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与亚暴活动密切相关的磁尾等离子体团可以具有不同的拓扑位形,多数磁尾等离子体团具有 强核心场,是一种通量绳型磁结构. MHD模拟表明：地球磁尾不同拓扑位形磁结构的形成, 与越尾分量By的分布形态有关. 但是模拟研究所展示的通量绳结构,核心场强度远低 于尾瓣区磁场强度. 本文考虑磁尾通量绳结构中,螺旋形磁力线向侧翼伸展产生的压强损失 ,在MHD方程中引入修正项ρt|loss,Tt|loss 及Byt|inc. 对于 初始By分量为均匀分布,受晨昏电场产生的边界入流作用,磁尾通量绳结构重复形成 与逐一排放的两个算例,计入修正项后,多重磁结构峰值压强的平均值降低,核心场的平均 值明显增大. 两个算例中,背景By值较低的算例1（By0=1nT）中,核心 场的相对增幅较大. 相似文献
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本文利用THEMIS卫星的磁场数据和等离子体观测数据,统计分析地球磁尾等离子体片区域线性磁洞的发生率、时空尺度、分布特征、和发生率与地磁AE指数的相关性.分析结果表明磁尾等离子体片区域的磁洞的时间尺度为几秒到几十秒,空间尺度小于当地的质子回旋半径.通过磁洞在空间的位置分布和卫星数据在空间的数据采样分布的对比,我们发现线性磁洞在等离子体片内经常发生,然而在磁尾等离子体片中的发生率要小于太阳风中磁洞的发生率.本文最后统计分析了磁洞发生和AE指数的相关性,结果表明磁洞可能与地磁活动有关系. 相似文献
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以卫星观测资料为基础, 应用动力论方程, 采用理论模型和数值分析方法, 研究了不同地磁活动条件下同步高度区O+离子的分布, 提出了O+离子密度和通量密度在同步高度区沿经度变化的半经验模型. 主要结果为: 在同步高度区(1) 向阳侧O+离子密度和通量密度较大, 背阳侧较小. (2) 地磁活动指数Kp越小, O+离子密度和通量密度水平及其沿经度的变化越小, Kp越大时水平及其变化越大; Kp≥6时O+离子密度和通量密度较Kp = 0时大一个量级. (3) 当Kp = 0或Kp ≥ 6时, O+离子密度在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小; 当地磁活动指数Kp = 3～5时, O+离子密度在经度0°处最大, 在磁尾最小; 无论Kp如何, O+离子通量密度都在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小. 相似文献
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利用Cluster卫星2001～2004年磁尾运行期间RAPID仪器的数据,确定了115例磁尾等离子体注入事件,借助时序叠加法统计研究磁尾等离子体注入现象的特征.注入事件主要分布于磁地方时夜晚20时至凌晨04时.与同步轨道区观测到的粒子注入事件类似,可以将磁尾粒子注入事件分成五类：（1）只有离子注入;（2）离子先于电子注入;（3）离子和电子同时注入;（4）电子先于离子注入;（5）只有电子注入.磁尾粒子注入时,质子（能量范围0～40 keV）的温度和数密度同时显著增加,沿地球径向的传播速度也明显增大.统计分析磁尾注入期间同时观测到的晨昏对流电场,发现电场可分为两类：（A）注入后电场突然增大,电场强度为正;（B）注入后电场突然增大,电场强度为负.利用磁层磁场（T89c）和电场（Volland-Stern）模型模拟粒子注入后赤道面的电漂移速度矢量,模拟结果与统计结果基本一致,表明晨昏对流电场引起的电漂移是驱动磁尾（-18REE）等离子体沿地球径向注入的机制之一. 相似文献
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小尺度磁洞是一种尺度通常小于质子回旋半径的磁结构,其特征是该结构内的磁场强度相对于周围环境存在一个显著的减弱.这种结构可能与能量转换和粒子加速、磁场重联和动力学尺度上的湍流密切相关.最近,小尺度磁洞在金星和火星磁鞘中被报道.利用美国航天局MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN)卫星4个月的观测数据,本文统计分析了火星磁鞘中的小尺度磁洞的发生率.统计结果表明,小尺度磁洞主要出现在环境磁场强度在4≤B≤12 nT,等离子体的速度在250～450 km·s-1,密度在3≤N≤12 cm-3范围.在这个参数范围内,小尺度磁洞在背景太阳风流速相对更快、背景磁场相对更弱的时候发生率更高,且相对集中在背景密度在6～9 cm-3之间.此外,靠近火星磁鞘中心的小尺度磁洞的发生率要高于磁鞘两侧,这意味着火星磁鞘可能是小尺度磁洞的一个源区. 相似文献
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本文利用信使号飞船2011-2015年期间在轨磁场数据对水星磁尾电流片的磁场结构分布特征进行了统计分析.为探究磁场结构分布随水星径向距离的变化,电流片划分为近磁尾（-1.5RM > X > -2.0RM）和远磁尾（-2.0RM > X > -2.5RM）两个区域.所得结果表明：（1）无论是近磁尾还是远磁尾,电流片中的磁场都以+Bz分量为主,磁场方向几乎与磁赤道面垂直.（2）相比近磁尾,远磁尾电流片中磁场强度、Bz分量较弱,By分量较强,而且-Bz信号出现概率相对较大,这表明电流片中磁活动相对容易在远磁尾中发生.（3）磁场强度以及Bz分量在晨昏方向上的分布存在晨昏不对称性——在方位角120°~190°范围内相对较弱.弱Bz数据点（Bz<5 nT）也在昏侧（Y>0）发生较为频繁.（4）与Bz分布相反,磁场强By分量（|By|>5 nT）倾向于在晨侧（Y<0）发生.统计分析还表明,磁场By分量与行星际磁场By分量并无明显的相关性.对比地球磁尾电流片,我们对水星磁尾电流片Bz分量、强By分量的晨昏不对称起源机制作了探讨分析. 相似文献
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根据解析求解引导中心近似的动力学方程得到的离子分布函数 ,研究了不同Kp指数条件下起源于不同电离层区域的上行O+离子通量密度沿不同经度处的磁力线的定态分布 ,并研究了上行O+离子向不同磁层区域传输的特性 .主要结果为 :（ 1 ）起源于向阳面极光带外侧及更低纬区的电离层离子基本上传输到向阳面磁层区 ;起源于背阳面极光带及更低纬区的电离层离子基本上传输到背阳面磁尾等离子体片区和闭合磁力线区 ;起源于极盖区及向阳面极光带内侧的电离层离子基本上传输到等离子体幔区和磁瓣区 .（ 2 ）上行离子主要分布在近地空间 ,其通量密度相对于地心距离呈负梯度 .（ 3）地磁活动指数Kp 增高时上行离子进入磁层的概率增大 ,因而上行离子起动力学作用的地球空间范围增大 .所得结果可解释有关地顶的观测特征 ,理论估算的上行离子在磁尾的通量密度与观测结果相符合. 相似文献
