中國科學家利用二維全球混合模擬的方法證實磁尾偶極化區域阿爾文波的離子加熱

磁場以及地向離子流的時空演化圖
中國科學院地質地球所地磁與空間物理研究室郭志芳博士及其導師杜愛民研究員等基於觀測證據,結合對理論知識的的認識,利用二維全球混合模擬的方法,通過對近地磁尾磁場結構與離子動力學的研究,證實了磁尾偶極化區域內阿爾文波(Alfvén wave)可對地向離子束進行散射加熱,且散射主要集中在垂直磁場方向,以至進一步形成了離子溫度各向異性現象。其支持的論據有:(1)快速地向流域近地強偶極場與背景等離子體相互作用,偶極化逐漸形成並隨著時間尾向運動,由於離子束不穩定性的激發阿爾文波;(2)阿爾文波進一步散射加熱地向離子束,形成離子溫度各向異性。

研究提出,近地磁尾低緯度偶極化區域激發的阿爾文波與高速地向離子束相互作用,散射加熱該離子束,進一步激發了該區域離子溫度各向異性。他們認為這樣的一個演化過程,可解釋觀測上偶極化區域內的波動與離子溫度各向異性存在緊密的聯繫,為近地磁尾偶極化區域的離子溫度各向異性提出了一種可能的激發機制。

【圖、文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

阿爾文波,又稱剪切阿爾文波,是等離子體中的一種沿磁場方向傳播的波,這種波的頻率遠低於等離子體的迴旋頻率,是一種線偏振的低頻橫波。處在磁場中的導電流體在垂直於磁場的方向上受到局部擾動時,沿着磁感線方向的磁張力提供恢復力,就會激發阿爾文波。阿爾文波是由瑞典物理學家漢尼斯·阿爾文(Hannes Alfvén)首先預言的,因此得名。

【補充資料:維基百科】

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