太阳风与金星感应磁层相互作用

发布时间：2020-10-22 20:58

　　 虽然在金星没有全球的内禀磁场,但太阳风携带的行星际磁场(IMF)可以堆积在金星电离层周围形成一个感应磁层,继续向夜侧拖曳而形成磁尾,以及磁鞘和舷激波等结构,与地球类似。我们利用金星快车观测数据,研究太阳风与金星感应磁层的相互作用过程,及其太阳周期变化,结果如下:1.金星磁障的太阳周期变化磁障作为金星感应磁层的一部分,我们利用金星快车的磁场数据,对几乎一个完整的太阳周期内日夜交界线附近的磁障进行了全面的统计研究。哪怕在日夜交界线附近,磁障结构依然只在日侧存在,而且在整个太阳周期中存在半球不对称。我们还证明磁障磁场结构会受到IMF方向和太阳活动控制。准垂直于太阳风的IMF下的磁障比准平行于太阳风的IMF下的磁障更强,而且随着太阳活动的增强,这种差异会变得更大。2.太阳活动高年金星近磁尾半球不对称性之前的观测发现金星近磁尾越尾磁场在太阳活动低年表现出半球不对称性。-E半球的磁力线明显呈现更为紧密环绕金星的拓扑结构,在-E磁尾中形成了非常易于发生磁场重联很强的磁场反转区。由于金星感应磁层形成于太阳风与电离层的相互作用,而电离层受到太阳活动的调制,因此研究磁尾结构的太阳周期依赖是很有意义的。我们基于金星快车卫星的磁场探测数据对太阳高年金星近磁尾的磁场拓扑结构进行统计分析,发现太阳高年磁尾的磁场结构显示出+/-E半球不对称性,与太阳低年极其相似。金星磁尾越尾磁场的半球不对称性在整个太阳活动周期中一直存在。这意味着近金星磁尾磁场重联不只可能发生于太阳活动低年,也可能在太阳活动高年发生。3.金星附近低频磁扰动特性的太阳活动影响我们利用金星快车数据统计研究30～300 mHz频段磁扰动的太阳周期依赖性。在整个太阳活动周期中,我们选取了三个典型的太阳活动时期,分别绘制磁扰动特性的空间分布图,并进行比较。结果表明,随着太阳活动加剧,磁鞘中的磁扰动强度减弱,而磁尾中的磁场依然相对平静;磁鞘中低频磁扰动的剪切分量增强,而在磁尾区域减弱;磁鞘中的圆偏振磁扰动成分减少;夜侧磁鞘中作为主导的平行传播磁扰动成分增加,而磁尾区域中垂直传播成分增多。4.不同类型舷激波下游金星磁鞘内的磁扰动和湍流基于金星快车的数据,我们统计分析两种不同类型,准平行(Q//)和准垂直(Q_)舷激波下游,金星日侧磁鞘内磁扰动的谱指数特征。尽管磁扰动的性质在Q//和Q_舷激波的下游表现出一些不同之处,但我们发现它们具有相似的谱指数特征。无论上游舷激波类型如何,1/f噪声在整个金星日侧磁鞘中都占主导地位。磁鞘内磁扰动的谱指数特征与舷激波的类型无关,这意味着,金星舷激波附近IMF的方向并不会影响金星磁鞘内的湍流或者噪声的发展演化。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P353
【部分图文】：

科学时代．自此开启，并蓬勃发展至今，不断地开拓着人类的视野。我们赖以生存??的太阳系形成于大约４６亿年之前。在太阳系内所有行星中，水星、金星和火星??这三颗行星被认为是类似于地球的行星，与地球一同，统称为类地行星，如图１．１??所示。类地行星与太阳的距离较近，体积和质量相对较小，而平均密度比较大，??表面的温度较高，大小与地球相当，也都是主要由岩石构成。??图１．１太阳系类地行星，自左至右依次为水星、金星、地球、火星。??而在除地球以外的水星、金星和火星这三颗类地行星中，金星是与地球最为??相似的行星，是与地球距离最接近的行星，也是开启行星科学探测热潮的美国和??前苏联各自首次行星探测的目标行星。金星绕太阳运行的轨道距太阳约为０．７２??ＡＵ，在类地行星中距离地球运行轨道最接近，是在地球上观测到的天空中除太??阳、月亮之外最亮的星体。在我国古时候，金星拥有“启明”、“长庚”、“太白”等??多个名字

科学时代．自此开启，并蓬勃发展至今，不断地开拓着人类的视野。我们赖以生存??的太阳系形成于大约４６亿年之前。在太阳系内所有行星中，水星、金星和火星??这三颗行星被认为是类似于地球的行星，与地球一同，统称为类地行星，如图１．１??所示。类地行星与太阳的距离较近，体积和质量相对较小，而平均密度比较大，??表面的温度较高，大小与地球相当，也都是主要由岩石构成。??图１．１太阳系类地行星，自左至右依次为水星、金星、地球、火星。??而在除地球以外的水星、金星和火星这三颗类地行星中，金星是与地球最为??相似的行星，是与地球距离最接近的行星，也是开启行星科学探测热潮的美国和??前苏联各自首次行星探测的目标行星。金星绕太阳运行的轨道距太阳约为０．７２??ＡＵ，在类地行星中距离地球运行轨道最接近，是在地球上观测到的天空中除太??阳、月亮之外最亮的星体。在我国古时候，金星拥有“启明”、“长庚”、“太白”等??多个名字

风可以直接作用于金星的大气层和电离层。在这种相互作用的过程下，金星电离??层之上会诱导产生感应磁场，形成一个感应磁层（ｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｏｓｐｈｅｒｅ），同时??形成激波，磁鞘，磁障，电离层顶，磁尾等结构。如图１．３所示，由于没有内禀??磁场，金星空间形成了与地球空间环境十分不同的大气层、电离层和感应磁层结??构，组成独特的空间物理环境。??图１．３地球磁层（左）及太阳风与金星大气相互作用（右）示意图。??在空间环境以下，金星有着浓厚的大气层，地表气压高达９．２?ＭＰａ。金星大??气中的主要成分是占据比例高达约９６．５％的二氧化碳和约占３．５％的氮气，以??及其他少量酸性气体，如Ｓ〇２、ＯＣＳ、ＨＣｌ等，另外还有含量极低的水蒸气（Ｅｓｐｏｓｉｔｏ??ｅｔａｌ．，?１９９７；?ｄｅ?Ｂｅｒｇｈ?ｅｔ?ａｌ．，?２００６）。金星的反照率在所有太阳系行星中是最高的，??４??
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本文编号：2852084