基于MESSEGER观测对水星磁尾电流片磁场分布的统计研究

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(-1.5R_M>X>-2.0R_M)和远磁尾(-2.0R_M>X>-2.5R_M)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+B_z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、B_z分量较弱,B_y分量较强,而且-B_z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B_z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B_z数据点(B_z<5nT)也在昏侧(Y>0)发生较为频繁.(4)与B_z分布相反,磁场强B_y分量(|By|>5nT)倾向于在晨侧(Y<0)发生.统计分析还表明,磁场B_y分量与行星际磁场B_y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B_z分量、强B_y分量的晨昏不对称起源机制作了探讨分析.

Cluster卫星对磁尾电流片运动特性的统计分析

地球磁尾电流片拍动的起源和运动方式一直是磁尾动力学研究中的重要问题之一.本文利用Cluster卫星数据,统计分析了2001年和2003年的磁尾电流片运动特性,利用我们最近发展的分析结构特征方向和运动速度的新方法,计算了磁尾电流片的运动速度,并给出了磁尾电流片在GSE坐标系中XY平面内的速度分布图.我们发现磁尾电流片存在着两种不同性质的运动,除了磁尾电流片向晨昏方向的运动,分析表明,磁尾电流片还存在着明显朝向子夜方向的运动(即GSE坐标系中Y=0平面).观测还进一步表明,位于磁尾中间区域(|Y_GSE|<8Re)的电流片的扰动,其南北向的速度分量相对较大,这从另一个方面说明磁尾中性片的中间区域可能是导致大部分磁尾电流片拍动事件中电流片朝向晨昏两侧运动的源区.对于运动方向朝向子夜方向(Y=0平面)的电流片,其运动方式与运动方向朝向晨昏两侧的电流片存在着明显的不同,因此我们推测,它们应具有不同的起源.本文的统计结果,为我们深入研究地球磁尾电流片拍动源区等物理问题提供了的参考依据.

基于Cluster观测对地球磁尾电流片磁场分布的初步统计分析

利用Cluster在2001～2005年期间每年6～11月4s精度的磁场数据对磁尾电流片的磁场分布特性进行了统计分析.结果表明,电流片中心处磁场及其Bz分量的强度在磁尾午夜区通常较弱,而在磁层晨、昏两侧处普遍较强,这表明午夜区的电流片较薄,而在晨、昏两侧的电流片较厚.在晨昏两侧处,电流片拍动剧烈,尤以晨侧最甚,而午夜区的电流片拍动最弱.在磁地方时21:00～01:00范围内,负Bz及扁平电流片出现的几率较大,磁重联或电流中断等活动比较容易发生.磁尾电流片中By分量和磁力线倾斜角的频次分布都近似满足正态分布,扁平电流片的出现几率约是标准电流片的1/3;而磁场强度Bmin和Bz分量则主要分布在1～10nT范围内.电流片中By分量的强度近似为1AU处行星际磁场By分量的两倍,二者的相关系数以扁平电流片尤其高,这表明电流片中By的大小和符号易受行星际By等外部因素的影响.