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1.
《中国科学:地球科学》2016,(7)
地球弓激波是超音速太阳风和地球磁层相互作用的产物,以往由于数据所限,人们发展的模型仅考虑了近地情况,而对于远地弓激波的位型,以及其他因素例如行星际磁场B_y对弓激波位型的影响,人们还不是很清楚.通过统计分析ARTEMIS卫星2011年1月至2015年1月期间的弓激波穿越事件,首先拟合修正了Chao弓激波模型(最常用的弓激波模型之一)中尾部张角a表达式的系数,得到适用于中远地(月球轨道处,地心距离-20R_EX-50R_E)弓激波的模型系数,然后研究了行星际磁场B_y分量对弓激波尾部张角a的影响.结果表明:(1)拟合的模型系数相对于原系数来说,在中远地与观测结果更吻合;(2)弓激波尾部张角a随行星际磁场B_y分量的增大而增大,且正的B_y对张角的影响比B_y为负的情况影响更大.研究结果为进一步建立包含行星际磁场B_y分量的弓激波模型提供了参考. 相似文献
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给定地球轨道附近的行星际条件和地球弓激波的几何位形，本文分析向阳侧弓激波强度参数沿激波阵面的分布，以及行星际激波与弓激波的相互作用.对于弓激波阵面相对日地连线轴对称的情形，得到如下结论：（1）弓激波强度参数分布相对由行星际磁场和日地连线构成的基准面对称，各激波强度参数的最大值出现在基准面上.磁压比在垂直激波线一侧较大，而气压比在平行激波点一侧较大，导致总压比相对日地连线大致呈轴对称分布.（2）随着行星际磁场与日地连线夹角的增大，弓激波强度参数的最大值有所减小，且位置朝远离日下点方向偏移；但气压比和总压比的分布基本上不受影响.（3）行星际激波透过弓激波之后，切向磁场比更接近于1，但总磁场跳变幅度增大.（4）透过弓激波之后，行星际准垂直激波的总磁场比更接近于1，准平行激波的总磁场比则反之. 相似文献
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利用全球磁流体力学(MHD)的模拟结果,研究了太阳风压力系数与上游太阳风参数和日下点磁层顶张角的相关性.在识别出日下点附近磁层顶位置后,通过拟合得到日下点附近的磁层顶张角.在考虑上游太阳风中的磁压和热压以及磁层顶外侧的太阳风动压的情况下,计算了太阳风压力系数.通过分析行星际磁场不同方向时太阳风动压在日地连线上与磁压和热压的转化关系,详细研究了太阳风参数和日下点磁层顶张角对太阳风压力系数的影响,得到以下相关结论:(1) 在北向行星际磁场较大(Bz≥5 nT)时,磁层顶外侧磁压占主导,南向行星际磁场时磁层顶外侧热压占主导;(2) 太阳风压力系数随着行星际磁场的增大而增大,随着行星际磁场时钟角的增大而减小;并且在行星际磁场大小和其他太阳风条件相同时,北向行星际磁场时的太阳风压力系数要大于南向行星际磁场时的;北向行星际磁场时,太阳风压力系数随着太阳风动压的增大而减小,南向行星际磁场时,太阳风压力系数随着太阳风动压的增大而增大;以上结论是对观测结果的扩展;(3) 最后,我们还发现太阳风压力系数随着日下点磁层顶张角的增大而增大. 相似文献
