行星磁层中的闭合场线涡旋

在一个旋转主导的磁层中，存在一个闭合场线绕行星旋转的区域，以及一个开放场线远离行星延伸形成磁尾瓣的区域。本文表明，可能存在第三个显著不同的区域，其中闭合场线形成锚定在磁尾中的扭曲涡旋结构。当磁层内部存在显著的等离子体源，并且等离子体团形成过程的时间尺度远大于行星自转周期时，就会形成这种模式。在存在涡旋的情况下，Dungey循环和Vasyliunas循环的作用方式不同。Dungey流不会穿透极盖的中心区域。磁尾重联事件很少发生，从而使等离子体有足够的时间参与本质上是三维的涡旋形成等离子体运动。上述条件在土星上得到满足。我们在卡西尼号探测器于土星夜侧磁层测得的等离子体和磁场数据中发现了涡旋状模式。在这些涡旋中旋转的等离子体永远不会到达昼侧，而是在磁尾的高纬度区域进行逆行运动。低能等离子体数据表明，观测到的模式对应于闭合场线涡旋。