FLR 效应在磁层顶平衡中的作用
等离子体物理
2024-07-12 v3 空间物理
摘要
地球磁层顶在局地尺度上若足够平面且平稳，可被视为“准切向”间断，因为磁场法向分量 Bn 通常极小但不为零。与观测相反，“经典间断理论”（CTD）预言在一般情形 Bn ≠ 0 下转动跃变与压缩跃变应互斥，且仅允许一个例外：切向间断，前提是 Bn 严格为零。本文表明，有限拉莫尔半径（FLR）效应在准切向情形下起重要作用，只要离子拉莫尔半径相对磁层顶厚度不可完全忽略。通过纳入 FLR 效应，结果表明在考虑线性模时，转动间断发生的变化可与剪切阿尔文波变为动力学阿尔文波的变化相比拟。对于这种新型间断，磁层顶处转动与压缩变化的共存不再意味着该边界是严格切向间断，即便在远离 X 线（若有）的类一维区域亦如此。该结果可能对磁层物理学最古老且最基本的问题——磁层顶何时何地如何开放——带来重要影响。FLR 的作用在理论上确立后，本文进而表明它可被实验证明。我们利用 MMS 数据并以最新可用的四航天器工具处理。首先，我们给出用于估计空间导数（如 grad(B) 与 div(P)）及磁层顶法向的不同处理技术。我们指出为何该法向必须极高精度确定以使结论无歧义。这些技术所得结果在详细个案研究与统计基础上给出。
引用
@article{arxiv.2303.14209,
title = {Role of FLR effects in magnetopause equilibrium},
author = {Giulio Ballerini and Gerard Belmont and Laurence Rezeau and Francesco Califano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.14209},
year = {2024}
}