用于日球层磁通量绳的扭曲环向磁通量绳模型

数十年来，对日球层中观测到的磁磁通量绳进行三维表征一直是一项具有挑战性的任务。这主要是由于仅能从任何航天器的一维时间序列推断三维全局拓扑和物理性质的局限。为了推进我们对偏离典型刚性几何构型的磁磁通量绳的理解，我们在此给出具有任意横截面和环向全局形状的三维磁通量绳模型的解析解。这构成了在椭圆柱面(EC)几何之后的下一层复杂度。数学框架由 Nieves-Chinchilla 等人 (2018) ApJ 建立，其 EC 磁通量绳模型以椭圆横截面描述磁拓扑，作为横截面变化的第一近似。在扭曲环向磁通量绳模型中，横截面由一般函数描述。该模型完全由非正交几何描述，且麦克斯韦方程可一致求解以获得磁场和相关物理量。作为概念验证，该模型就电流密度分量的径向依赖进行了推广。本文最后一部分专用于一个特定函数 $F(\varphi)=\delta(1-\lambda\cos\varphi)$，以说明模型的可能性。该模型为研究太阳风中磁结构的复杂扭曲铺平了道路。未来的研究将通过分析特定事件、对物理量（如磁通量、螺旋度或能量）的影响，以及评估与允许此类扭曲的环境太阳风的力平衡，深入探索这些扭曲。