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通过对太阳风-磁层-电离层系统的全球MHD模拟,研究地球弓激波相对日地连线的旋转非对称性．模拟限于太阳风速度沿日地连线、地球磁偶极矩和行星际磁场（IMF）与日地连线垂直的简单情况．模拟结果表明,即便对于IMF强度为零的情况,弓激波相对日地连线也不具备旋转对称性质：终端面（晨昏子午面）及其向阳侧的弓激波截线的东西宽度大于南北宽度（约9%~11％）,终端面尾侧的弓激波截线东西宽度小于南北宽度（约8％）．在存在IMF的情况下,弓激波的位形同时受到磁层顶的形状和快磁声波速度各向异性的影响．磁层顶向外扩张并沿IMF方向拉伸,且其扩张和拉伸程度随IMF由北转南而增强．在磁鞘中,垂直于磁场方向的快磁声波速度高于平行方向．因此,磁层顶拉伸方向与快磁声波速度最大方向垂直,它们对弓激波位置的效应恰好相反;弓激波的最终形状取决于何种效应占据主导地位．对于终端面尾侧,快磁声波速度的各向异性起主导作用,弓激波截线沿IMF垂直方向的宽度大于平行方向．对于终端面及其向阳侧,弓激波截线的形状与IMF取向有关：在准北向或晨昏向IMF情况下,弓激波截线沿IMF垂直方向的宽度仍大于平行方向;在准南向IMF情况下,弓激波截线沿IMF垂直方向的宽度小于平行方向的．鉴于弓激波形状同IMF取向之间的密切关系,我们提议以IMF为基准方向,提取弓激波截线的平行半宽度Rb∥和垂直半宽度Rb⊥作为尺度参数．这些尺度参数和通常引入的弓激波截线的东西半宽度yb和南北半宽度zb相比,更为合理地表征了弓激波的几何性质．模拟结果表明,在终端面上,yb/zb和Rb∥/Rb⊥在IMF各向同性取向下的统计平均值均低于1,与观测得到的结论一致. 相似文献
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基于 2.5 维理想磁流体力学（Magnetohydrodynamic,MHD）方程组分析了行星际激波在日球层子午面内的传播过程及其相应的地磁效应.日球层电流片（Heliospheric Current Sheet,HCS）-日球层等离子体片（Heliospheric Plasma Sheet,HPS）对于行星际激波的传播具有一定的阻碍作用.当行星际激波相对于HCS 倾斜传播时,相对于扰动源位于HCS 异侧的激波强度较同侧的明显减弱.局地激波面的法线（或形状）对通过激波阵面的磁力线发生偏转的程度和方向起决定性作用.沿激波传播方向其为准平行激波,磁场偏转程度较小,而其两侧部分则为斜激波,磁场偏转程度较大.位于HCS-HPS 位置处的波前形成凹槽,磁力线偏转程度明显加强.行星际激波对磁场的偏转效应是其驱动地磁暴的重要机制,而且地磁效应的强度与地球相对于HCS 的角距离Δθp有明显关系.数值模拟结果表明：任何行星际激波,Δθp=0°处均无法形成较大强度的地磁效应;沿HCS 传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 两侧;相对于HCS 倾斜传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 异侧. 相似文献
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采用三维可压缩MHD数值模拟研究了行星际磁场By分量的变化对磁层顶重联区场向电流大小和分布的影响. 行星际磁场通过模拟区x=-Lx处左边界条件By来影响重联过程，从而改变重联区的场向电流. 研究结果表明边界条件By的突然改变，能使重联区场向电流迅速增加，甚至达到增大一个量级的水平.By本身的存在(即不为零)也会使场向电流维持在一个较高的水平. 由于行星际磁场By分量不为零，而形成模拟区磁场By不对称分布，这种不对称分布是场向电流不对称分布产生的主要原因. 这些结果是与Orsted卫星最新观测结果和地 面观测结果相符合的，它表明行星际磁场By分量对地球空间场向电流有较大的调制作用. 相似文献
8.
