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火星空间电流体系分布特征

刘童笛  
【摘要】:本文在多成分单流体MHD模拟基础上,计算了火星空间大尺度电流体系,并对磁异常对火星空间电流的影响进行了分析。其结果表明,火星空间存在着弓激波电流、磁堆积区边界电流、电离层电流和磁尾中心电流片。磁异常对四种电流均有不同程度的影响。 火星空间大尺度电流分布的特点有,弓激波电流在弓激波曲面上均由北流向南,自成体系,电流方向垂直于行星际磁场方向,电流强度在弓激波顶区域较大。磁堆积区边界电流均由北向南流动形成两支电流,在向阳面与电离层电流构成回路,而在背阳面和磁尾中心电流片耦合形成完整的回路。磁尾中心电流片在近火星1.3RM内受火星电离层影响较大,会分离为两支或更多电流片耦合在一起。电离层电流强度是所有电流体系中最大的,平均电流强度都在100nA/m2以上,且向阳面电流强度均比背阳面大。 磁异常对四种电流有着不同的影响。磁异常的存在使弓激波电流曲率比没有磁异常时要大些,激波面的平均位置离火星也会更远一点。磁异常使向阳面磁堆积区边界电流强度增大了很多,电流流线形态也变得不太规律;背阳面磁堆积区边界电流的南北流入、流出源连线的位置同时发生了偏移,磁堆积区两瓣的电流半径也变得更大些。不过磁异常的影响使火星南北两极区的磁堆积区电流分布的高度变低了,形态也更规律些。磁异常使磁尾中心电流片的影响有限,使其与子午面存在着一定的夹角,在背阳面离火星中心1.8RM范围之内,近火表面磁尾中心电流片会有多条电流片耦合在一起。磁异常对电离层电流的影响较大,使火星电离层局部电流强度增强很大,尤其在南半球电流强度可达上万nA/m2,但整体上并没有改变向阳面和背阳面的电流强度分布差异的特点。磁异常也并没有改变电离层的电流整体由南极附近流向北极的趋势,不过使流线分布变得很复杂,部分区域变得非常杂乱,尤其在南半球电流强度较强处出现了打圈、褶皱等现象。


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