Spatially Resolved Neutral Wind Response Times During High Geomagnetic Activity Above Svalbard
Spatially Resolved Neutral Wind Response Times During High Geomagnetic Activity Above Svalbard
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斯瓦尔巴特群岛上方高地磁活动期间空间分辨中性风响应时间
DOI：
10.1029/2019ja026627
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Billett D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Billett D
先前已经表明，在高纬度热层中，等离子体速度的突然变化（例如由于行星际磁场的变化）不会立即通过离子拖曳力传播到中性气体中。这是由于中性粒子（O，O2和N2）构成了热层高度范围的大部分质量，因此保持了先前地磁强迫水平的剩余惯性。这意味着，在一段时间内，需要来自电离层等离子体的一致的强迫（或拖曳），足够长的时间使中性粒子达到离子拖曳的平衡。此外，等离子体对流形态、太阳压力梯度和其他力的中尺度变化表明，热层-电离层耦合机制在小空间尺度上的强度也会有所不同。利用来自超级双极光雷达网和扫描多普勒成像仪的数据，确定了一个地磁活跃事件，这表明等离子体流清楚地向中性粒子传递动量。交叉相关分析确定中性风完全加速到离子拖曳方向的平均时间为75分钟，但关键的是，在海拔约250公里的1，000公里视野内，这个时间变化高达30分钟（67至97分钟之间）。从这一点可以清楚地看出，等离子体和中性粒子的中尺度结构对离子-中性粒子耦合强度以及热层中的能量传递都有显著的影响。
It has previously been shown that in the high‐latitude thermosphere, sudden changes in plasma velocity (such as those due to changes in interplanetary magnetic field) are not immediately propagated into the neutral gas via the ion‐drag force. This is due to the neutral particles (O, O2, and N2) constituting the bulk mass of the thermospheric altitude range and thus holding on to residual inertia from a previous level of geomagnetic forcing. This means that consistent forcing (or dragging) from the ionospheric plasma is required, over a period of time, long enough for the neutrals to reach an equilibrium with regard to ion drag. Furthermore, mesoscale variations in the plasma convection morphology, solar pressure gradients, and other forces indicate that the thermosphere‐ionosphere coupling mechanism will also vary in strength across small spatial scales. Using data from the Super Dual Auroral Radar Network and a Scanning Doppler Imager, a geomagnetically active event was identified, which showed plasma flows clearly imparting momentum to the neutrals. A cross‐correlation analysis determined that the average time for the neutral winds to accelerate fully into the direction of ion drag was 75 min, but crucially, this time varied by up to 30 min (between 67 and 97 min) within a 1,000‐km field of view at an altitude of around 250 km. It is clear from this that the mesoscale structure of both the plasma and neutrals has a significant effect on ion‐neutral coupling strength and thus energy transfer in the thermosphere.
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