太阳风条件对磁通量传输事件发生率影响的研究

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磁通量传输事件(Flux transfer events,FTEs)的研究对于理解磁重联具有重要意义。FTEs自被提出以来已有将近40年的研究,并且许多研究均表明太阳风的条件对该事件的发生具有很大影响。但目前为止,在模拟的工作中,并没有太阳风条件对该事件发生率影响的相关研究,并且太阳风马赫数与FTEs发生的关系并不是很清楚。故此,利用全球磁流体力学模拟,比较全面地分析了在不同马赫数条件下日侧磁层顶上的磁通量传输事件的发生率。  在本研究中一共有三个算例进行相互对照,输入的太阳风参数(速度、数密度、磁场和温度)分别为:(1)VX=300km/s,VY=VZ=0,nSW=48.4cm-3,BZ=-33nT,BY=33nT,BX=0,T=91000K;(2)VX=750km/s,VY=VZ=0,nSW=7.744cm-3,BZ=-13.2nT,BY=13.2nT,BX=0,T=91000K;(3)VX=1200km/s,VY=VZ=0,nSW=3.025cm-3,BZ=-8.3nT,BY=8.3nT,BX=0,T=91000K。这样设置参数使得这三组中阿尔芬马赫数分别为2,5,8,同时可以保证三组算例的太阳风动压和电场是固定的,从而使得磁层顶位型和总重联率在三个算例中是基本一致的,更有利于研究。使用磁场拓扑结构确定磁层顶的位置,并运用一个最近开发的诊断方法,识别了3740秒内日侧磁层顶一定范围内(地方时约为8-16)的磁通量传输事件。在使用的模型中得到的磁通量传输事件信号与前人在观测和模拟上所得到的基本一致。以Bn(磁层顶法向分量的磁场大小)峰值不小于10nT为标准,当马赫数分别为2,5,8时,识别出的FTEs个数分别为78,38,25个,即马赫数越高,磁通量传输事件的发生率越低。在更宽松的Bn峰值标准5nT下,也得出一样的结论。  在更低的上游阿尔芬马赫数环境下,磁鞘里的β值(热压比磁压)是相对更低的,但在更高的阿尔芬马赫数下,β值是相对更高的。磁鞘与磁层的β值之差对于重联的过程会有影响,进而可能影响了磁通量传输事件的发生。同时,这一结果也有可能是由于激波强度不同所产生的其它不同的磁鞘环境所导致的。另外,因为不同日心距下的行星有着不同的太阳风上游马赫数环境,推测更大日心距的行星,由于增加的马赫数环境,可能会有更少的磁通量传输事件发生,所以该工作也可以给其它行星上的FTEs研究提供借鉴意义。
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