9-2022研究生空间天气课件 -磁层空间天气.pptxVIP

MagnetosphericSpaceWeather;空间天气由于其对社会影响备受重视。空间天气是由其下游影响决定的,主要分为三种具体现象。;太阳风磁层相互作用;地球磁层的动力学由太阳风行星际磁场(IMF)控制(Dungey1961);;近地中性线的形成;磁层亚暴和磁暴;磁层电流体系;Category;Dst指数用于测量磁暴的强度，并用来构造关于地磁风暴严重程度。Dst通过其对地球表面赤道磁场的扰动来捕捉环电流的强度，它提供了关于全球范围内发生的地磁风暴的信息。

Dst=?30至?50为弱磁暴，

Dst=?50至?100为中等磁暴，

Dst?100为强磁暴;亚暴和磁暴与磁层空间天气的相关性;必须谨慎使用Dst(以及KP)，因为普通中等磁暴仍可产生显著影响，例如1972年8月4日至5日的磁暴，其dst仅为?125nT。;从L1到磁层顶和磁鞘的转变？

太阳风磁层耦合--控制太阳风等离子体、动量和能量进入磁层的物理过程？

磁尾能量释放--粒子注入和极光活动相关的近地磁尾中的形成过程？;太阳风能量的磁层的输入;倾斜相平面法(蓝菱形);在太阳风真正到达磁层之前，它首先穿过弓激波，使进入的超声速减慢到亚声速。在弓激波的下游，磁鞘等离子体更致密、更热、更湍流，并且表现出更强的磁场。磁鞘的存在影响太阳风-磁层耦合，因为磁鞘等离子体在磁层顶与磁层相互作用。;磁鞘层的性质在空间上是不同的。研究表明，磁鞘参数，如磁场强度和等离子体速度、离子密度和温度等方面，存在明显的晨昏不对称现象。这些不对称在很大程度上是由于在弓激波处遇到的条件，特别是取决于IMF和与激波表面法线之间的夹角Bn。除了弓激波之外，磁层顶处磁场的性质也会改变磁鞘内磁场的方向。;磁层动力学：最近的观测和当前的认识;磁重联是将磁能转换为双向等离子体流的过程;如果重联不对称，则X线和停滞点会分开;虽然磁层顶的整体磁重联是稳定的，但也经常观察到动态变化。FTE事件在磁层空间天气中非常重要，因为它们有助于太阳风、等离子体和能量进入磁层。

关键问题是FTE的磁场拓扑结构。如果它们只在一端与磁层相连，那么它们确实会将磁通量输送到磁尾。然而，它们可能在一端、两端连接到磁层，或者两端都没有连接到磁层。因此，磁通绳拓扑是至关重要的调查。

使用多航天器观测来限制FTE的形状、大小和形成机制。结合对尾部磁层顶FTE输运的分析，这可能说明FTEs如何促进通量传输，以及它们是否可能调节磁层达到亚暴爆发条件的速度。;磁层等离子体对磁层顶重联的影响。特别是，等离子体层drainageplume(由增强的对流电场侵蚀等离子体层)可以延伸到白天的磁层顶，在那里，它们影响重联的产生，并可能降低重联率（减少大约10%）。这表明，空间天气预报中在磁层顶建立太阳风磁层耦合模型时，必须考虑到这些冷等离子体。;Kelvin-Helmholtz不稳定性影响太阳风--磁层能量的传输;从L1到磁层顶和磁鞘的转变？

太阳风磁层耦合--控制太阳风等离子体、动量和能量进入磁层的物理过程？

磁尾能量释放--粒子注入和极光活动相关的近地磁尾中的形成过程？;磁尾动力学

磁通在近地尾端的传输主要是通过BBFs，被认为是近地重联的出流。电磁场扰动将能量传输到离地球内磁层更近的地方，这是高能粒子注入和极光增强的原因。这些强亚暴的高能粒子注入被确定为导致航天器异常的重要空间天气现象，如表面充电和深层介电充电。BBF的瞬态/局部电场增强和流制动对于粒子加速过程非常重要。;磁尾动力学特征：重联喷流、BBF、偶极化锋面和偶极化磁通束（ReconnectionJets,BurstyBulkFlows,DipolarizationFrontsandDipolarizationFluxBundles）

BurstyBulkFlows,BBFs是等离子体片中的高速流动。虽然BBFs的出现率不高，但它们在近地磁尾中的磁通量传输中占很大一部分。BBFs有10分钟的时间尺度，嵌入的速度峰值为1-min持续时间，称为流爆发flowburst，FB。它们位于黎明-黄昏方向，尺度约为1-5RE;偶极化锋面(DipolarizationFront,DF)是在BBF前缘观察到的一个薄的(离子尺度约为800~2000km)的边界，其中BZ分量急剧增加.。

偶极化磁通束(DipolarizationFluxBundle,DFB)对应于DF之后的整个BZ增强。

;plasmabubblemodel;在离地球更近的地方，偶极化增大(BZ增加)，并通过模拟和观测研究发现流制动区存在的一个大的晨昏电场。从中磁尾重联区(30Re)到地球同步轨道内的DFB，高能粒子注入也表明了BBF的瞬态/局域电场增强和流动制动（flowbreaki