行星际磁场B_y分量对地球磁层顶场向电流调制

采用三维可压缩MHD数值模拟研究了行星际磁场By 分量的变化对磁层顶重联区场向电流大小和分布的影响 .行星际磁场通过模拟区x =-Lx 处左边界条件Bby来影响重联过程 ,从而改变重联区的场向电流 .研究结果表明边界条件Bby的突然改变 ,能使重联区场向电流迅速增加 ,甚至达到增大一个量级的水平 .Bby本身的存在(即不为零 )也会使场向电流维持在一个较高的水平 .由于行星际磁场By 分量不为零 ,而形成模拟区磁场By 不对称分布 ,这种不对称分布是场向电流不对称分布产生的主要原因 .这些结果是与Orsted卫星最新观测结果和地面观测结果相符合的 ,它表明行星际磁场By 分量对地球空间场向电流有较大的调制作用 .

磁层顶压缩事件的磁场分析

向日面磁层顶在平静太阳风条件下,处于10RE(RE为地球半径)左右.但在异常的太阳风条件下,即南向行星际磁场很强和(或)太阳风的动压很大时,会被压缩,甚至到达同步轨道附近.集中分析2001年4月11日的磁暴事件,研究当磁层顶发生强烈压缩以后,在地球空间和地面上产生的磁场影响.磁层顶位形选取Shue(1998)模型计算.当把计算结果与GOES10卫星的观测数据对比时发现:磁层顶在强的太阳风条件下的确会被压缩到同步轨道以内.Shue(1998)模型的预测基本正确,通常的漏报可能是由于预报的位置误差所致.实际磁层顶电流片的位置和强度与我们假设的理想磁层顶间断面计算结果基本吻合.在分析大磁暴过程时,磁层顶压缩使磁层顶电流对于中低纬度地磁场扰动有突出的贡献,在2001年4月事件中,这个贡献可以大于50nT,占主相的16左右.这一贡献可以使Dst指数产生相应的误差.

基于MHD模拟数据的正午午夜子午面磁层顶位形研究

通过分析太阳风-磁层-电离层系统的三维全球磁流体力学(MHD)模型的计算数据,给出了正午-午夜子午面磁层顶位形的定量模型.分析表明,正午-午夜子午面磁层顶位形可以用文献[3]提出的基于卫星观测数据的、描述赤道面磁层顶位形的函数来描述.与赤道面磁层顶不同,正午-午夜子午面磁层顶位形更为复杂.在忽略极尖区(cusp)的简化条件下,磁层顶位形仍需利用两条曲线来拟合.太阳风动压D_p与行星际磁场分量B_z是控制磁层顶位形的主要因素.行星际磁场为北向时,磁场增强,日下点距离r_0增大;行星际磁场为南向时,磁场增强,磁层顶日下点距离r_0减小.整体而言,行星际磁场分量B_z由南转北时,r_0增大,且B_z对r_0的影响减弱.太阳风动压D_p是控制磁层顶日下点的主要因素,D_p增大,r_0减小.磁层顶位形的另一个参数磁层顶磁尾张角α,随着行星际磁场南向分量增强而增大,即磁层顶张开程度更加显著,更多的磁通量由向阳侧传输到夜侧;D_p增大,α略增大,这意味着D_p对磁通量由日侧向夜侧的传输也有一定的贡献.

同步轨道磁场和地面磁场对太阳风动压变化事件的响应

本文对磁宁静时的123个动压变化事件(不包含激波事件)进行了统计研究.研究表明,在白天侧(9～15MLT)同步轨道磁场z分量对太阳风动压增大、减小事件具有较强的正响应,而在夜侧(21～3MLT)响应明显减弱,响应幅度具有明显的磁地方时分布.对动压增大事件的平均响应幅度在午前最大,而对动压减小事件的平均响应幅度在午后达到最大.在白天侧,同步轨道磁场z分量响应幅度与太阳风动压上下游均方差有较好的线性正相关,两者比值随磁地方时具有明显的分布变化;对于同样的动压变化白天侧响应明显强于夜侧.地磁指数SYM-H响应幅度对太阳风动压上下游均方差具有明显的依赖关系,统计结果显示磁层压缩较强时,两者相关性较好.在白天侧,地磁指数响应幅度与同步轨道磁场z分量响应幅度具有明显的线性相关,晨昏侧相关性减弱,夜侧无明显相关.