Intermittent turbulence, noisy fluctuations and wavy structures in the Venusian magnetosheath and wake
最近的研究表明，金星感应磁层中的不同物理区域可以从磁场的强度变化及其波动/波动活动中识别出来。本文研究了金星磁鞘区和尾区磁涨落的统计特性。主要目标是确定金星快车（VEX）轨迹波动的特征标度特征，并了解不同类型标度发生的具体情况。对于后一项任务，我们还使用了以前金星任务的测量结果。我们的主要结果是，太阳风和行星障碍物之间物理相互作用的变化特征导致了近金星空间中不同类型的光谱标度。观测到磁鞘中的噪声波动、终结器附近的波浪结构和近行星尾流的夜面。在磁鞘边界层和准平行弓形激波附近观测到多尺度湍流。磁鞘边界层湍流与平均磁场有关，该磁场几乎与太阳-金星线对齐。高斯统计量很好地描述了噪声磁起伏。磁鞘边界层和近激波湍流统计在小的时空尺度上表现出非高斯特征和不稳定性。磁鞘边界附近湍流的发生可能是以前任务观察到的等离子体局部加热的原因。
2009-01-12 astro-ph.EP
MMS Observations of Whistler and Lower Hybrid Drift Waves Associated with Magnetic Reconnection in the Turbulent Magnetosheath
磁重联（MR）及其伴随的并发波在大尺度等离子体边界、地球磁尾准对称和非对称位形以及磁层顶等离子体中得到了广泛的研究。最近的高分辨率观测MMS（磁层多尺度）航天器表明，MR也可以发生在磁鞘的条件是高度湍流时，上游冲击几何是准平行的。强烈的湍流运动使得发展磁流变边界条件复杂。本文证明，MR局部区域的波观测可以作为一种额外的诊断工具，增强我们识别湍流等离子体中MR事件的能力。结果表明，在一个密切相似的MR在大尺度边界，湍流重联相关的哨声波发生在分界线/流出区域和电子扩散区域的外边界，而较低的混合漂移波与密度梯度在电流片的交叉。低杂波漂移不稳定性使密度不均匀性产生波纹。磁鞘中磁共振相关波的识别也是一个重要的里程碑，为发展更好地了解湍流等离子体中的能量再分配和耗散。
2020-01-01 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Widespread plasma jets in the Martian magnetosheath revealed by dual-spacecraft observations
Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
本研究利用MAVEN和天问一号双航天器观测，发现火星磁鞘中广泛存在等离子体射流，并揭示其形成与火星氢冕产生的拾取离子驱动质子回旋波有关，表明行星固有属性在太阳风-行星耦合中起重要作用。
2026-09-18 astro-ph.EP physics.space-ph
Implication of Kinetic Alfven Waves to Magnetic Field Turbulence Spectra: Earth's Magnetosheath
本文利用太阳黑子极小期条件下的卫星观测资料，研究了地球磁鞘区磁场谱的幂律行为。分析了磁场数据的功率谱密度和不同频率下的谱斜率。传播角和压缩性被用来检验湍流脉动的性质。磁场谱的谱斜率在-1.5到0之间，直到20个离子回旋半径的空间尺度，并且对于具有第二幂律的小尺度，示出了向更陡谱过渡的明显证据，其斜率在-2.6到-1.8之间。在低频率下，f_sc<0.3f_ci（其中f_ci是离子陀螺频率），传播角与平均磁场B_0成大约90度，并且可压缩性示出宽分布，0.1 < R >- 0.9。另一方面，在f_sc>10f_ci时，传播角呈现30-90度之间的宽范围，而“R”具有小的变化：0.2 < R >± 0.5。我们推测，在高频下，垂直传播的阿尔芬波可以部分地解释谱的统计分析。为了支持我们的预测动力阿尔芬波占主导地位的频谱斜率行为在高频率下，我们还提出了一个理论模型，并模拟由于动力阿尔芬波的非线性演化的磁场湍流谱。本研究还显示了观测光谱和模拟光谱之间的相似性。
2019-08-07 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Cassini in situ observations of long-duration magnetic reconnection in Saturn's magnetotail
磁重联是太阳系和天体物理等离子体中的一个基本过程，通过它，与电流片相关的储存的磁能被转换成热能、动能和波能。磁重联也被认为是一个关键的过程，涉及脱落内部产生的等离子体从巨磁层在木星和土星通过拓扑重构的磁场。磁场重新连接的区域被称为扩散区域，在这封信中，我们报告了卡西尼号航天器与土星磁尾扩散区域的第一次相遇。这些数据还显示了磁重联超过19小时的证据，揭示了重联，事实上，在一个快速旋转的磁层中，作用时间间隔很长。我们表明，重连可以是一个重要的途径，在土星内部等离子体损失。这反驳了重连作为土星内部等离子体损失的瞬态方法的观点。这些结果，虽然直接与土星的磁层有关，但在理解其他快速旋转的磁层方面也有应用，包括木星和其他天体。
2015-12-22 astro-ph.EP physics.space-ph
Asymmetric magnetic reconnection with a flow shear and applications to the magnetopause
我们进行了理论和数值研究的反平行的2D磁重联的密度和重联磁场强度的不对称性，除了在重联领域，这通常发生在行星磁层的平面中的重联网站的整体流剪切。我们预测的速度，一个孤立的X线对流的流量，重联率，并在重联不再发生任意重联磁场强度，密度和上游流速的临界流速，并确认结果与双流体数值模拟。的预测和模拟结果反对现行的重连模型在地球的昼侧磁层顶，说重连发生与一个固定的X线亚阿尔芬磁鞘流，重连发生，但X线之间的阿尔芬速度和两倍的阿尔芬速度的磁鞘流对流，重连不会发生磁鞘流大于两倍的阿尔芬速度。我们发现，X线运动是由动量守恒从上游流，这是不同的加权不对称系统，所以X线对流的一般条件，包括亚阿尔芬上游速度。对于重联率，而对称重联的截止条件是，在重联网站的两侧的流量的差异是两倍的阿尔芬速度，我们发现不对称导致的截止速度为不对称重联是高于两倍的不对称形式的阿尔芬速度。结果比较有利的观测期间向北行星际磁场，重连发生在地球的极尖，尽管磁鞘流动速度的两倍以上的磁鞘阿尔芬速度，以前提出的抑制条件。
2015-09-04 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Nature of Kinetic Scale Turbulence in the Earth's Magnetosheath
