Hemisphere coupling in Enceladus' asymmetric plasma interaction
Hemisphere coupling in Enceladus' asymmetric plasma interaction
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土卫二不对称等离子体相互作用中的半球耦合
DOI：
10.1029/2007ja012479
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发表时间：
2007
影响因子：
--
通讯作者：
N. Schilling
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
F. M. Neubauer;N. Schilling
最近在土卫二南极发现的中性气体羽流在土星磁层与土卫二的等离子体相互作用中引入了明显的南北不对称性。在这项工作中，我们提出了一个分析模型，这种不对称的相互作用的Alfvénic和单极电感器远场模型，包括霍尔效应。我们发现，即使土卫二的两个半球没有直接通过磁场线连接，两个半球是电磁耦合的，也就是说，南极羽流周围产生的速度和磁场的扰动以修改的方式映射到北方半球。这种半球耦合在磁通管上产生了表面电流，由与土卫二身体相切的磁力线决定。表面电流伴随着穿过两个半球上的通量管的磁场不连续性，即穿过北方和南方翼的不连续性。卡西尼号航天器还没有越过我们在这里预测的这个边界。直径和其他属性的不连续性是诊断羽的属性，甚至可能是诊断电动感应在一个潜在的地下海洋土卫二。我们的模型也适用于其他卫星等离子体相互作用，类似的不对称性可能发生，如木卫一或太阳系外行星。
The recently discovered neutral gas plume around the south pole of Enceladus introduces a pronounced north‐south asymmetry in the plasma interaction of Saturn's magnetosphere with Enceladus. In this work we present an analytic model for such an asymmetric interaction for both an Alfvénic and a unipolar inductor far field model including the Hall effect. We find that even though both hemispheres of Enceladus are not directly connected through magnetic field lines, both hemispheres are electromagnetically coupled, that is, the perturbations of the velocity and magnetic fields generated around the south polar plume are mapped in a modified way into the northern hemisphere. This hemisphere coupling creates surface currents on the magnetic flux tube determined by field lines tangent to the body of Enceladus. The surface currents are accompanied by a magnetic field discontinuity across the flux tube on both hemispheres, that is, a discontinuity across the northern and the southern wings. The Cassini spacecraft has not yet crossed this boundary, which we here predict. The diameter and other properties of the discontinuity are diagnostic of plume properties and might be even diagnostic of electrodynamic induction in a potential subsurface ocean on Enceladus. Our model is also applicable to other satellite plasma interactions where similar asymmetries can occur such as Io or extra solar planets.
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