首个三维混合-Vlasov全球模拟下的极光质子降落及与卫星观测的比较
摘要：磁层中带电粒子向电离层沉降是地球空间两个区域之间关键的耦合机制之一，与多种空间天气效应有关，例如全球导航卫星系统信号中断和地面感应电流。尽管过去几十年来已经通过许多航天器任务测量了下降粒子通量，但在次暴期间往往很难获得具有良好时间分辨率的全球降水模式。数值模拟可以帮助弥合这一差距，并通过它们在近地空间系统上提供的全球视角来改进对导致高纬度粒子沉降机制的理解。我们在Vlasiator hybrid-Vlasov模型的三维模拟中首次报道了有关极光（0.5-50 keV）质子沉降的结果。该运行由南向行星际磁场条件和恒定太阳风参数驱动。我们发现，在白昼区，库斯普质子沉降表现出预期的能量-纬度离散性，并以连续爆发的形式发生，这与通过白昼磁层相互重连接形成的通量传输事件有关。在夜间区，降水发生在预期的地磁纬度范围内，明显可以看到沉降粒子注入发生在一个狭窄的磁局部时间范围内，与近地地球磁尾中的快速向地运动的等离子体流相关。最后，将模拟的降水通量与类似模拟中的防御气象卫星计划航天器的观测结果进行了比较，并发现与测量结果非常吻合。
作者：Maxime Grandin, Thijs Luttikhuis, Markus Battarbee, Giulia Cozzani, Hongyang Zhou, Lucile Turc, Yann Pfau-Kempf, Harriet George, Konstantinos Horaites, Evgeny Gordeev, Urs Ganse, Konstantinos Papadakis, Markku Alho, Fasil Tesema, Jonas Suni, Maxime Dubart, Vertti Tarvus, and Minna Palmroth
论文ID：2301.06578
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2023-05-26