電漿片高速流的形成及在磁層活動中的作用

《電漿片高速流的形成及在磁層活動中的作用》是依託北京大學，由傅綏燕擔任負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：電漿片高速流的形成及在磁層活動中的作用
• 項目負責人：傅綏燕
• 項目類別：重點項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

電漿片中的高速流自從被提出以來由於其經常性出現在磁層劇烈擾動期間而備受重視，然而有關其形成機制和在磁層對流以及擾動過程中的作用並不十分清楚。本項目依據多個衛星（主要是CLUSTER、雙星和 THEMIS）的觀測數據,聯合使用磁場、電漿和強能粒子數據分析近地磁尾電漿片中高速流的形成機制，研究其與磁結構的相關性，分析其產生、演化過程以及空間尺度等特性， 確立其與電漿片中重聯的關係；尋找高速流與磁結構在極區電離層中的回響特徵，進而揭示高速流與磁結構在地球磁層亞暴不同發展過程中的作用；尋找富含氧離子條件下重聯的觀測特徵，探討電漿片中的氧離子在高速流與磁結構形成與演化過程中的作用

結題摘要

電漿片中的高速流及其相伴隨的偶極化鋒面的形成機，以及在磁尾電漿動力學過程中的作用尚不十分清楚。本項目通過分析CLUSTER、THEMIS等衛星的觀測數據，包括磁場、電漿和強能粒子等數據，輔助數值模擬的方法，分析了近地磁尾電漿片中高速流的形成機制，較為完整地研究了高速流與偶極化鋒面的成因、演化，電流與電場結構及其高速流與背景電漿的相互作用等科學問題。主要的研究成果包括（1）構建了偶極化鋒面附近的場向電流體系，從觀測上確認了相關電流體系的大小和分布，指出在鋒面形成初期偶極化鋒面就可能攜帶與亞暴電流楔相似的場向電流體系；定量研究了偶極化鋒面附近的電場分布，發現偶極化鋒面前後電場方向相反，且主要由Hall電場主導；證實高速流前端的壓力梯度是近地區域場向電流的成因，為進一步確立偶極化鋒面、極光以及亞暴過程相互關係提供了重要觀測依據。（2）發現了電漿片偶極化鋒面附近可能來源於極區極光高度區域的1keV附近的冷電子束，電子攜帶的場向電流有可能激發電流不穩定性，並可能成為一些非線性結構的來源，證實了來源於電離層的粒子在磁層−電離層耦合過程中扮演重要角色。（3）發現磁層頂附近發生的KH不穩定性有可能在磁層內部引發類似高速流的流動；除去磁重聯的可能機制，行星際太陽風壓強的改變也可能成為磁尾觀測到高速流與渦旋的一種觸發條件；發現偶極化鋒面攜帶的場向電流可能觸發偽暴和相關的地磁擾動，但與亞暴的關聯需要進一步研究。