磁层顶离子尺度凹陷结构的观测研究

作     者：岳宗顺 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史全岐

授予年度：2023年

学科分类：070802[理学-空间物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

主      题：磁层顶凹陷 离子尺度 多卫星分析方法 磁场重联 晨昏不对称性 

摘      要：地球磁层顶是太阳风与地球磁层的交界面,其上发生着多种物理过程,如磁场重联、开尔文-亥姆霍兹(Kelvin-Helmholtz,简称K-H)波动等,这些物理过程控制着太阳风与地球磁层间的物质、能量、动量交换。在有关磁层顶形状的经验模型中,磁层顶被描述为一个光滑的曲面,然而前人的研究发现有很多物理过程可以导致磁层顶的形状发生改变,如热流异常事件(hot flow anomaly,简称HFA)、磁鞘高速流等。本文将磁层顶的局地形变统称为磁层顶凹陷(magnetopause indentation)。此前人们研究的磁层顶凹陷结构的尺度一般在RE量级,本文中,利用磁层多尺度(Magnetospheric MultiScale,简称MMS)卫星高精度的数据,我们研究了离子尺度的磁层顶凹陷结构。我们首先利用多卫星分析方法揭示了两个磁层顶上的瞬态信号是磁层顶凹陷结构。通过对其中一个事件内部的等离子体特性进行分析,我们发现此事件内部存在磁层离子与磁鞘离子混合,磁鞘离子贡献抗磁电流,并导致事件内部的磁场强度低于磁层和磁鞘。此外,本研究还发现事件内部和背景磁层顶附近存在磁重联的特征,我们推测凹陷事件可能是由磁重联导致的。之后我们对离子尺度的磁层顶凹陷结构进行统计分析,发现这种结构沿着磁层顶表面向磁尾方向运动。此外统计结果表明,事件的位置分布可能呈现晨昏不对称性,事件主要出现在昏侧磁层顶。本文的结果表明,地球磁层顶处存在着复杂的动力学过程,并在较小的尺度上进行质量和能量交换。