通过场准直 Klein-Gordon 方程研究压缩偶极场中的磁流体波
空间物理
2014-10-02 v1 地球与行星天体物理
太阳与恒星天体物理
等离子体物理
摘要
磁流体波，特别是在地球磁层中观测到的频率范围为几毫赫兹到几赫兹的波，被归类为超低频（ULF）波或脉动。由于它们在与辐射带粒子相互作用以及探测磁层结构方面的重要性，人们对其进行了广泛研究。我们开发了一种方法，通过将波动方程沿单个磁力线重写为 Klein-Gordon (KG) 形式，来检验背景磁场中的环向驻立 Alfv\'{e}n 波。该系统的本征值解具有传播型特征（当相应的本征频率大于截止频率时）或消逝型特征（否则）。我们将该方法应用于内磁层的压缩偶极磁场模型，获得了相关参数的空间剖面和谐波振荡的空间波形。我们进一步将该方法扩展到沿磁力线的极向模驻立 Alfv\'{e}n 波。特别是，我们与最近对地球磁层中极向驻立 Alfv\'{e}n 波的航天器观测进行了定量比较。我们基于 KG 方程的分析得出了与航天器测量一致的结果，包括波周期以及磁场扰动与电场扰动之间的振幅比。我们还展示了压缩偶极磁场几何中压缩极向模波的本征值解的计算结果。
引用
@article{arxiv.1410.0236,
title = {Hydromagnetic Waves in a Compressed Dipole Field via Field-Aligned Klein-Gordon Equations},
author = {Jinlei Zheng and Qiang Hu and J. F. McKenzie and G. M. Webb},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.0236},
year = {2014}
}
备注
submitted to JASTP