我们提出了一个相结合的观测和理论分析，以调查在地球的磁鞘等离子体湍流的性质在动力学尺度。在动力学范围的第一个十年中，就在离子陀螺仪下面，湍流被发现与上游太阳风中的湍流相似：主要是各向异性，低频和动力学Alfvén。然而，一个关键的区别是磁鞘离子通常比电子$T_\mathrm{i}\gg T_\mathrm{e}$热得多，这与$β_\mathrm{i}\sim 1$一起导致第二个十年的行为变化，接近电子尺度。这里的湍流的特点是增加的磁压缩性，以下的模式，我们长期的惯性动力阿尔文波，和陡峭的频谱的磁波动，符合预测$E_B(k_\perp)\propto k_\perp^{-11/3}$，我们从一组非线性方程。这种等离子体湍流状态也可能与其他具有$T_\mathrm{i}\gg T_\mathrm{e}$的天体物理环境有关，例如日华、热吸积流和无碰撞激波下游区域。
2017-05-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Influence of Hot Plasma Pressure on the Global Structure of Saturn's Magnetodisk
使用模型的力平衡在土星的盘状磁层，我们表明，热等离子体压力的变化可以改变磁场配置。这种效应改变了（i）磁层顶的位置，即使在固定的太阳风动态压力下，以及（ii）电离层和磁盘之间的磁映射。该模型使用赤道观测作为边界条件，我们测试其预测在很宽的纬度范围内比较卡西尼高倾角轨道的磁场和热等离子体压力数据。我们发现合理的协议在时间尺度大于土星公里辐射周期（也称为凸轮轴周期）。
2010-09-13 astro-ph.EP physics.space-ph
Nature of electrostatic fluctuations in the terrestrial magnetosheath
磁层多尺度航天器的高节奏等离子体，电场和磁场测量使我们能够以前所未有的时间和空间分辨率探索近地空间等离子体，解决等离子体复杂动力学中自然出现的电子尺度结构。小尺度湍流特征的形成通常与结构化的、非麦克斯韦粒子速度分布函数相关联，这些函数不处于热力学平衡。使用测量地球磁鞘，本研究的重点是在亚质子尺度的平行电场的功率谱密度的凸块的地区。相应地，发现离子速度分布函数在接近局部离子热速度处呈现出束状特征。在离子尺度范围内的离子回旋波经常在相同的位置观察到。这些意见，数值模拟的支持下，是一致的离子体波的产生，在离子热速度传播。这代表了小尺度下有效能量传递的一个新分支，可能与弱碰撞天体物理等离子体有关。
2021-07-05 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
A model of force balance in Saturn's magnetodisc
我们目前的计算与土星的磁场的扰动旋转，赤道位于光盘等离子体的磁位。这种结构是土星和木星快速旋转的磁层动力学的核心。它们的内部由来自土卫二（土星）和木卫一（木星）等卫星的等离子体源“喂养”。我们使用缩放形式的欧拉势的木星磁盘场（Caudal，1986）。在这种形式主义中，磁场被假设为是方位对称的行星的旋转轴，等离子体温度是恒定的沿场线。我们扰动的偶极电位通过使用简化的分布的等离子体压力和角速度的两颗行星，根据卡西尼号（土星）和旅行者号（木星）的观测。我们的研究结果量化的径向“拉伸”的程度施加在偶极场线通过等离子体的旋转运动和压力。场模型的一个简化版本，即“均质圆盘”，可以用来容易地估计外磁层中压力主导和离心主导圆盘结构之间的过渡距离。我们评论的赤道约束的程度所代表的尺度高度与不同质量和温度的盘离子。对于土星，我们确定的主要力量，有助于磁盘电流和预测的模型和卡西尼号的磁场测量的场结构之间的比较。对于木星，我们重现了Caudal的原始计算，以验证我们的模型实现。我们还表明，相比土星，等离子体压力梯度，平均而言，比离心力弱，木星的外plasmodisc显然是一个压力主导的结构。
2009-10-14 astro-ph.EP physics.space-ph
How Saturn could create rings by itself. The third force of diamagnetic expulsion and the mechanism of the magnetic anisotropic accretion of the origin of Saturn's rings
在这里，我们演示了土星如何能够创造自己的环，与额外的行动，其轴对称磁场一旦出现。首次提出了土星环起源的新机制。它包括一个额外的第三种力的出现--土星磁场出现后一个抗磁性冰粒子的抗磁性驱逐力和磁各向异性吸积机制。这个力与重力和离心力共同作用于原行星云中的粒子。当冰粒子的反磁排斥力出现后，它们的混沌轨道开始向磁赤道平面移动，在那里观察到粒子的磁能最小。磁赤道上的每一个粒子都到达一个稳定的位置，它阻止了它的水平和垂直移动。粒子被捕获在三维磁阱中。
2021-05-17 astro-ph.EP
The Structure of Planetary Period Oscillations in Saturn's Equatorial Magnetosphere: Results from the Cassini Mission
土星的磁层磁场、行星无线电发射、等离子体数量和磁层结构都被认为在接近行星内部假设的旋转周期的周期内被调制。尽管行星内部产生的磁场具有高度的轴对称性，但这些振荡很明显，并且在南北半球有不同的旋转周期。本文研究了土星赤道磁层（近）行星周期磁场振荡的空间结构。扩展以前的分析，这些现象，我们包括所有合适的数据，从整个卡西尼任务在其轨道之旅的行星，以便能够量化的振幅和相位，这些领域的振荡在整个土星的赤道面，距离30行星半径。我们研究了这些领域的振荡的结构，鉴于独立旋转的北方和南方的系统，发现空间变化的磁场和推断的电流流动的南北两个系统是共同的。随着赤道平面的覆盖范围大大扩大，在任务的最后几年，我们能够提出一个完整的调查黎明黄昏和昼夜不对称的振荡场和电流的结构。我们表明，旋转电流的一般结构比以前报道的更简单，并且相对增强的夜侧赤道磁场和电流部分是由于土星磁尾电流片的相关周期性垂直运动。
2019-10-28 astro-ph.EP physics.space-ph
Properties of Saturn Kilometric Radiation measured within its source region
