月球尾流的等离子体补给：等离子体-真空相互作用、静电冲击与电磁不稳定性
空间物理
2025-07-11 v2 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
当太阳风冲击月球表面时，会形成一个等离子体空洞，从而形成月球尾流。该空洞随着太阳风的通过逐渐补给，形成月球尾流。我们使用全动力学粒子-in-cell (PIC) 模拟来研究这一补给过程。补给的早期阶段遵循等离子体-真空相互作用理论，表现为等离子体密度向尾流内部的指数衰减，同时伴随着在扩张方向上的离子加速和冷却。我们的 PIC 模拟确认了这些理论预测。在补给过程的后续阶段中，逆向运动的超声速离子束发生碰撞，在尾流中心产生比达克尺度的静电冲击。这些冲击减慢并热化离子束，同时将电子加热到沿磁场线方向的平坦速度分布。此外，快速磁声波通过异常圆回共振发生对流增长，随着温度各向异性的离子束共同向尾流中心传播。电磁离子圆回波也可能通过正常圆回共振被激发，逆向与这些各向异性离子束共 propagating。我们的发现为月球尾流补给的动力学过程提供了新见解，可能有助于解释航天器观测结果。
引用
@article{arxiv.2505.12497,
title = {Plasma refilling of the lunar wake: plasma-vacuum interactions, electrostatic shocks, and electromagnetic instabilities},
author = {Xin An and Vassilis Angelopoulos and Terry Z. Liu and Anton Artemyev and Andrew R. Poppe and Donglai Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.12497},
year = {2025}
}