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地质地球所证实阿尔文波可对地向离子束进行散射加热

地质地球所证实阿尔文波可对地向离子束进行散射加热

  诸多观测研究表明近地磁尾磁场偶极化区域存在阿尔文波,此波与该区域的离子温度各向异性有着密切的联系。

  中国科学院地质与地球物理研究所地磁与空间物理研究室郭志芳博士及其导师杜爱民研究员等基于观测证据,结合对理论知识的认识,利用二维全球混合模拟的方法,通过对近地磁尾磁场结构与离子动力学的研究,证实了磁尾偶极化区域内阿尔文波可对地向离子束进行散射加热,且散射主要集中在垂直磁场方向,以至进一步形成了离子温度各向异性现象。其支持的论据有:(1)快速地向流域近地强偶极场与背景等离子体相互作用,偶极化逐渐形成并随着时间尾向运动,由于离子束不稳定性激发阿尔文波;(2)阿尔文波进一步散射加热地向离子束,形成离子温度各向异性。

  研究提出,近地磁尾低纬度偶极化区域激发的阿尔文波与高速地向离子束相互作用,散射加热该离子束,进一步激发了该区域离子温度各向异性。他们认为这样的一个演化过程,可解释观测上偶极化区域内的波动与离子温度各向异性存在紧密的联系,为近地磁尾偶极化区域的离子温度各向异性提出了一种可能的激发机制。

  腾讯分分彩以上研究成果近期发表于国际地球物理期刊Journal of Geophysical ResearchGuo et al. Ion heating by Alfven waves associated with dipolarization in the magnetotail: Two-dimensional global hybrid simulation. Journal of Geophysical Research, 2016,121: 1124-1136)。

  原文链接 

 

  图1 图(a)磁场Bz (b)磁场Bx 腾讯分分彩 以及(c)地向离子流Vx沿z=0.3RE的时空演化图。三角符号以及折线表示偶极化的位置。黑色虚线标定为x=-10.5RE位置

 

  图2 (左列)磁场By和(右列)离子速度Vy于选定时刻在该选定区域内的分布图。黑线为磁力线的分布,白色虚线表示磁场偶极化的位置 

 

  图3 在选定时刻离子在垂直与平行平面内随特定时间的离子速度散点分布。VLA为局地阿尔文速度,VA0为初始时刻归一化的lobe区的阿尔文速度