水星磁层顶通量传输事件产生率及空间分布特征研究
批准号:
41404137
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
钟俊
依托单位:
学科分类:
D0413.行星物理学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
柴立晖、韩秀红、张莹
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中文摘要
通量传输事件(FTEs)是行星际磁场与行星磁层磁场重联产生的磁通量管结构,构成太阳风向行星磁层传输磁通量和等离子体的有效通道。卫星实地观测FTEs产生率及空间分布规律是理解大尺度磁重联和磁通量传输效率的关键。地球磁层的大量卫星数据促使FTEs被广泛地研究,但水星磁层探测数据的缺乏导致该类研究始终没有系统化。水星偶极磁层比地球小且磁场较弱,周围行星际磁场更强并且以径向分量为主,因此其磁重联和磁通量传输特征应当与地球不同。本项目拟利用美国新的水星探测计划“信使”号的长期探测数据,通过统计分析行星际磁场,尤其是径向分量,对FTEs产生率及空间分布的影响,来揭示水星磁层顶FTEs产生率及空间分布规律。进一步与地球空间已有结果比较,明确行星际磁场径向分量对FTEs产生及空间分布的控制作用。以期在不同行星空间环境下磁层顶重联动力学特征的普遍规律上获得新的认识。
英文摘要
Flux transfer events (FTEs) refer to the magnetic flux ropes, formed through magnetic reconnection (MR) of the magnetospheric and magnetosheath magnetic fields at planetary magnetopauses. Such flux ropes offered channels for the transport of the solar wind magnetic flux and plasma into planetary space. The in situ observations of FTEs reoccurrence rate and spatial distribution provide a crucial key to understand the large-scale MR and the magnetic flux transport rate. The characteristic of FTEs reoccurrence rate and spatial distribution at Earth’s magnetopause have been extensively studied, however, so far, this research has not been systematic conducted at Mercury due to lack of sufficient observational data for a long time. Comparing with the Earth, Mercury has weaker intrinsic magnetic field. Nevertheless, the interplanetary magnetic field (IMF) at Mercury orbit is much stronger and mainly in radial direction. Therefore, the signatures of MR and magnetic flux transport are expected to be largely different from each other. Based on the large MESSENGER database, this project will statistically study how the IMF, especially its radial component, controls the FTEs reoccurrence rate and spatial distribution at Mercury’s magnetopause. Further, the obtained results will be compared with the present knowledge of the Earth case. The role of radial IMF in controlling magnetic flux transport rate will be defined. New understandings of the different planetary magnetopause dynamics will be gained from this project.
通量传输事件是行星际磁场与行星磁层磁场重联的重要产物。相比地球,水星磁层顶磁场重联对磁层动力学过程的影响及太阳风与磁层耦合起着更加重要的作用。本项目主要是建立“信使”号卫星穿越水星磁层顶及通量传输事件的数据库,利用该数据库研究太阳风对水星磁层顶重联的产生及空间分布的控制,并与地球磁层顶重联相关特征进行比较研究。主要取得了三方面的研究进展:(1)建立了完整的水星磁层顶及通量传输事件的事件库;(2)基于事件库建立了水星磁层顶三维不对称模型,并揭示了弱偶极磁场磁层的三维特征。(3)区别于地球,发现了水星磁层顶重联对磁层大尺度动力学特征的影响明显受控于太阳风,在接近水星轨道的近日点,除了平均太阳风动压增大外,太阳风低beta值及低阿尔芬马赫数导致磁层顶磁场重联效应加剧,重联效应甚至可以抵消内核感应电流的影响,从而使水星向阳侧磁层顶明显压缩。分析表明弱偶极磁场并不能像地球一样有效屏蔽太阳风入侵,太阳风在南半球中纬弱磁场区域可以直接轰击水星表面。由此推断水星空间环境是由“太阳风-磁层-水星”以及“太阳风-水星”两种作用方式共同决定的。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1002/2015ja021904
发表时间:2016-01
期刊:Journal of Geophysical Research: Space Physics
影响因子:--
作者:L. Chai;Yong Wei;W. Wan;Tielong Zhang;Z. Rong;M. Fraenz;E. Dubinin;Hui Zhang;J. Zhong;X. Han;S. Barabash
通讯作者:L. Chai;Yong Wei;W. Wan;Tielong Zhang;Z. Rong;M. Fraenz;E. Dubinin;Hui Zhang;J. Zhong;X. Han;S. Barabash
DOI:10.1002/2015gl067063
发表时间:2015-12
期刊:Geophysical Research Letters
影响因子:5.2
作者:Zhong J.;Wan W. X.;Wei Y.;Slavin J. A.;Raines J. M.;Rong Z. J.;Chai L. H.;Han X. H.
通讯作者:Han X. H.
DOI:10.1002/2015ja021425
发表时间:2015-09
期刊:Journal of Geophysical Research: Space Physics
影响因子:--
作者:J. Zhong;W. Wan;J. Slavin;Y. Wei;R. Lin;L. Chai;J. Raines;Z. Rong;X. H. Han
通讯作者:J. Zhong;W. Wan;J. Slavin;Y. Wei;R. Lin;L. Chai;J. Raines;Z. Rong;X. H. Han
IMF control of the location of Venusian bow shock: The effect of the magnitude of IMF component tangential to the bow shock surface
金星弓形激波位置的 IMF 控制:与弓形激波表面相切的 IMF 分量大小的影响
DOI:10.1002/2014ja019878
发表时间:2014
期刊:Journal of Geophysical Research-Space Physics
影响因子:2.8
作者:Chai Lihui;Fraenz Markus;Wan Weixing;Rong Zhaojin;Zhang Tielong;Wei Yong;Dubinin Eduard;Zhong Jun;Han Xiuhong;Barabash Stas
通讯作者:Barabash Stas
Increasing exposure of geosynchronous orbit in solar wind due to decay of Earth's dipole field
由于地球偶极子场的衰减,太阳风中地球同步轨道的暴露增加
DOI:10.1002/2014ja020549
发表时间:2014
期刊:Journal of Geophysical Research-Space Physics
影响因子:2.8
作者:Zhong J.;Wan W. X.;Wei Y.;Fu S. Y.;Jiao W. X.;Rong Z. J.;Chai L. H.;Han X. H.
通讯作者:Han X. H.
水星磁尾能量输运模式及与行星重离子的关联
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2021
- 负责人:钟俊
- 依托单位:
水星磁尾磁场重联的卫星观测研究
- 批准号:41874198
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:钟俊
- 依托单位:
行星际磁场对水星磁层顶位置及位形的控制
- 批准号:41674178
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:钟俊
- 依托单位:
国内基金
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