偶極化鋒面附近場向電流與場向束流特性研究

《偶極化鋒面附近場向電流與場向束流特性研究》是依託北京大學，由傅綏燕擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：偶極化鋒面附近場向電流與場向束流特性研究
• 項目負責人：傅綏燕
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

場向電流是磁層與電離層耦合的重要媒介，與磁層動力學過程密切相關的偶極化過程中存在種下尺度的場向電流與場向束流。本項目根據對於衛星數據（CLUSTER、THEMIS）的分析，結合太陽風與地磁和極光的觀測數據，分析磁尾電漿片及其邊界層附近發生的偶極化事件，研究偶極化鋒面前後的電子特性， 包括投擲角分布、能量特性等，研究這些粒子的來源及形成條件，研究不同類型偶極化過程及其相應場向電流的特性，了解磁尾電漿片中高速流的減速與偶極化鋒面附近電流形成之間的關係。研究與偶極化鋒面緊密結合的場向電流的時空變化特點，探討場向粒子對於場向電流的貢獻、場向粒子的來源與形成機制等等問題。進一步了解中小尺度場向電流的出現與大尺度場向電流以及亞暴電流楔形成之間的聯繫以及電離層-磁層耦合過程中的電漿片中的作用。

結題摘要

偶極化鋒面是存在於磁尾電漿片中伴隨高速流出現的一種很薄的磁結構，一般其中包含部分場向電流。這個結構對於粒子加速、波動的激發、流的減速等相關物理過程具有重要的作用。已有研究表明這個鋒面上會存在場向電流的層狀結構，並伴隨有來源於電離層的粒子，是磁層與電離層耦合的重要通道。由於鋒面前後電漿特性不同，因此研究鋒面附近的粒子分布以及波動過程對於深刻理解鋒面的產生與演化和在磁尾動力學過程中的作用都是十分重要的。 本項目根據CLUSTER與THEMIS衛星的電磁場以及粒子的觀測，研究偶極化鋒面前後的電子特性，包括投擲角分布、能量特性等，研究這些粒子特性及其與偶極化鋒面附屬檔案各類電磁波動的關聯；研究來源於電離層的場向粒子的加速加熱過程，認識其形成機制以及在電離層-磁層耦合過程中的電漿片中的作用；同時開展了針對水星磁層電漿片中各類擾動過程的研究 研究結果表明偶極化鋒面附近的電子分布函式具有重聯之後電子相應的特性，從觀測上確認了電子平台分布以及粒子束流分布可能是造成偶極化鋒面前DIP區域以及之後的高速流區域中波動的來源；其中電子的溫度各向異性可能激發Wistler波，該類波動在外界條件影響下可能進一步被離子尺度的波動調製或進而非線性發展。 發現來源於電離層離子， 在經歷了極光U型電勢加速區後，可以同時被加熱。O+ 和 He+ 離子的優先加熱表明這些場向粒子束可能在極光加速區中同時受到EMIC波動的加熱，並在極光加速區之上的高度獲得進一步的波動加速； 研究發現來源於電離層的具有一定能量的氧離子可能在電漿片中形成尺度非常小的電流片，進而在磁層−電離層耦合過程中扮演重要角色。此外在水星磁層也發生著類似地球亞暴的過程， 但由於水星磁場的特殊性， 該類活動發生的時間尺度與強度都較小。