2008年10月17日，卡西尼号航天器沿着高纬度的夜面磁场线飞行，穿越了土星千米辐射的南部来源。现场测量使我们能够第一次确定地外极光无线电发射源区域的特征。利用无线电，磁场和粒子的观测，我们表明，SKR源周围的热稀薄等离子体，在一个区域的向上场向电流。支持射电源的磁场线描绘了在黎明侧观察到的连续、高纬度和螺旋形的极光椭圆，与增强的极光活动一致。调查的回旋脉塞不稳定性（CMI）作为一种机制，负责SKR代，我们发现，所观察到的截止频率是一致的无线电波放大垂直于磁场热（6至9千电子伏）共振电子，本地测量。
2011-01-20 astro-ph.EP physics.space-ph
Two Plasma Sources of Dayside Martian Magnetosphere: Pick-up Ions -- Ionosphere Interaction
火星昼侧磁层是位于磁鞘和电离层之间的一层薄磁层，通常磁场增强，行星离子被加热。火星大气和挥发物演变任务航天器首次提供了高时间和空间分辨率测量数据，从而能够研究该区域的结构。这个区域有几个名字，包括边界层、等离子地幔和磁层。该区域的外边界被称为磁层顶、电离层顶、离子成分边界和堆积边界（见Espley，2018）。我们分析了火星昼侧磁鞘流和电离层之间的层中等离子体的性质和种群。考虑了太阳天顶角（SZA）在40°和日下点之间的区域。结果表明，在磁鞘中形成了磁层顶与电离层之间的区域，其中充满了加热的稀释电离层离子和重拾取离子。因此，我们发现这一加热电离层离子区与另一个磁鞘起源的重离子分量是共位的。由于两个原因，该磁鞘成分没有被识别。第一个是第二个部分在能量-时间谱图上看起来像是加热电离层部分的高能尾部。二是电离层中高能离子的观测量减少，导致静态能质分析仪的能量范围缩短。磁鞘离子成分是昼侧磁层形成的重要因素，也是高层电离层和大气的能量来源。
2019-09-16 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
The landscape of Saturn's internal magnetic field from the Cassini Grand Finale
卡西尼号任务于2017年4月进入大结局阶段，并在2017年9月15日潜入土星之前围绕土星执行了22.5个高度倾斜的近距离轨道。在这里，我们提出了我们的分析卡西尼大结局磁强计（MAG）数据集，专注于土星的内部磁场。这些测量表明土星的内部磁场是异常轴对称的，偶极倾斜小于0.007度（25.2弧秒）。土星的磁赤道被直接测量为向北移动了~ 0.0468 +/- 0.00043（1-sigma）$R_S$，2820 +/- 26 km，圆柱径向距离在1.034和1.069 $R_S$之间。虽然几乎是完全轴对称的，土星的内部磁场在纬度方向上表现出许多特征长度尺度。在a=0.75 $R_S$，c=0.6993 $R_S$等压面上检查Br，4到11度的贡献对应于纬度带状磁扰动，其特征宽度与土星大气中观察到的离赤道纬向喷流相似。土星的内部磁场超过60度的纬度，特别是小规模的功能，是不太好的约束，由现有的测量，主要是由于在极地地区的空间覆盖不完整。在土星深层发电机上方可能存在一个厚度超过2500公里的稳定分层层，以过滤掉非轴对称的内部磁场。除了纯粹的传导之外，还有一种热传输机制，例如双扩散对流，必须在这一层内运作，才能与土星观测到的光度相一致。纬向带状磁扰动可能来自于半导体层中纬向带状差异旋转的浅次级发电机作用。
2019-11-16 astro-ph.EP
Contribution of magnetism to the origin and stability of the rings of Saturn due to superconductivity of protoplanetary iced particles
论证了土星环是由在原行星云中沿混沌轨道运动的具有II类超导性的冰粒子与土星出现后的磁场相互作用而形成的。最终，所有的粒子轨道都到达土星的磁赤道平面，在那里它们被锁定在三维磁阱中，这是由于磁赤道处的粒子磁能最小化和Abrikosov涡旋的量子捕获。它还解释了环图案的特殊性和许多观察到的现象
2020-04-30 astro-ph.EP
Effect of an interplanetary coronal mass ejection on Saturn's radio emission
1980年，旅行者号宇宙飞船在飞越土星时首次观测到了土星千米辐射。这些无线电发射，在几千赫到1兆赫的范围内，是由围绕极光磁场线移动的电子发射的。他们的研究有助于了解磁层的变化及其与太阳风的耦合。以往的研究表明，太阳风动压和SKR强度之间有很强的相关性。然而，由于缺乏对行星际日冕物质抛射（ICME）的跟踪观测和对ICME各部分的清晰识别，迄今为止，人们还没有对ICME的影响进行过详细的研究。在这项研究中，我们利用了2014年11月中旬到达土星的大型ICME（Witasse等人，2017年）。当时，卡西尼号飞船幸运地在太阳风内飞行了几天，并提供了ICME结构的非常准确的时间。对卡西尼号同一时期数据的调查表明，SKR排放量显着增加，在ICME激波通过后延迟约13小时，磁云通过后延迟25-42小时，显示出良好的相关性。
2022-03-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Statistical analysis of stochastic magnetic fluctuations in space plasma based on the MMS mission
基于MMS任务数据，利用Fokker-Planck方程统计分析地球磁鞘磁场随机涨落，发现其表现出Markovian特征与kappa分布，揭示了空间等离子体湍流机制。
2023-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR math.ST
Saturn's Magnetic Field at Unprecedented Detail Achieved by Cassini's Close Encounters
卡西尼号任务的最后22.5个轨道使航天器距离土星1巴表面不到3000公里。这些近距离接触提供了一个前所未有的土星磁场的视图，包括内部发电机，电离层和磁层的贡献。在这一章中，我们突出了新的图片土星的磁场从卡西尼号任务，包括持续但随时间变化的低纬度磁场排列电流，阿尔文波行星的D环，极端轴对称，和高度磁矩。然后，我们讨论的影响和新的问题提出了土星的最内层磁层，赤道电离层和内部。最后，我们展望了未来对土星和其他巨行星的探索。
2023-01-07 astro-ph.EP physics.flu-dyn
A Global Simulation of the Dynamo, Zonal Jets, and Vortices on Saturn
