地球磁层里磁泡的跨尾尺度研究.pdfVIP

第45卷第5期 地球物理学报 VoI45．～¨5 2002年9月 CHINESEJOL『R、AL0} 【：EOPfJYSJCS SP口．2002 [文章编号]o∞l一5733(眦105一o∞5—06 【中图分粪号]P354 地球磁层里磁泡的跨尾尺度研究 郭孝城 陈出新 (中国科学技术大学地球和空问科学系，音肥23o[126 [摘要]爆发流(Bus【yB山kFl“帖)事件是发生在地球磁层里的等离子体输运现象．磁泡模 型能很好地解释这～过程，现有的理论和观测事实已给出了，州礁泡在跨尾方向上的尼度以 及其他重要的物理参数的估计，但由于观测手段的限制这些参数并不十分精确．而只是个数 值域．本文从碡新的T8yg蚰e儿k0磁层模型出发．利用磁泡在钕光区根部的位置参数和自编的 磁力线跟踪程序，通过映射给出了对应的磁泡在磁赤道面跨尾方向上的R度计算结果与理 论预计和观测事实相符 [美t词]髓泡，爆发流．踌尾艮度、磁层模型，南北向板光区 1 引 言 在距离地球40月，(月。为地球半径)内的磁尾里．等离子体的平均对流速度(地向)比 阿尔芬波速和声速小，所以粒子的分布近似各向同性．在这种情况下，绝热漂移理论指出 Py”沿着漂移路径近似为一个常量”，其中P是粒子的热力学压力，r是单位磁流通管的 体积．在传统假设的基础上等离子体流将穿过地球等离子体片向地球运动．人们自然地 期望粒子压力p在不同位置有变化，且变化率与p8相同．然而，从观测数据得出的压力 p的梯度和旷。的梯度有明显不同，后者是从Tsyg“enko模型估算得到的．比如，由距离地 球30曰。处的压力值和Tsyganenk0模型的单位磁流通管体积值得到p旷“，该值应用在 14R．处得到的压力值要比观测到的值大一个数量级，这就是通常所说的“压力平衡不自 治”或者“压力危机””。． PDnliua和w删3认为如果在等离子体片里存在以台有较少等离子体的磁流通管形式 表现的磁泡．则p伊。值比邻近介质小的磁泡在交换不稳定性的作用下将穿过等离子体片 快速向地球运动．如果磁泡数目足够多的话，它们将在内部等离子体片里形成一个源，此 时其p矿。值显著小于外部等离子体片．在远磁尾处产生的磁泡的压强P比邻近介质中的 小，但磁场强度更太(这样磁泡内外的总压强才能大致平衡)．因为西向梯度，曲率漂移电 流在磁泡内部要比外部小，其结果是在内部形成一电场，方向由黎明侧指向黄昏侧．在电 i牧鲁日期】2()0l一∞一07啦到．20。2—04—23收到修定稿 【基盘硬目]国家自然科学基金珥日．中国科学院留学回国人员启动基盅，教官部留学回国^员启动基金 和中国科学技术大学留学回国^员启动基盘资助 f作者筒介]郭孝城+男．1978年生，2001年毕业于中国科学技术大学地球和空同科学系．现山泼枝硬士研究生．主要 扶事破层物理方面的研究E…】】Ⅲaoch@瑚lI．uH…du衄 606 地球物理学报l心lneseJ．bophy‘ 45卷 场的E×曰作用下等离子体磁泡将向地球力向加速运动．磁泡在赤道面上的速度极有可 能接近阿尔芬速度，I—J时磁流通管在靠近电离层处的运动速度较慢，因此当它向地球运动 时将趋于圆形，比背景场更为偶极化．磁泡的场线变圆的同时，惯性电流减小，于是更多 的尾向电流将沿着场线转向，形成Birkel”d电流，这必将在电离层里形成极光区域，可以 认为这是磁泡任电离层的映射同时它在电离层的映射区将向赤道而运动．与磁泡在赤 道面上的运动相呼直最后，在等离子体片里磁泡与周围的介质就融为一体．文献。4]用 流体力学的方法也指出高速爆发流(比如磁泡)确实能解决压力平衡不自治的问题根据 文献[3．4：，接近中性片的磁泡特点可以大致归纳如下：(1)是一种高速流，速度r约为 1look“s；(2)磁场强度比邻近介质大；(3)压力p比邻近介质低一些；(4)半径大概在一 个R。量级左右 chan． 爆发流(BBFs)足一种在磁层里横穿磁尾方