采用二维理想MHD模型，分别在日球赤道面（二维二分量模型）和日球子午面（二维 三分量模型）内研究太阳风中纯速度增幅扰动的演化. 结果表明，该扰动在向外传播的过程 中逐渐演化为双重激波对，即由4个激波组成的激波系统. 该4个激波按离太阳由近及远依次 为后向快激波、后向慢激波、前向慢激波和前向快激波. 双重激波对在子午面内相对扰动源 中心法线基本对称，而在赤道面内则不对称：扰动源中心法线西侧双重激波对结构更为明显 ，所跨经度范围宽于东侧. 初步分析表明，行星际磁场的螺旋结构是产生日球赤道面内双重 激波对结构东西不对称性的主要原因. 相似文献
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本文首次利用完全相同两颗卫星（CLUSTER C1和C3）的数据对地球激波前兆区太阳风的减速和偏转特性进行了统计研究.结果表明,在激波前兆坐标系中,太阳风减小的速度随观测点到激波的距离DBS增大而减小,随行星际磁场与激波法向夹角θBN增大也减小,在ULF波动区深度DWS小于6Re(Re为地球半径)的范围内最为显著;伴随着太阳风减速的另外一个现象——太阳风的偏转,也存在相似的规律.其最大减速和最大偏转角度分别为10 km/s和3°.太阳风减速和偏转,以及随之变化的太阳风动压,可能会引起地球磁层顶位置和形状发生改变,同时也为激波前兆区弥散（diffuse）离子的起源及加热提供了一种可能的机制. 相似文献
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用Ｋａｍｉｄｅ－Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ方法，在行星际磁场具有较小的北向分量，且｜Ｂｙ｜＞＞｜Ｂｋ｜时，对磁语和磁扰状态以及Ｂｒ＞０和Ｂｙ＜０等不同情况，分别计算了场向电流引起的电离层电势、电场和电流体系．结果表明，极隙区场向电流的存在使高纬向日面区域的电势发生畸变，当Ｂｙ＞０时，无论是磁扰还是磁静日，极隙区电场具有显著的北向分量；等离子体对流有较大的西向分量；电离层电流为东向电流．当Ｂｙ＜０时，电场和等离子体对流的方向与Ｂｙ＞０时相反；电离层电流在磁抗日有西向分量，但在磁静日没有西向分量．电导率对电场和电流体系的影响十分明显，磁扰极光带电导率增强使电流涡从背阳面向向阳而漂移，与静日相比，磁扰时极隙区场向电流引起的电场畸变更为明显，但电场和电流强度的大小却基本保持不变． 相似文献
11.
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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本文利用2001年至2005年间CHAMP卫星及DMSP(F13,F15)卫星观测数据,对亚暴发生前后,亚暴初始位置所在磁地方时(Magnetic Local Time,MLT)东侧2h(+2h,MLT)至西侧4h(-4h,MLT)范围内等离子体对流速度(Vy)及热层纬向风速度(Uy)的变化进行了统计学分析.研究发现在亚暴发生后的1.5h内,所有MLT区间的Vy均明显增大,且峰值位置的地磁纬度向赤道侧移动,1.5h后,Vy减小,峰值的纬度向极区移动,表明亚暴的发生能显著增强等离子体对流速度;在亚暴发生位置的西侧0~2h内,Vy增幅最大,这表明亚暴对热层的影响主要在西侧,影响最大的区域是西侧0~2hMLT区间;Uy在亚暴发生后3h持续增大,其对亚暴的响应相较于Vy有1.5h的延迟. 相似文献
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The dipole tilt angle has been found to affect Earth’s bow shock. This work presents a quantitative relationship between the dipole tilt angle and the bow shock location and flaring angle. We collected a large data set of bow shock crossings from four different satellites (IMP 8, Geotail, Magion 4, and Cluster), including some recent crossings obtained during 2012–2013. The results from a statistical analysis demonstrate that: (1) the subsolar standoff distance increases but the flaring angle decreases with increasing dipole tilt angle; (2) when the dipole tilt angle changes sign from negative to positive, the dayside bow shock moves toward Earth and the shift can be as much as 2.29 R E, during which the flaring angle increases; and (3) the shape of bow shock in the northern and southern hemispheres differs. For the northern hemisphere bow shock, with increasing positive/negative dipole tilt angle, the flaring angle increases/decreases. While for the southern hemisphere, the trend is the opposite; with increasing positive/negative dipole tilt angle, the flaring angle decreases/increases. These results are helpful for future bow shock modeling that needs to include the effects of dipole tilt angle. 相似文献
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本文利用Swarm卫星2015—2016年高精度的磁场矢量数据,将晨昏地方时扇区高纬场向电流(Field-Aligned Currents,FACs)事件按极性和电流密度分为四类,并首次比较研究了四类FACs事件的时空分布特征及其影响因素,研究发现:极性正常事件(晨侧靠极侧电流元向下流入电离层,靠赤道侧电流元向上流出电离层,昏侧电流极性相反,即传统意义上的R1和R2FACs)发生率约为70%,其中R1FACs强于R2事件的发生率为R1FACs弱于R2的3~5倍;极性异常事件(与传统的R1和R2FACs流向相反,两片电流元定义为R1*和R2*FACs)发生率约占30%,其中R1*R2*的1.5~2.5倍.进一步分析发现极性正常事件主要发生在南向IMF Bz期间,与重联电场相关性较好,净电流密度随着重联电场和电离层电导率的增加而增加.其中R1R2*事件通常发生在IMF By<0期间,昏侧事件主要发生在IMF By>0期间,而R1*相似文献