土星内部的流体动力学产生了东西向交替的喷流、大的气旋和反气旋涡旋，以及一个以偶极为主的磁场，该磁场围绕行星旋转轴高度轴对称。以自洽的方式模拟这些特征对于理解土星内部和大气的动力学至关重要。在这里，我们报告了一个湍流的高分辨率发电机模拟在一个球壳，同时产生这些功能的第一次。一个关键的模型成分是一个长期假设的稳定分层层（SSL），夹在深金属氢层和外部低电导率分子层之间，这是由于氦在金属氢中的溶解度有限。模式在分子层中自发地产生极气旋和显著的中低纬急流活动。离赤道低纬急流部分穿透SSL并与磁场相互作用。这有助于使磁场围绕旋转轴轴对称，并将一些极向磁场转换为环向场，其表现为围绕较深发电机区域的两个全局磁能环。该模拟还模拟了土星磁能谱中第五球谐的独特下降，这是从卡西尼大结局测量中推断出来的。我们的模型突出了SSL在塑造巨行星的流体动力学和磁性特征方面的作用，例如土星。
2022-12-20 astro-ph.EP
Revisiting Mars' Induced Magnetic Field and Clock Angle Departures under Real-Time Upstream Solar Wind Conditions
Center for Space Physics and Department of Astronomy, Boston University（波士顿大学空间物理中心与天文学系）
本研究通过整合实时上游日冕层条件，重新审视火星诱导磁场特性，发现日冕层动态压力和IMF强度增强磁场，但对压缩比作用相反，且钟角偏离在磁鞘内较小，向诱导磁层内逐渐增大。
2025-12-21 astro-ph.EP physics.space-ph
Magnetic Structure and Propagation of Two Interacting CMEs from the Sun to Saturn
太阳物理学的重大挑战之一是表征日冕物质抛射（CME）的磁结构和从太阳喷发到日光层传播的演变。目前，主要的困难是缺乏对日冕磁场的直接测量和缺乏行星际空间中CME体的3D原位测量。不过，可以结合使用多点遥感观测和多航天器现场测量以及建模来跟踪日冕物质抛射磁结构的演变。因此，我们在这项工作中提出了两个CME的分析，从太阳爆发2012年4月28日。我们使用遥感数据跟踪它们的喷发和早期演化，发现CME-CME相互作用的迹象，然后使用金星，地球和土星的原位测量分析它们的行星际对应物。我们观察到一个看似单一的通量绳在所有位置，但在地球上，高节奏的等离子体数据是可用的，找到可能的相互作用的签名。重建的现场通量绳在金星和地球提供了几乎相同的结果，但在土星显示出更大的差异，这表明CME是高度扭曲和/或进一步与附近的太阳风结构的相互作用发生在10 AU之前。这项工作突出了将太阳结构与外日光层连接起来的困难，并表明了多航天器研究对深入了解日冕物质抛射的磁结构的重要性。
2021-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Stable stratification of the helium rain layer yields vastly different interiors and magnetic fields for Jupiter and Saturn
本研究基于氢氦相图发现木星和土星内部均存在稳定的氦雨层，但两者的内部结构、演化特征及磁场差异显著，土星可能具有更广阔的氦雨区域并依靠下沉氦滴传输绝大部分内禀热通量。
2024-09-20 astro-ph.EP
The role of diamagnetism in the separation of particles and sharp edges of the Saturn's ring
环的冰粒的抗磁性可以解释它们的分离和环的尖锐边缘。现有的引力理论无法解释这些观测到的事实。考虑到土星的磁场，环中的所有粒子在水平和垂直方向上都获得了稳定性。环形结构内部的不均匀磁场的反磁性排斥力形成尖锐的边缘并分离颗粒。
2022-04-07 astro-ph.EP
Seasonal structures in Saturn's dusty Roche Division correspond to periodicities of the planet's magnetosphere
我们确定了多个周期性的尘埃结构在土星的罗氏司，一个微弱的区域跨越之间的A和F环的$\sim3000$公里。这些特征的位置和程度在卡西尼号的土星系统之旅中有所不同，在2006年和2016-2017年可见，但在2012-2014年不可见。这些变化可以与土星磁层周期的变化相关联。在2006年和2016-2017年，其中一个漂移的磁层周期将在罗氏分部内产生3：4的共振，但在2012-2014年，随着磁层周期的收敛，这些共振将移动到A环。一个简单的磁扰动模型表明，造成这些结构的磁场振荡的振幅只有几个纳特斯拉，与卡西尼号上的磁力计测量的行星周期振荡的磁场振荡振幅相当。然而，一些以前未被注意到的特征在更高的半径有预期的模式速度比磁层周期慢得多。这些结构可能反映了尘埃环内共振扰动的意外长距离传播。
2019-04-16 astro-ph.EP
Pressure balance at the magnetopause: Experimental studies
磁层顶的压力平衡一方面是由磁鞘中的磁场和等离子体形成的，另一方面是由磁层内的等离子体形成的。在偶极子地球磁场位形和绕磁层流动的气体动力学太阳风的方法中，压力平衡预言磁层顶距离R依赖于太阳风动力压力Pd，是一个幂次函数R ~ Pd^alpha，其中指数alpha=-1/6。在实际的磁层中，磁场是由其他来源所贡献的：查普曼-费拉罗电流系统、场向电流、尾电流和暴时环电流。这些来源的净贡献取决于特定的磁层区域，并随太阳风条件和地磁活动而变化。因此，压力平衡的参数，包括功率指数α，取决于在磁层顶和地磁活动的本地位置。此外，太阳风能量向磁鞘的非线性传递会影响压力平衡，特别是对于行星际磁场矢量与太阳风等离子体流一致的太阳弓激波形成的准径向区域。
2011-10-24 astro-ph.EP physics.data-an physics.plasm-ph
Dust clouds and plasmoids in Saturn's Magnetosphere as seen with four Cassini instruments
我们重新审视了2006年卡西尼号飞船在土星观测到的“尘埃云”的证据。四台仪器的数据同时进行比较，以解释一个连贯的尘埃群的签名，这些尘埃群将在赤道平面附近停留长达六周。正如在宇宙尘埃分析仪（CDA）的尘埃计数器中看到的那样，明显的模式在航天器连续三次旋转中重复。这个特殊的云估计大约有1.36个土星半径大小，而且可能正在扩大。我们还提出了一个重联事件从磁场数据（MAG）留下几个等离子体团一样，从旅行者号在20世纪80年代初的飞越报告。磁泡发生在土星磁层的黎明侧。在它们的初期，磁场表现出其排列的紊乱，通量管的破坏和大约30天的时间尺度上的恢复。然而，我们不能排除可能发生了不同的事件。经验证据显示，在另一个场合时，一个等离子体团是携带一个云的微小尘埃粒子，使等离子体团和相干尘埃云之间的连接是可能的。
