Energetic aspects of Enceladus' magnetospheric interaction
Energetic aspects of Enceladus' magnetospheric interaction
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土卫二磁层相互作用的能量方面
DOI：
10.1002/jgra.50380
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
A. Wennmacher
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
H. Kriegel;J. Saur;A. Wennmacher
我们提出了由土卫二的羽流和土星的磁层等离子体之间的相互作用产生的坡印廷通量的分析模型。我们的目的是分析土卫二磁层相互作用的两个关键因素对卫星alfvsamn翼辐射出的电磁能量的影响。首先，南北不对称的障碍物产生了一个半球耦合电流系统，允许电磁能量传输到土星的北半球，即使连接羽流的磁场对齐电流完全被土卫二的非导电冰壳阻挡。其次，最近发现羽流中电子吸收尘埃颗粒的存在极大地改变了土卫二alfvsamn翼内的电磁场结构（反霍尔效应），从而也改变了从相互作用区域辐射出的能量通量。通过系统研究不同强度的半球耦合电流和不同的电子吸收分量对能量通量的影响，得出以下结论：(1)进入土星南半球的坡印亭综合通量始终大于进入北半球的坡印亭综合通量。特别是，向南方传输的功率可能比向北方传输的功率大几个数量级。迄今为止，对土卫二极光足迹的搜索主要集中在土星的北半球。然而，根据相互作用辐射出的波印亭通量，如果没有其他远场效应起作用，则足迹的探测应该更有可能发生在这颗巨行星的南半球。(3)羽流内尘埃颗粒的电子吸收对能量通量有可测量的贡献。
We present an analytical model of the Poynting flux that is generated by the interaction between the plume of Enceladus and Saturn's magnetospheric plasma. Our purpose is to analyze the influence of two key elements of Enceladus' magnetospheric interaction on the electromagnetic energy radiated away in the moon's Alfvén wings. First, the north‐south asymmetry of the obstacle generates a system of hemisphere coupling currents which allows a transport of electromagnetic energy into Saturn's northern hemisphere, even if the field‐aligned currents connecting to the plume are completely blocked at the non‐conducting icy crust of Enceladus. Second, the presence of electron‐absorbing dust grains within the plume was recently found to drastically modify the electromagnetic field configuration within Enceladus' Alfvén wings (anti‐Hall effect), thereby also altering the energy flux radiated away from the interaction region. By systematically studying the impact of varying strengths of the hemisphere coupling currents and varying electron absorption fractions on the energy flux, we come to the following conclusions: (1) The integrated Poynting flux into Saturn's southern hemisphere always exceeds the integrated flux into the northern hemisphere. In particular, the power transmitted towards the south may become several orders of magnitude larger than the power transmitted towards the north. (2) The search for Enceladus' auroral footprint has so far mainly focused on Saturn's northern hemisphere. However, based on the Poynting fluxes radiated away by the interaction, detections of the footprint should occur more likely in the giant planet's southern hemisphere, if no other far‐field effects play a role. (3) Electron absorption by the dust grains within the plume makes a measurable contribution to the energy flux.
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