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本文利用星簇CLUSTER的三颗卫星数据分析了磁宁静期磁尾爆发性整体流（BBFs, Bursty Bulk Flows）的时间尺度, 并与单个卫星的结果做了比较. 事例研究表明, 利用三颗卫星观测数据判断的BBFs的时间尺度比单个卫星的大一倍左右. 对于三颗卫星观测到的同一个BBFs, BBFs在晨昏方向上的摆动决定了CLUSTER的三个卫星观测到BBFs的先后次序. 三颗卫星的观测也显示了BBFs的高度局域化特征. 磁宁静期磁尾BBFs寿命的增大, 使得BBFs携带的质量和能量的地向输运增加. 这种地向输运增加的结果是: 磁尾储存的能量得到较为平稳的释放, 改变了亚暴起始产生的时间, 为解决磁层压力平衡矛盾（PBI, Pressure Balance Inconsistency）问题提供了新的思路. 相似文献
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应用二维时变可压缩磁流体动力学数值模拟,研究了双极－单极磁场中由于磁通量浮现驱动的磁场重联过程．结果表明,双极场与单极场间磁力线的重联形成上升的冷而密的等离子体团,磁场演变成鞭状结构．向上运动的等离子体团到达其最大高度后将回落和弥散.等离子体团最大上升速度达０．１４ＶＡ,等离子体最大上升速度达０．２７ＶＡ,ＶＡ为下边界处的Ａｌｆｖｅｎ速度．随着磁通量浮现幅度的增大,等离子体上升速度增加,重联过程发展得较快．背景等离子体β１值（β１为等离子体压力与磁压之比）越小,等离子体团中密度增量越大．磁Ｌｕｎｄｑｕｉｓｔ数Ｓ在１０３－１０６之间的改变对等离子体的速度和密度增量影响并不明显．与电阻撕裂模不稳定性引起的自发重联相比,磁通量浮现会更有效地驱动双极－单极场中的磁场重联过程,寻致日冕Ｈα冲浪和Ｘ射线喷流的形成． 相似文献
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Manuel Nú?ez 《地球物理与天体物理流体动力学》2013,107(4):337-345
The magnetic helicity is often considered a quasi-invariant in the magnetohydrodynamic evolution of a plasma. While in general this is not the case, this invariance phenomenon occurs in many relevant situations, so that it is interesting to look for physical parameters that may detract from the maximum theoretical decay rate of helicity. The size of the Lorentz force is the main one: based on it, we find that several means of the magnetic energy, the transfer rate between kinetic and magnetic energies, and the variation of the angular momentum tend to slow down the evolution of magnetic helicity. 相似文献
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等离子体系统中存在两个或多个电流片时，电流片中发生的不稳定性可能会相互作用．行星际磁场北向时，背阳面碰层顶电流片与磁尾等离子体片之间可能发生相互作用，高纬边界层强烈的流场剪切可能促进磁场重联，产生磁层亚暴．本文运用二维可压缩磁流体模拟研究具有强流场剪切的多个电流片系统中磁场重联的演化．结果表明，Kelvin－Helmholtz不稳定性使多电流片系统的磁场重联过程明显加快；相邻电流片之间的距离越近，两者相互作用越强，重联增长率越大；在三电流片系统中，超Alfven速度强流场导致外侧两个电流片中出现强烈的磁场重联，并引发中心电流片的磁场重联．行星际磁场北向时，也可能发生磁层亚暴． 相似文献
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本文数值研究了地球远磁尾中流动撕裂模不稳定性所引起的磁场重联过程.结果表明,在短暂的指数增长之后,当磁岛宽度接近等离子体片厚度时,流动撕裂模不稳定性的增长率大大降低,最终磁岛宽度趋于饱和.磁岛的饱和宽度随着磁Reynolds数S的增大而减小,随着剪切流动层宽度δV的增大而增加.在S→∞的情况下,流动撕裂模将退化为流动颈缩模,磁场重联不再发生.当飞船通过由流动撕裂模不稳定性所形成的磁岛时,即可观测到磁场Bz分量由北转南或由南转北的现象. 相似文献
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Mitchell A. Berger 《地球物理与天体物理流体动力学》2013,107(1-4):265-281
Abstract Two open curves with fixed endpoints on a boundary surface can be topologically linked. However, the Gauss linkage integral applies only to closed curves and cannot measure their linkage. Here we employ the concept of relative helicity in order to define a linkage for open curves. For a magnetic field consisting of closed field lines, the magnetic helicity integral can be expressed as the sum of Gauss linkage integrals over pairs of lines. Relative helicity extends the helicity integral to volumes where field lines may