2017-02-06 astro-ph.EP
Plasma streams in the Hermean dayside magnetosphere: solar wind injection through the reconnection region
本研究的目的是模拟太阳风与水星磁场的相互作用，并研究磁鞘和行星表面之间的粒子通量。我们使用开放源代码的MHD程序PLUTO模拟了磁层结构，该程序采用了球面几何，并对Hermean磁场进行了多极展开（Anderson，B.等人，2012）。我们进行了两个模拟与现实的太阳风参数研究的等离子体流起源于行星际和Hermean磁场之间的重联区域的属性。等离子体沿着开放的磁场线沉淀到行星表面，表现出快速膨胀、稀薄和冷却。等离子体流与信使号观测到的磁场变平有关，这是由于邻近重联区，太阳风注入到内磁层。
2016-08-15 astro-ph.EP physics.space-ph
Global explicit particle-in-cell simulations of the nonstationary bow shock and magnetosphere
我们进行了二维全球粒子模拟的太阳风和偶极场之间的相互作用，研究弓激波和磁层的形成。利用较高的时空分辨率，给出了偶极场前的自重整弓形激波。结果表明：（1）在Bz向南的太阳风条件下，低\b{eta} i和高MA条件下，弓形激波和磁层形成并达到准稳定状态。同时发现磁尾存在磁重联，当\b{eta} i高，MA低时，激波准定常，磁尾重联消失。此外，（3）磁层顶使磁鞘等离子体偏转。在弓形激波准垂直区注入的鞘层粒子可以对流到斜激波区的下游。这些鞘粒子的一小部分可以泄漏出的弓激波的翅膀从磁鞘。因此，下游情况比局部模拟中产生的平面激波更为复杂。
2016-07-19 astro-ph.EP physics.space-ph
Saturn's fast spin determined from its gravitational field and oblateness
土星的磁极与自转轴对齐，排除了使用磁场测量来确定其自转周期。之前旅行者号宇宙飞船通过无线电测量确定的周期为10 h 39 m 22.4 s。当卡西尼号探测器测量到10 h 47 m 6 s的周期时，发现它在连续测量之间也会发生变化，很明显射电周期不能用来确定大部分行星的自转周期。基于土星测得的风场的估计增加了更多的不确定性，给出的数字小于旅行者号的自转周期，目前土星的自转周期被认为是在10小时32米和10小时47米之间，这对这样一个基本属性是不满意的。在这里，我们报告了一个10小时32分45秒+-46秒的周期，基于优化方法，使用土星的测量引力场和限制观察到的形状和可能的内部密度分布。此外，即使仅使用来自其引力场的约束，也可以以几分钟的精度推断旋转周期。为了验证我们的方法，我们将相同的程序应用于木星，并正确地恢复了其众所周知的旋转周期。
2015-04-10 astro-ph.EP
A dynamo simulation generating Saturn-like small magnetic dipole tilts
在行星发电机中，土星的磁场以其特殊的轴对称性而引人注目。它的一个独特的特点是，磁偶极子模式是相对于行星旋转轴倾斜只有$\approx 0.007^{\circ}$或更少。在这种情况下进行的数值发电机模拟产生这样小的偶极子倾斜角，而不引入特设成分，如纬度变化的热通量模式在外层或稳定分层层（SSL）有很大的困难。在这里，我们提出了一个数值发电机模拟，产生一个高度轴对称的发电机与平均约$\approx 0.0008^{\circ}$的偶极子倾斜。该模型由一个深的发电机层和一个覆盖的低电导率层，但没有任何SSL。我们强调了一种新的机制，在大气层中产生的强差分旋转渗透到发电机区域，有助于保持一个非常小的磁偶极子倾斜。
2022-03-07 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
The magnetic structure of the subsolar MPB current layer from MAVEN observations: Implications for the Hall electric force
我们报告的本地结构的火星太阳下磁堆积边界（MPB）的最小方差分析的磁场测量的火星大气和挥发性演变（MAVEN）航天器的6个轨道。特别是，我们检测到一个定义良好的电流层内的MPB，并提供一个本地的估计，其电流密度的结果在向阳霍尔电力。这个力解释了太阳风离子的偏转和电子的加速，这些电子携带行星际磁场通过MPB进入磁堆积区。我们发现MPB电流层的厚度是上游（磁鞘）太阳风质子惯性长度和对流回旋半径的数量级。这项研究提供了一个高分辨率的视图，在最近的工作中报告的火星周围的当前系统的组成部分之一。
2020-10-28 astro-ph.EP physics.space-ph
Saturn's Exploration Beyond Cassini-Huygens
土星是一颗迷人的行星，因为它有美丽的光环、活跃的大气层和神秘的磁场。它也掌握着理解我们太阳系形成和巨行星一般演化的一些关键。虽然卡西尼-惠更斯任务的探索使我们对这颗行星及其卫星的了解取得了巨大进展，但它也给我们留下了令人困惑的问题：这颗行星的主体成分是什么？它有氦核吗？它是否像木星一样富含惰性气体？是什么驱动和控制着巨大的风暴？我们已经知道，我们可以测量一个外部磁场，它是从它的非轴对称分量过滤，但什么是土星的内部磁场？戒指是什么做的，什么时候形成的？这些问题在几个方面是至关重要的：木星和土星的组成的详细比较是必要的，以了解这两颗行星和太阳系形成过程中的工作。这就要求继续探索我们太阳系中的第二大行星，采用各种手段，包括远程观测和空间飞行任务。在非常接近行星云顶的地方测量重力和磁场将是极其有价值的。非常高的空间分辨率的环图像将提供其结构和形成它们的材料的细节。最后但并非最不重要的是，一个或几个探测器被送入行星的大气层，将提供关键的测量结果，从而可以与木星的相同测量结果进行详细的比较。[摘要摘要]
2009-12-10 astro-ph.EP
Anelastic spherical dynamos with radially variable electrical conductivity
