观点.因此,偏离日地连线的太阳风速度对远磁尾磁层顶的位形影响很大.研究结果可为建立包含太阳风速度vy和vz效应的磁层顶模型提供观测证据.   相似文献   

3.
分析了2004年3月13日12:15到12:25UT期间TC-1和Cluster卫星簇的磁通门磁力计(FGM)和电子/电流试验仪(PEACE)的联合观测数据.在此期间,TC-1卫星位于日下点以南的磁层顶附近的磁鞘中,并在12:19UT左右观测到了一个典型的先正后负的磁鞘磁通量传输事件(FTE);而Cluster卫星簇位于北半球日侧高纬磁层项附近,并于12:23UT左右穿出磁层顶进入磁鞘,且在12:21 UT左右也观测到了一个典型的先正后负的磁层FTE.比较分析发现此两个FTE具有类似的磁场结构和等离子体特征,可能是同一个北向运动的FTE先后被TC-1和Cluster卫星观测到.利用Cluster 4颗卫星的多点同时观测数据,采用最小方向微分法和时空微分方法,推断Cluster卫星观测的这个FTE是尺度大小约为1.21Re的准二维结构,其运动方向为东北方向,与Cooling模型预测方向基本一致.利用Cooling模型的预测,推算了TC-1卫星在12:19UT观测的FTE的运动速度和尺度,进而得出随着通量管的极向运动,其速度和尺度均有所增加.  相似文献   

4.
磁层中的超低频(ULF)波动在太阳风和磁层之间的能量输运过程中具有重要作用.ULF波动主要发生在内磁层,且内磁层中ULF波动影响粒子的加速及沉降,而在夜侧磁层尤其是磁尾等离子片中观测到的ULF波动比较少.基于中国自主磁层探测卫星TC-1的观测数据,发现了两例行星际激波导致的磁尾中心等离子片中ULF波动事件,并发现这两例ULF事例都包含很强的环向模驻波分量,与以往THEMIS卫星报道的同类事件观测特征相符.根据ULF波的观测特征,分析了这两例ULF波动的可能触发机制.研究结果有助于深入理解磁层对行星际激波的全球响应.   相似文献   

5.
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   

6.
本文应用三层模式和ISEE卫星观测资料,讨论了磁层顶旋转间断的稳定性。结果表明:(1)在磁层顶旋转间断中可以激发一种不稳定性。随着波数k增大,不稳定性增长率也将增加。(2)当行星际磁场为北向时,磁层顶旋转间断是稳定的;当行星际磁场逐渐变为南向时,不稳定性增长率将迅速增加。(3)当太阳风速度较大时,不稳定性增长率相应地也较大。(4)当行星际磁场为南向时,随着行星际磁场与磁层顶切平面交角的增大,不稳定性的增长率也迅速增加。   相似文献   

7.
赵明现 《空间科学学报》2022,42(6):1068-1078
以ACE卫星实时观测数据驱动的全球磁流体模拟为背景场,选取2003年10月22-24日行星际磁场(IMF)持续北向的事件,使用试验粒子方法,对太阳风粒子向磁层输运的过程进行模拟研究,分析北向IMF下太阳风粒子注入磁层过程中粒子在磁层内的空间分布和时间演化特征。IMF北向期间,进入环电流区域的粒子在晨侧区域的密度大于昏侧,且晨侧的粒子分布范围更广。背阳面磁鞘中的太阳风粒子可以通过低纬边界层进入磁层,但很难通过南北侧磁层顶进入磁层。进入磁尾的太阳风粒子聚集形成冷而密的等离子体片(CDPS),模拟中CDPS的空间分布和密度大小与观测数据符合。在IMF长时间北向期间,磁尾的粒子数量呈现随时间增长的趋势,并存在约20 min的小幅度准周期变化和约5~6 h的较大幅度的准周期变化。   相似文献   

8.
行星际起伏向磁层顶的输运   总被引:1,自引:1,他引:0  
时间尺度为分钟数量级的太阳风速度和行星际磁场大幅度扰动实际上始终存在于行星际空间的。这些扰动一直传输到紧贴磁层边界面外侧的区域。它们在磁鞘等离子体和磁层顶的相互作用过程中可能起很重要的作用。行星际起伏中的磁场分量在通过地球弓激波时首先经历一次跳跃,然后一部分扰动被带到磁层边界面处。在边界面附近磁场扰动幅度被大大地放大了。弓激波上游的太阳风条件控制了放大因子。本文所作的数值模拟研究结果表明,如果上游有大幅度的扰动,在边界面附近就有大幅度的Alfven起伏的磁场分量。当上游磁场接近垂直于日地联线时,放大因子变得相当大,而且放大因子随上游的等离子体β值和/或Alfven马赫数的增加而增加。上游各向异性对放大因子的影响不大。在磁层边界附近存在大幅度起伏表明这里不存在稳定的片流。   相似文献   

9.
太阳风与地磁场相互作用形成的磁层顶对磁层内磁场有重要影响。本文假定地磁场为偶极子,太阳风为理想导体,在太阳风与磁层的边界上满足磁场法向分量为零的边界条件。采用最小二乘法求得磁层顶电流在磁层内产生的磁场的球谐系数。从计算结果可以看出磁层顶对磁层磁场的影响。结果表明,向阳面的磁场、中性点、极光区的位置与形状与实际观测比较接近;磁尾磁场与实际观测相差较远,原因是没有加上磁尾片电流。文中还给出了太阳风与地磁轴交不同角度时的磁层磁场的计算结果。   相似文献   

10.
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   

11.
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   

12.
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   

13.
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   

14.
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   

15.
The interaction between the solar wind and Mercury is anticipated to be unique because of Mercury’s relatively weak intrinsic magnetic field and tenuous neutral exosphere. In this paper the role of the IMF in determining the structure of the Hermean magnetosphere is studied using a new self-consistent three-dimensional quasi-neutral hybrid model. A comparison between a pure northward and southward IMF shows that the general morphology of the magnetic field, the position and shape of the bow shock and the magnetopause as well as the density and velocity of the solar wind in the magnetosheath and in the magnetosphere are quite similar in these two IMF situations. A Parker spiral IMF case, instead, produces a magnetosphere with a substantial north–south asymmetric plasma and magnetic field configuration. In general, this study illustrates quantitatively the role of IMF when the solar wind interacts with a weakly magnetised planetary body.  相似文献   

16.
利用全球磁流体力学模拟,研究了高速太阳风条件下日侧磁层顶的磁通量传输事件(FTE)发生率的空间分布.从模拟结果中得到了FTE信号,并且这些FTE信号的特征与观测结果基本一致.磁层顶上的10个取样点共观测到39个FTE信号.统计分析表明,越靠近翼侧则观测到的FTE信号越少.这一现象可能是磁鞘中太阳风速度分布差异导致的.   相似文献   

17.
Energetic oxygen ion flux intensifications were observed by the HEP/LD instrument on board the GEOTAIL satellite thoughout the Bz negative phase of the CME event on January 10, 1997. At this time, the spacecraft was moving in the magnetosheath at 1500 LT on a magnetopause skimming segment of its orbit. The very steady southward magnetic field in the magnetosheath (negative Bz of the CME) was highly inclined forming an angle of 45° with respect to the north direction. The observed oxygen enhancements in the magnetosheath show anisotropic angular distributions which occupy a varying fraction of the unit sphere. These distributions became particularly narrow during the passage of a solar wind pressure pulse between between 1050 and 1113 UT. The details of the angular distributions in the magnetosheath favour a leakage model, although the reconnection model cannot be denied.  相似文献   

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