MMS星座对磁层顶磁通量绳内离子惯性尺度结构的观测

• 作者: BOGDANOVA Y V DUNLOP M LINDQVIST P A MOORE T E POLLOCK C RUSSELL C T TORBERT R B ZHAO Cong 刘杨 史全岐 濮祖荫 王晓钢 肖池阶 谢伦 郭瑞龙
• 来源期刊: 空间科学学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 磁通量绳 离子尺度电流 霍尔电场 磁层顶 磁重联
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 空间物理—磁层
• 页码范围: 147-168
• 页数: 22页
• 分类号: P353
• 字数: 13285字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11728/cjss2018.02.147

摘要

利用MMS观测数据,对磁层顶通量绳内离子惯性尺度(di)的结构进行分析研究.结果发现,许多不同尺度(约1 di至数十di)的通量绳内都存在具有di尺度的电流jm,其方向在磁层顶局地坐标系的-M方向,即与磁层顶查普曼费拉罗电流同向,由电子在+M方向的运动(vem)携带.这些电流结构具有以下特征:磁鞘与磁层成分混合,磁场为开放形态;离子去磁化,电子与磁场冻结;N方向(即垂直于磁层顶电流片方向)的电场En显著增大,幅度达到约20 mV.m-1,并伴有明显的尖峰状起伏,该增强和尖峰状起伏的电场对应于霍尔电场.分析表明,电流、电子与离子运动的偏离以及霍尔电场之间遵从广义欧姆定律,三者密切关联.进一步对磁层顶磁重联的探测数据进行分析发现,在很多重联区内也存在与通量绳内相似的结构,其尺度约为di量级,其中霍尔电场EN、电流jM和电子速度veM均与通量绳内对应物理量的方向相同且幅度相近.基于上述观测事实,采用经典FTE通量绳模型,对通量绳内电流、电子运动和霍尔电场的起源进行了初步探讨,认为其来源于磁层顶无碰撞磁重联区内的相应结构,并且后者在离子尺度通量绳的形成过程中起到重要作用.