对气态巨行星内部的发电机过程进行了一系列数值模拟。我们使用一个滞弹性，完全非线性，三维，基准MHD代码演变的流量，熵和磁场。我们的模型考虑到不同的电导率，高的电离金属氢区域，低的分子外部区域。我们的一套电导率分布范围从类土星，其中外部流体动力学区域是相当薄的，到类土星，其中有一个厚的非导电壳。快速旋转导致形成两个不同的动力学制度，这是分开的磁切圆柱- mTC。在mTC外部存在强的带状流，其中雷诺应力平衡湍流粘度，但在mTC内部洛伦兹力减小带状流。两个区域之间的动力相互作用导致纬向环流。我们发现了丰富多样的磁场形态。有类似于超导体的稳定偶极场，以及一条四极主导发电机带，横跨超导体和土星电导率分布之间的模型范围。这种多样性可能与我们发电机的金属区域中出现的反符号螺旋有关。与土星一样的电导率分布，我们发现模型的偶极磁场，其轴对称组件类似于土星，并在一个很长的时间尺度上振荡。然而，我们的模型的非轴对称场分量至少比土星的大十倍，这可能是由于没有任何稳定的分层层。
2018-01-10 astro-ph.EP
Parametric study of the solar wind interaction with the Hermean magnetosphere for a weak interplanetary magnetic field
本研究的目的是模拟行星际磁场较弱时太阳风与Hermean磁层的相互作用，对ENLIL + GONG WSA + Cone SWRC模型预测的水星上太阳风的所有流体动力学值范围进行参数研究：密度从$12$到$180$ cm $^{-3}$，速度从$200$到$500$ km/s，温度从$2 \cdot 10^4$到$18 \cdot 10^4$ K，并与实际的MESSENGER轨道作了比较。我们使用的代码PLUTO在球坐标系和非对称多极展开的Hermean磁场。研究表明，所有的模拟都有一个大于水星半径的距离，并且在行星的白天一侧存在近磁场线，因此如果行星际磁场很弱，太阳风的动态压力就不足以推动行星表面的磁层顶。大的动态压力的模拟导致一个大的压缩的Hermean磁场修改其在内部磁层的拓扑结构，以及等离子体流从磁鞘朝向行星表面。
2016-08-11 astro-ph.EP physics.space-ph
An alternative explanation of the 'spokes' observed in Saturn's rings
本研究提出土星环“辐条”的新解释：其由包覆热解碳的硅酸盐颗粒与冰粒组成，靠抗磁性悬浮于磁场，受光电效应影响在顺抗磁间转换，始终存在仅在特定光照和观测角度下可见。
2023-06-14 astro-ph.EP
Combined magnetic and gravity measurements probe the deep zonal flows of the gas giants
在过去几年中，在土星的卡西尼号任务和在木星的朱诺号任务都提供了对这两个气体巨星的重力和磁场的前所未有的精确测量。利用重力测量，发现在气体巨星的云层观察到的强烈的带状流很可能延伸到数千公里深的行星内部。然而，单独的重力测量，这是一个综合的质量测量的定义，不能约束与高度确定性的确切的垂直结构的流动。考虑到最近的卡西尼磁场测量土星，和过去的长期变化木星的磁场，我们得到一个额外的物理约束的垂直衰减剖面上观察到的纬向流在这些行星上。我们的重力-磁力分析显示，土星（木星）上的云级风几乎没有衰减，即，在正压条件下，其值下降到约7,000 km（2,000 km）的深度，然后在半导体区迅速衰减，在下一个1,000 km（600 km）深度内，其值下降到云层的1%左右。这些结果表明，有没有显着的机制，以衰变的流量在外部中性区，和磁场在半导体区的相互作用可能发挥核心作用的衰减的流量。
2020-11-26 astro-ph.EP
Saturn's Seismic Rotation Revisited
简正波地震学是测量气体巨行星内部旋转的一种很有前途的方法，而环地震学则提供了在土星进行测量的一个独特机会。我们计算土星的正常模式的振荡和纬向重力场，使用非微扰方法的正常模式的刚性旋转近似，和微扰方法的转变，土星的深风引起的模式频率和纬向重力谐波。后者是通过求解热引力风方程在一个扁圆形的几何计算。将许多这样的模型与重力数据和土星正常模式激发的环模式的频率进行比较，我们使用统计方法估计土星的云级风在土星赤道半径的0.125-0.138倍（或7，530 - 8，320 km）深度衰减之前沿着圆柱体向内延伸，与卡西尼重力和磁场数据的分析一致。地震学是特别有用的牵制土星的约束不佳的深旋转周期，我们估计在634.7分钟（中位数）与5/95%的分位数范围633.8-635.5分钟。突出的残差模式频率在低角度建议一个更复杂的深内部比已被认为是迄今为止。小，但仍然显着的残差在高角度也表明，我们的图片的热，成分，和/或旋转轮廓在土星的信封还没有完成。
2023-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Saturn's deep atmospheric flows revealed by the Cassini Grand Finale gravity measurements
土星的纬向风在云层以下穿透有多深一直是一个长达数十年的问题，不仅对大气动力学，而且对内部密度结构，成分，磁场和核心质量都有重要意义。卡西尼大结局重力实验首次回答了这个问题，前提是行星的重力谐波不仅受到刚体密度结构的影响，而且还受到其流场的影响。使用广泛的刚体内部模式和伴随的热成风平衡，我们计算的最佳流动结构低于云的水平和它的深度。我们发现，当扩展到大约8，800公里的深度时，风廓线与观测到的风基本一致，卡西尼号测量的所有重力谐波都得到了解释。这种解决方案是在协议的角动量守恒的考虑，是一致的磁流体力学约束。
2019-02-12 astro-ph.EP
Whistler Waves As a Signature of Converging Magnetic Holes in Space Plasmas
磁洞是等离子体结构，它将大量粒子困在比周围磁场弱的磁场中。美国宇航局磁层多尺度（MMS）任务前所未有的高时间分辨率观测使我们能够非常详细地研究地球磁鞘中磁孔中的粒子动力学。我们揭示了哨声波的本地产生机制相结合的朗道共振和回旋共振波粒子相互作用的电子在大尺度演化的磁洞。当磁洞收敛时，由于电子感应加速器和费米效应的共同作用，在磁洞中心附近形成一对逆流电子束。这些光束触发了轻微倾斜的哨声波的产生。我们的概念性预测得到了我们的观测结果与任意线性等离子体解算器（ALPS）的数值预测之间的显着一致性的支持。我们的研究表明，波粒相互作用是空间磁洞和天体物理等离子体演化的基础。
2022-07-01 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Saturn's Interior After the Cassini Grand Finale
