行星际强激波与磁云相互作用的磁流体动力学模拟及其地磁效应

采用日球子午面内的二维半磁流体动力学(MHD)模型,对观测到的“激波超越磁云(MC)”事件进行了数值模拟研究。单个磁云的模拟结果表明,磁云以恒定整体流速运动。磁云注入的固有磁场远强于周围流场,其尺寸在初始阶段迅速膨胀。因此,磁云直径以渐近速度增大,而角宽度逐渐收缩。同时,还给出了磁云-激波相互作用的模拟结果,其中典型磁云和强快激波从内边界出发,沿日球赤道传播,并间隔适当时间。结果表明,激波首先追上先行的磁云,然后穿透磁云,最终与磁云驱动的激波合并成更强的复合激波。行星际空间中激波阵面的形态表现为中心凹陷,而磁云本体则呈平滑弧状。磁场的压缩和旋转是引发大地磁暴的有效机制。磁云被超越激波高度压缩。相反,偶然激波受磁云影响的传播时间取决于它们起始时刻的间隔。当激波进入先行磁云的核心时,地磁效应达到最大,这一点在某种程度上也得到了相应简化解析模型的证实。通过$Dst$指数量化,具体结果表明,单个磁云的地磁效应因偶然激波而显著增强,最大值增幅达80%。