cross the boundary surface. By analogy, linkages can be defined for open lines by requiring that their sum equal the relative helicity. With this definition, the linkage of two lines which extend between two parallel planes simply equals the number of turns the lines take about each other. We obtain this result by first defining a gauge-invariant, one-dimensional helicity density, i.e. the relative helicity of an infinitesimally thin plane slab. This quantity has a physical interpretation in terms of the rate at which field lines lines wind about each other in the direction normal to the plane. A different method is employed for lines with both endpoints on one plane; this method expresses linkages in terms of a certain Gauss linkage integral plus a correction term. In general, the linkage number of two curves can be put in the form L=r + n, |r|≦1J2, where r depends only on the positions of the endpoints, and n is an integer which reflects the order of braiding of the curves. Given fixed endpoints, the linkage numbers of a magnetic field are ideal magneto-hydrodynamic invariants. These numbers may be useful in the analysis of magnetic structures not bounded by magnetic surfaces, for example solar coronal fields rooted in the photosphere. Unfortunately, the set of linkage numbers for a field does not uniquely determine the field line topology. We briefly discuss the problem of providing a complete and economical classification of field topologies, using concepts from the theory of braid equivalence classes. 相似文献
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Abstract A magnetic field line topology with nulls, generated by superimposing a uniform magnetic field onto the field from a distributed ring current, is analyzed. This simple model, which is reminiscent of the structures found in laboratory field reversed configurations and detached plasmoids, is amenable to substantial analytical progress and also facilitates the visualization of the three dimensional field geometry. Four nulls are seen to exist and representative field lines and tubes of flux found by numerical integration are presented. An infinite number of topologically distinct flux bundles is found. These are distinguished by the number of times they encircle a circular magnetic field line. A convenient mapping is described which proves very useful in distinguishing between and following the paths of the different tubes of flux as they traverse through the null system. The separatrices that divide these flux bundles are described. The complexities already present in this simple but nontrivial configuration serve to emphasize the difficulties in analyzing more complicated geometries, but the intuition gained from this study proves beneficial in those cases. One such example is the comparison of the generic features of our model with those found in a topologically different model of plasmoid formations in the earth's magnetotail. 相似文献