本文综述了卡西尼终场轨道数据如何揭示土星内部结构，包括较差自转深度、10小时33分钟的深部自转周期、12-20地球质量的稀释核，以及未来结合地震学、重力和进入探测器的研究方向。
2023-04-18 astro-ph.EP
The Linkage between the Core Mass and the Magnetic Field of an Extrasolar Giant Planet from Future Radio Observations
接近的气体巨星预计会有$\sim 10-100$ G的强磁场。太阳系外巨行星的磁场可以通过未来$\gtrsim 10$ MHz的射电观测和原子线的分光偏振测量来探测。相比之下，系外行星难以捉摸的内部仍然在很大程度上未知。在这里，我们考虑的可能性推断的太阳系外巨行星的最内核的存在，通过探测行星磁场。我们模拟了质量为$0.2-10M_\mathrm{Jup}$的近距离巨行星的长期热演化，以估计它们的磁场强度。年轻的巨大气体巨星往往有很强的磁场。热木星的磁场强度对它的核心质量不敏感，而核心强烈影响热土星中行星发电机的出现。如果氢的金属化发生在$\gtrsim 1-1.5$毫巴，那么在$\sim 10-100$ Myr之前，没有核心或小核心的热土星中不会产生电动机驱动的磁场。在$\sim 100\mathrm{Myr}$之后演化的气体巨星的磁场强度几乎与恒星入射通量无关。由于无线电信号的微弱性和地球电离层等离子体的屏蔽作用，探测年轻、炎热的土星的磁场作为其核心的良好指标可能具有挑战性。具有$\gtrsim 0.4M_\mathrm{Jup}$的热电离层可能是未来地基无线电观测的有希望的候选者。
2021-01-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic Flux Transport Identification of Active Reconnection: MMS Observations in Earth's Magnetosphere
磁重联在改变磁场拓扑结构的同时，对能量转换起着重要的作用。这个过程发生在不同的等离子体环境中，其中磁通量的传输是固有的。在原位观测中识别活跃的磁重联位点是具有挑战性的。磁通量输运（MFT）分析是近年来发展起来的一种新技术，它能有效、准确地识别主动重联。在这项研究中，我们研究的MFT过程中，在37个以前报道的电子扩散区（EDR）/重连线交叉事件在向阳面磁层顶和磁尾和湍流磁鞘使用磁层多尺度测量。X点处共存的向内和向外MFT流提供了磁场线断开和重新连接的特征。现场观测的MFT分析的应用表明，MFT可以成功地识别活跃的重联网站在复杂的变化条件下，包括不对称和湍流上游条件。它还提供了比单独的血浆流出射流更高的识别率。MFT可用于单航天器和多航天器飞行任务以及实验室实验的现场测量。
2022-03-13 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Polar Confinement of Saturn's Magnetosphere Revealed by in-situ Cassini Observations
等离子体旋转在决定土星圆盘状磁层的大小和形状方面起着重要作用。由于这类障碍物与太阳风之间的相互作用，预计两极地区的磁层将更加局限于赤道。此外，在远离春分点的时候，预计会出现南北不对称，磁层顶将进一步局限在一个半球，但在另一个半球的局限性较小。由于缺乏高纬度航天器的观测，对这种限制的程度进行研究受到了限制。在这里，首次使用卡西尼号航天器在2007年至2009年期间的一系列高倾角轨道上获得的现场数据观察到土星磁层顶极地局限的直接证据。根据以前的作者建立的技术，我们假设太阳风动态压力（卡西尼号通常无法直接测量）和磁层内的磁场加等离子体压力之间的平衡。因此，这一假设使我们能够估计上游太阳风动力压力（$D_P$）的一系列磁层顶交叉，从而确定预期的位置和全球形状的磁层顶作为一个功能的$D_P$。从熟悉的磁层轴对称模型中观察到一个明显的发散，其特征可能是“表观扁平化参数”为0.81+0.03/-0.06（表示名义轴对称边界沿$Z_{KSM}$轴的简单膨胀，使得在这个方向上的范围减少了19%）。该数字对$D_P$的变化不敏感。
2014-01-10 astro-ph.EP
Sources of Pressure in Titan's Plasma Environment
为了分析土卫六上游不同的等离子体条件，我们结合了土星的plasmadisk的振荡电流片的几何模型的物理模型。在土卫六离电流片最远的模拟振荡阶段，土卫六附近空间的等离子体压力的主要来源是磁压力，对于扰动条件，是热等离子体压力。当土卫六位于磁层的中心时，主要的压力来源是与土星的冷的、亚共转的等离子体相关的动态压力。当接近电流片中心时，泰坦的总压力（动力加热加磁）通常会增加五倍。预测的入射等离子体流方向偏离泰坦的轨道平面< 10度。这些结果表明磁压最大值的位置和等离子体振荡的相位之间的相关性。
2013-12-13 astro-ph.EP
Zonal Flow Magnetic Field Interaction in the Semi-Conducting Region of Giant Planets
太阳系中的四颗巨行星都具有云面上100米/秒量级的纬向流，以及表面附近1高斯量级的大尺度固有磁场。纬向流的垂直结构仍然不清楚。端元情景是局限于辐射大气中的浅流和遍及整个地球的深流。电导率随着木星和土星内部深度的变化而迅速而平稳地增加。深部纬向流将不可避免地与磁场相互作用，即使是在具有适度导电性的深度。本文研究了巨行星半导体区纬向流与磁场的相互作用。采用平均场电动力学，我们表明，相互作用将产生可检测的极向磁场扰动空间相关的深纬向流。假设发电机α效应的峰值幅度为0.1 mm/s，木星和土星半导体区域中0.1 - 1 m/s量级的深纬向流将产生0.01% - 1%量级的背景偶极场的极向磁扰动。这些极向扰动应该是可以检测到的原位磁场测量从朱诺号任务和卡西尼号大结局。这意味着，磁场测量可以用来约束的性质，在半导体区的巨行星的深纬向流。
2017-03-29 astro-ph.EP
Machine Learning Applications to Kronian Magnetospheric Reconnection Classification
University of Southampton（南安普顿大学）；Dublin Institute for Advanced Studies（都柏林高等研究院）；University College London（伦敦大学学院）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
