地球磁尾湍流的演化：基于MMS观测的统计研究
摘要：太阳风激发的地球磁鞘作为一个自然实验室，可以研究湍流从低阿尔芬马赫数（Alfvén Mach number, $M_A$）到高阿尔芬马赫数的转变。美国宇航局的磁层多尺度飞掠器任务（Magnetospheric Multiscale Mission）提供的磁场和等离子体瞬时观测数据，以史无前例的高时间分辨率，使我们能够在磁流体力学（MHD）和亚离子尺度上研究磁鞘湍流。基于2015年9月至2019年6月来自MMS-1卫星的1841个突发模式段的观测数据，得到了磁鞘湍流的空间演化全面图：（1）从亚太太阳区到侧翼，在MHD尺度下，磁场和速度谱的谱指数与$M_A$呈正相关和负相关。然而，在亚离子尺度上，谱指数与$M_A$之间没有明显的相关性。（2）从鞘弓冲击到磁界面，湍流声马赫数$M_{\text{turb}}$通常从大于0.4减小到小于0.1。所有谱在MHD尺度上变陡，在亚离子尺度上变平，与$M_{\text{turb}}$呈正相关和负相关。当接近磁界面时，磁场和速度谱的临界频率增加了0.1 Hz，而密度谱的临界频率保持在0.3 Hz。（3）尽管存在一些差异，准平行和准垂直磁鞘的结果相似。此外，磁鞘湍流的空间演化发现与上游太阳风条件无关，例如，国际磁场的Z分量和太阳风速度。
作者：Hui Li, Wence Jiang, Chi Wang, Daniel Verscharen, Chen Zeng, C. T. Russell, B. Giles, and J. L. Burch
论文ID：2002.08518
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2020-08-05