关于磁重联区三维磁零点的卫星观测研究

磁重联是等离子体中磁场能量快速转换为粒子动能和热能的主要途径,是空间物理和等离子体物理中的重要现象。磁重联过程发生在磁场的拓扑分形面上;这种分形面一般是由磁零点附近磁场梯度张量的本征矢量确定的。磁零点的三维特性要求至少空间4点的同时测量。Cluster计划提供了迄今为止唯一的卫星测量手段。基于Poincare指数方法分析Cluster卫星在地球磁尾的探测数据,(1)找到了磁重联过程中存在4种磁零点的证据;(2)发现磁零点周围磁场的空间特征尺度大约为离子惯性长度,从而首次揭示霍尔效应可能在三维磁重联中起重要作用;(3)在重联区找到匹配的磁零点对,并计算出零点连线的长度,确定了所产生的磁场的拓扑分形面;(4)发现在零点连线附近存在低杂波频率的电磁振荡,这为磁重联过程中可能的电子加速、加热机制提供了观测基础。

三维磁重联观测研究进展

磁重联是等离子体中最主要的能量转换过程,在耀斑、CME和磁层亚暴等空间等离子体物理和空间天气学过程以及磁约束核聚变的磁流体力学稳定性研究中起着关键作用,是等离子体物理的一个基本问题.除周期性边界条件,如环形磁约束核聚变装置外,一般情况下三维磁重联都发生在以磁零点为基点的磁场拓扑分形面上.本文简要介绍三维磁重联中磁零点的理论和卫星观测进展,并对今后的发展作一简要分析.