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The behaviour of the magnetic field variations over the North China-Korea coastal region is studied with the aid of a scaled laboratory analogue model. The model source frequencies simulate naturally occurring geomagnetic variations of 3–60 min periods. In-phase and quadrature magnetic Bx, By and Bz field measurements for the modelled region are presented for E- and B-polarizations. Large anomalous in-phase and quadrature model magnetic fields are observed over the Korea-Japan strait for E-polarization and over the Bohai strait for B-polarization due to current channelling through the straits. Large responses of the peninsulas in the shallow coastal areas occur at short periods but decrease abruptly with increasing period. In general, the effects of peninsulas, straits, bays and irregularities in the coastlines play an important role in the magnetic field responses both on-shore and off-shore for this complex North China-Korea coastal region. Model and field site induction arrows are compared for three sites west of Bohai Bay. 相似文献
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利用Cluster卫星数据,选取2001—2010年期间的616个极尖区穿越事件,研究了行星际磁场（IMF）的大小和方向对极尖区位形的影响.结果表明：当Bz为北向时,随着Bx负向的增大,极尖区的磁不变纬度向高纬方向（极区）移动;当Bz为南向时,随着Bx负向增大,极尖区的磁不变纬度略微向低纬度方向（赤道）移动.Bx正向增大时,极尖区并没有明显移动.Bx对极尖区影响在南半球较为显著,在北半球没有明显规律性变化.此外,随着行星际磁场锥角的增大（>90°）,极尖区也随之向高纬移动.当Bz南向时,随着By的负向增大,极尖区在北半球向晨侧移动,在南半球向昏侧移动.而当Bz南向增加时,南北半球两个极尖区的磁不变纬度都朝赤道方向移动;但北向Bz时几乎没有移动. 相似文献
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Swarm卫星A/C在480km左右高度伴飞,通过二者磁场观测数据,可在不需假设无限大垂直电流片的情况下更加真实地计算出场向电流(FAC).本文利用最新的Swarm观测数据,研究了大尺度场向电流的时空分布特征,及其对行星际条件的依赖;结合极光沉降粒子时空分布信息,探究了场向电流可能载流子及其源区.分析发现:(1)IMF Bz分量主要控制FAC的强度大小,By分量主要改变FAC的结构与分布,最为明显的是0区FAC;(2)昏侧1区上行FAC与单色极光电子的高发区域具有较高的重合度,且在不同行星际条件下均表现出相类似的纬度分布;(3)在上述区域内,FAC密度与单色极光电子能通量表现出较好的相关性.这表明单色极光电子对昏侧1区上行电流起着重要贡献. 相似文献
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A new method is described for estimating: (a) the meridional electric current density, jθ, (b) the vertical growth rate of the zonal magnetic field, ∂Bφ/∂r, or its scale-height, Bφ/∂Bφ/∂r) and (c) the vertical growth rate of the vertical current density, ∂jr/∂r, at a few isolated points on the top surface of the Earth's core from observations of the internal geomagnetic field at the Earth's surface. The theoretical technique rests on combining unaccelerated, gravitationally-driven Boussinesq fluid dynamics of the core with frozen-flux electromagnetism, the mantle being treated as a spherically symmetric insulator.
Insertion into this theory of main field models for epochs 1965, 1975 leads to preliminary values for these quantities of magnitude: (a) jθ 1 A/m2, (b) ∂Bφ/∂r 10−6 T/m or Bφ/(∂Bφ/∂r) 10 m, (c) ∂jr/∂r 10−6 A/m3. Some geophysical implications of these estimates are discussed. 相似文献
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为解决3D AVO地震数据快速保幅重建问题,在传统3D抛物Radon变换的基础上提出一种3D快速高阶抛物Radon变换方法.该方法将传统抛物Radon变换与正交多项式相结合,通过正交多项式系数描述地震数据AVO信息,确保重建后的地震数据具有良好保幅效果.同时,该方法引入新变量λ_x=q_xf和λ_y=q_yf,通过对q_xf和q_yf的整体采样,消除了3D高阶抛物Radon变换算子对频率的依赖,使变换算子的求逆过程仅需计算一次,大大节省计算时间.理论模型和实际地震资料的处理结果表明,该方法重建效率高,保幅效果良好. 相似文献