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极隙区

发布时间:2023-09-07 22:58:51

极隙区,磁层中两个漏斗状的磁场空隙区。位于南北两极地磁不变磁纬75°的磁中午附近,域磁场强度几乎为零,太阳风几乎可以无阻碍地由此进入极区高空大气。因此,极隙区对了解太阳风–磁层–电离层相互作用有着非常重要的作用。

极隙区

极隙区详细介绍

极隙区,磁层中两个漏斗状的磁场空隙区。位于南北两极地磁不变磁纬75°的磁中午附近,域磁场强度几乎为零,太阳风几乎可以无阻碍地由此进入极区高空大气。因此,极隙区对了解太阳风–磁层–电离层相互作用有着非常重要的作用。

最早提出极隙区概念的是空间物理学先驱S.查普曼和V.C.A.费拉罗。1931年他们提出了全球第一个磁层模型(查普曼–费拉罗模型),该模型中被查普曼称为“喇叭(horn)”的零磁点两半球各有一个,这些零磁点被认为是外界等离子体进入地球磁层的唯一入口,即“极隙区”。

在理想磁流体近似下,太阳风等离子体只能通过极隙区进入磁层,并沉降到极区电离层的单点上。实际上这些等离子体分散到了一定范围。极隙区沉降离子会发生能量和投掷角色散,沉降电子存在结构,但没有色散。

极隙区的位形及其粒子沉降同行星际磁场(即太阳风磁场)与磁层的相互作用有着密切的关系。磁层顶的重联使磁鞘中的粒子可以沿着开放磁力线进入磁层,极隙区沉降发生在开/闭场边界极向一侧新开放的磁力线上。当行星际磁场南向时,磁层顶重联的产生使极隙区赤道侧边界向低纬移动。磁层顶重联产生的开放磁力线在自身张力和磁鞘对流的拖曳下向逆阳运动,经过极隙区运动到尾瓣,在磁尾发生的磁重联再将开放磁力线闭合。随着磁力线由开/闭场边界向极向运动,磁力线将先后扫过极隙区、等离子体幔和极盖区。随着磁力线向尾瓣运动,沿着磁力线注入磁层的粒子流量发生了变化,重联发生后只在很有限的时间内开放磁力线上等离子体密度与磁鞘中的相近,在电离层高度具有磁鞘特征的等离子体沉降也只能发生在极隙区这一有限的纬度范围内。

极隙区

由极隙区沉降到电离层的类磁鞘电子特征能量为100电子伏量级,它们沉降到电离层后主要在250~500千米的高度激发波长为630纳米和636.4纳米的红色极光,利用极光可以探测极隙区形态及其动力学过程。同时,这些沉降粒子在电离层产生的电离,使电离层出现具有结构的不均匀体和F层电子密度出现升高的磁中午现象。

极隙区是空间物理研究的重要区域,它提供了磁层顶及其变化的重要信息。极隙区粒子沉降与重联率、通量传输事件(FTE)、极盖区的块状结构很多现象有着密切的关系。

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