水星轨道附近日流湍流的性质与径向演化
空间物理
2026-04-27 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
我们对水星轨道附近日流湍流的径向演化进行了全面统计研究，利用MESSENGER任务的长期磁场测量数据。由于水星高度离心轨道以及航天器在上游日流中的重复、持久驻留，数据集提供了超过17,000小时的观测，使我们能够在明确定义的日赤道距离区间（0.31-0.47 au）上进行稳健的统计。我们发现，惯性范围的谱线斜率在水星轨道上保持约为-3/2，不存在显著的径向演化。结合低磁可压缩性，这一结果表明在此已建立稳定的、以阿尔芬性为主的惯性级级联。相反，动力学范围的谱线斜率显示出明显的径向演化，随着日赤道距离的增加而逐渐变浅，这凸显了动力学尺度湍流对日赤道条件更大的敏感性。离子尺度谱拐点频率随距离增加而减小，而其归一化形式相对于局部质子环振荡频率增加，表明该拐点并非固定于单一离子尺度，而反映了当地等离子体条件的演变。磁可压缩性在所有距离的频率依赖性相似，在动力学尺度上呈现出轻微的径向增强表现为压缩性涨落。自动相关分析揭示了强烈的各向异性，场-aligned磁湍流的相关时间随日赤道距离增加，而垂直相关时间则较短且几乎不变。综上，这些结果显示出水星轨道附近日流湍流具有明确的尺度相关径向演化，为内日球带动力学过程的发展提供了新约束。
引用
@article{arxiv.2604.21196,
title = {Properties and Radial Evolution of Solar Wind Turbulence Near Mercury's Orbit},
author = {Xinmin Li and Chuanfei Dong and Lina Z. Hadid and Sae Aizawa and Chi Zhang and Hongyang Zhou and Liang Wang and Jiawei Gao and James A. Slavin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21196},
year = {2026}
}