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太阳风动压负脉冲对日侧磁层超低频波动频率的调制
[ 录入者:admin | 时间:2017-02-11 12:35:58 | 作者:沈晓晨、史全岐 | 来源: | 浏览:481次 ]

超低频波动在太阳风能量传入磁层内的过程中扮演着重要的作用。太阳风动压扰动可以激发磁层内磁场的扰动,其中很重要的一种扰动就是超低频波动。超低频波动能通过波粒相互作用加速或者减速粒子,进而调制辐射带的电子或者离子的通量等。在这些过程中,太阳风的能量传入并贮存在磁层内。

在太阳风磁层相互作用的过程中,太阳风动压负脉冲,即动压突然降低,对磁层的影响,尤其是对磁层内超低频波动的影响讨论较少,仍是一个开放的问题。

最近我们研究了一个太阳风动压负脉冲对磁层内超低频波动影响的事件。该事件中,先是动压正脉冲激发了磁层内超低频波动,频率约为3.1mHz。在大约一小时后,太阳风动压负脉冲作用到磁层上,动压由约5nPa降低到2nPaSYM-H指数迅速降低,这是由于磁层扩张,磁场强度降低导致。与此同时,位于晨侧外磁层的THEMIS-A卫星观测到超低频波动的频率在十分钟内下降到2.3mHz(如下图所示)。


1事件概览。前四栏为太阳风参数(a)行星际磁场(b)离子速度(c)离子密度(d)动压。第五栏为(e)地磁指数SYM-H。最后两栏为磁层内THEMIS-A卫星的局地观测(f)离子速度(g)离子速度x分量的小波分析。可以看到,在07:56 ,太阳风动压降低,磁层空腔增大,超低频波动的频率从3.1mHz下降到2.3mHz

我们通过多卫星观测,以及地面台站观测,确认这是一个压缩模式驻波,可能与空腔模相关,该空腔为日侧磁层顶到电离层的闭磁力线区域。在动压负脉冲作用下,空腔变大,而其本征频率则变小。理论计算空腔模式在动压降低前后本征频率分别为3.82.6mHz,与实际的观测相吻合。

本项研究由山东大学,北京大学,中科院地质与地球物理研究所以及Dartmouth College的研究人员合作完成。该项研究工作得到国家自然科学基金的资助。研究结果已正式被J. Geophys. Res.-Space Physics接收,并将于近期发表。

 

Shen X. et al., (2017), Dayside magnetospheric ULF wave frequency modulated by a solar wind dynamic pressure negative impulse, J. Geophys. Res. Space Physics, 122, doi:10.1002/2016JA023351.

 
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