Saturn's Nightside Dynamics During Cassini's F Ring and Proximal Orbits: Response to Solar Wind and Planetary Period Oscillation Modulations
Saturn's Nightside Dynamics During Cassini's F Ring and Proximal Orbits: Response to Solar Wind and Planetary Period Oscillation Modulations
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卡西尼号 F 环和近端轨道期间土星的夜面动力学：对太阳风和行星周期振荡调制的响应
DOI：
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
G. Hunt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T. Bradley;S. Cowley;E. Bunce;H. Melin;G. Provan;J. Nichols;M. Dougherty;E. Roussos;N. Krupp;Chengcheng Tao;L. Lamy;W. Pryor;G. Hunt
我们检查了卡西尼号航天器的最后 44 个轨道，该航天器穿过土星磁层午夜区域，距离约为 21 个土星半径，以研究对从模型太阳风和卡西尼号银河宇宙射线通量数据推断出的日光层条件的响应。在磁场和高能粒子数据以及土星千米辐射（SKR）、极光嘶嘶声和紫外线极光发射中观察到了对预期磁层压缩的清晰风暴响应。大多数压缩事件与共转相互作用区域相关，产生大约 2-3.5 天的磁层活动间隔，这些活动在大约 26 天的太阳自转周期中重复出现（每次旋转一到两次这样的事件），尽管最后一次的一次与可能与早期 X 级太阳耀斑相关的非经常性行星际激波有关。对压缩的响应由北部和南部行星周期振荡 (PPO) 系统的同时相对定相来调节，当两个 PPO 系统在每个 PPO 周期期间共同作用使尾等离子体片变薄和变厚时，与强场对准耦合电流相关的长 (>1 行星自转) SKR 低频延伸 (LFE) 间隔受到青睐。然后，LFE 的开始/增强在最不稳定的重连接薄等离子体片相上受到青睐，产生高能的夜间粒子注入和黎明明亮的极光向极地收缩。相应地，磁层安静条件下的太阳自转周期性间隔也会发生在弱高能粒子通量和极光发射的情况下，与延长的太阳风稀疏有关。总体而言，结果强调了土星磁层活动受到同时发生的日光层条件的调节有多强烈。
We examine the final 44 orbits of the Cassini spacecraft traversing the midnight sector of Saturn's magnetosphere to distances of ~21 Saturn radii, to investigate responses to heliospheric conditions inferred from model solar wind and Cassini galactic cosmic ray flux data. Clear storm responses to anticipated magnetospheric compressions are observed in magnetic field and energetic particle data, together with Saturn kilometric radiation (SKR), auroral hiss, and ultraviolet auroral emissions. Most compression events are associated with corotating interaction regions, producing ~2–3.5 day intervals of magnetospheric activity that are recurrent with the ~26 day solar rotation period (one or two such events per rotation), though one on the final pass is related to a nonrecurrent interplanetary shock possibly associated with an earlier X‐class solar flare. The response to compressions is modulated by the concurrent relative phasing of the northern and southern planetary period oscillation (PPO) systems, with long (>1 planetary rotation) SKR low‐frequency extension (LFE) intervals associated with strong field‐aligned coupling currents being favored when the two PPO systems act together to thin and thicken the tail plasma sheet during each PPO cycle. LFE onsets/intensifications are then favored at thin plasma sheet phases most unstable to reconnection, producing energetic nightside particle injections and poleward contractions of dawn‐brightened auroras. Correspondingly, solar rotation recurrent intervals of magnetospheric quiet conditions also occur with weak energetic particle fluxes and auroral emissions, associated with extended solar wind rarefactions. Overall, the results emphasize how strongly activity in Saturn's magnetosphere is modulated by concurrent heliospheric conditions.
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