揭示地球磁层系统中的等离子体能量增益与能量输运:对未来协同多尺度观测的需求
空间物理
2023-11-17 v1
摘要
高能等离子体在宇宙中无处不在。地球磁层系统是一个关键案例,可在原位以高分辨率直接测量等离子体能量增益与能量输运。尽管已有大量观测,我们仍未能完全理解等离子体能量增益与能量输运的机理。驱动多数等离子体能量增益与能量输运的关键物理过程发生在流体尺度等离子体耦合到更小离子动力学尺度的区域。这些尺度(1 RE)与形成大尺度等离子体能量增益与能量输运结构的较大中尺度(数 RE)密切相关。所有这些尺度和过程都需通过实验分辨,然而现有的多点原位观测不具备足够多的测量点。需要新的多尺度观测同时覆盖从中尺度到离子动力学尺度的范围。未来数年,这些观测的实施需要各主要航天机构间强有力的国际合作。Plasma Observatory 是一个专为分辨流体与离子尺度上等离子体能量增益与能量输运中的尺度耦合而设计的任务概念。它瞄准 ESA Voyage 2050 报告中由 ESA 牵头的两项中型任务主题——磁层系统与等离子体跨尺度耦合,目前正作为 ESA M7 任务的候选者接受评估。MagCon(磁层星座)是 NASA 正在研究的任务概念,旨在研究中尺度上质量、动量与能量通过地球磁层的流动。Plasma Observatory 与 MagCon 任务间的协调将首次使我们同时覆盖中尺度到离子动力学尺度,从而带来对地球磁层系统认知的范式转变。
引用
@article{arxiv.2311.09920,
title = {Unveiling plasma energization and energy transport in the Earth Magnetospheric System: the need for future coordinated multiscale observations},
author = {A. Retino and L. Kepko and H. Kucharek and M. F. Marcucci and R. Nakamura and T. Amano and V. Angelopoulos and S. D. Bale and D. Caprioli and P. Cassak and A. Chasapis and L. -J. Chen and L. Dai and M. W. Dunlop and C. Forsyth and H. Fu and A. Galvin and O. Le Contel and M. Yamauchi and L. Kistler and Y. Khotyaintsev and K. Klein and I. R. Mann and W. Matthaeus and K. Mouikis and K. Nykyri and M. Palmroth and F. Plaschke and Y. Saito and J. Soucek and H. Spence and D. L. Turner and A. Vaivads and F. Valentini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.09920},
year = {2023}
}
备注
A White Paper submitted for the Decadal Survey for Solar and Space Physics (Heliophysics) 2024-2033