地球电磁现象物理学8-2121217.pdf

地球电磁现象物理学 PHYSICS OF ELECTROMAGNETIC PHENOMENA OF THE EARTH GEOMAGNETISM AND SPACE WEATHER (2012.12.17) 第八章 日地空间环境和空间天气 第一节 日地空间环境的一般概念 第二节 太阳活动 第三节 行星际空间的结构和变化 第四节磁层与太阳风的相互作用 第五节 电离层与磁层的耦合 第六节 地磁活动与太阳的关系 第七节 地球电磁环境对人类活动的影响 2. 磁层中的大尺度过程 当太阳风流过磁层顶时，一部分能量、动 量和质量会传输到磁层里来，引起磁层内部等 离子体的大尺度对流运动，与运动相伴随的是 大尺度磁层电场和电流。磁层小尺度结构和过 程也是在这种大尺度背景中发生的。 2.1 磁层大尺度对流运动 两种可能机制—— “似粘性”和“磁场重联” 似粘性: 实质上是发 A schematic view of the magnetospheric 电机过程,太 convection pattern induced in the 阳风流动的 equatorial plane by 机械能传入 the viscous interaction of the 磁层，转化 solar wind with the 成电磁能 closed field lines of the magnetosphere (Axford, 1964) 阿尔文层 阿尔文层:分开地 似粘性作用引起的磁层对流 球共转区和磁层 (a)不考虑地球自转(b)考虑地球自转 对流区的界面 机制2 磁场重联: 实质上是电动机过程, 太阳 风电磁能输入磁层，转化成 磁层对流的机械能. 正午-子夜剖面内太阳风与 磁层的相互作用 (a) IMF北向 (b) IMF南向 (c) 重联磁力线运动 2.2 磁层大尺度对流电场 电场的相对性 太阳风 B E= -V×B E=0 × × × plasma × × × V 磁层