土星磁尾中的磁重联产物主要是通过磁力计观测磁场南北分量的特征偏差来确定的。这些磁偏转是由重联过程中产生的移动等离子体结构迅速通过观测航天器引起的。这些签名的识别长期以来一直通过眼睛来执行，最近通过半自动化方法来执行，然而这些方法通常受限于所需的人工验证步骤。在这里，我们提出了一个完全自动化的，监督学习，前馈神经网络模型，以确定在克罗尼磁气圈的三个磁场分量观测卡西尼航天器在克罗尼径向θ-phi（KRTP）坐标作为输入的重联证据。这个模型是从一个目录的重联事件，其中包括三年的观测，共2093分类事件，分为等离子体团，旅行压缩区和偶极。该神经网络模型能够快速识别大时间跨度卡西尼号数据集中的重联事件，并针对2010年全年进行了测试，具有高准确度（87%）、真实技能评分（0.76）和Heidke技能评分（0.73）。从这个模型，一个完整的编目和检查的磁重联事件在克罗尼亚磁层在卡西尼号的近土星的生命现在是可能的。
2021-04-01 astro-ph.EP cs.LG physics.space-ph
Numerical Simulations of Magnetic Effects on Zonal Flows in Giant Planets
本文通过含径向变化电导率的球壳磁流体动力学模拟，研究背景偶极磁场如何抑制或破坏巨行星深层纬向流，并给出与木星、土星观测相符的磁场—风速关系。
2024-08-03 astro-ph.EP
The effect of an ordered azimuthal magnetic field on a migrating planet in a non-turbulent disc
在这项工作中，我们考虑的物理之间的相互作用的行星和磁化的气态原行星盘。我们研究行星在一个有方位磁场的圆盘中的迁移。我们发现，对于一个更大的磁场振幅，有一个越来越大的正扭矩的行星从磁盘，导致缓慢，甚至向外迁移。我们的研究结果表明，由于一个纯粹的方位角，有序的磁场的磁共振可以减缓或停止向内迁移的木星质量，土星质量，和$5 M_{\oplus}$行星。
2013-10-24 astro-ph.EP
The Fate of Sub-Micron Circumplanetary Dust Grains I: Aligned Dipolar Magnetic Fields
我们研究带电尘埃颗粒绕行星运行并受到重力和电磁力的稳定性。我们的数值模型涵盖了从行星表面到超越同步轨道的广泛发射距离，以及从离子到岩石的全部荷质比。将旋转的行星磁场视为一个排列整齐的偶极子，我们绘制了径向和垂直不稳定的区域，在这些区域，尘埃颗粒被驱使逃离或撞向行星。我们推导出稳定和不稳定的轨道之间的边界分析，并将我们的模型应用到木星，土星和地球，其磁场是合理的，很好地代表对齐偶极子。
2012-01-17 astro-ph.EP
Magnetic field amplification by the Weibel instability at planetary and astrophysical high-Mach-number shocks
无碰撞冲击在宇宙中普遍存在，并且通常与强磁场有关。在这里，我们使用大规模的粒子模拟的非相对论性的垂直冲击在高马赫数制度，以研究内的磁场的冲击放大。由于离子-离子双流的韦伯不稳定性，在激波转变处磁场被放大。归一化的磁场强度与Alfvénic马赫数密切相关。来自PIC模拟的模拟航天器测量结果与卡西尼号航天器在土星弓形激波处原位测量的结果完全一致。
2021-02-08 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.comp-ph
Anisotropic Heating and Parallel Heat Flux in Electron-only Magnetic Reconnection with Intense Guide Fields
本文利用二维全动力学PIC模拟研究不同强度强引导场下的仅电子磁重联，揭示电子温度各向异性、平行温度多极结构转变及强平行电子热流的特征。
2024-06-27 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Kepler-77b: a very low albedo, Saturn-mass transiting planet around a metal-rich solar-like star
我们报告发现开普勒-77b（别名KOI-127.01），这是一颗土星质量的凌日行星，围绕一颗富含金属的类太阳恒星运行3.6天。我们将公开可用的开普勒测光（1-13分位数）与Sandiford@McDonald和FIES@NOT光谱仪的高分辨率光谱相结合。我们推导出的系统参数，通过同时联合适合的光度和径向速度测量。我们的分析是基于贝叶斯方法，并进行抽样的参数后验分布，使用马尔可夫链蒙特卡罗模拟。开普勒77 b是一颗中等膨胀的行星，质量为Mp=0.430+/-0.032 Mjup，半径为Rp=0.960+/-0.016 Rjup，体积密度为0.603+/-0.055 g/cm^3。它围绕一颗缓慢旋转（P=36+/-6天）的G5 V恒星旋转，M*=0.95+/-0.04 Msun，R*=0.99+/-0.02 Rsun，Teff=5520+/-60 K，[M/H]=0.20+/-0.05，年龄为7.5+/-2.0 Gyr。没有可探测到的行星掩星深度超过百万分之10，意味着行星的几何和邦德轨道半径分别为Ag<0.087+/-0.008和Ab<0.058+/-0.006，这使得开普勒-77 b成为迄今已知轨道半径最小的气态巨行星之一。我们既没有发现额外的行星凌日信号，也没有发现约0.5分钟水平的凌日时间变化，这与近距离气态巨行星似乎属于单行星系统的趋势一致。开普勒在近1.2年的时间里以短节奏…
2013-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Anelastic dynamo models with variable electrical conductivity: an application to gas giants
观测到的木星和土星的表面动力学主要是由带状系统的纬向风。它们的深度仍然不清楚，但它们被认为是局限于最外层的信封，那里的氢仍然是分子，导电性很小。维持这两颗气态巨行星偶极主导磁场的发电机可能在氢呈现金属状态的更深的内部运行。在这里，我们提出了数值模拟，试图模拟纬向风和内部发电机的行动在一个综合的方法。使用滞弹性版本的MHD代码MagIC，我们探讨了密度分层和径向电导率变化的影响。大多数情况下，假设电导率在较厚的内部金属区域中保持恒定，并且在整个分子包层中朝向外部边界呈指数衰减。我们的研究结果表明，较强的密度层结和较弱的导电外层的组合是必不可少的调和偶极子为主的发电机行动和激烈的赤道纬向急流。以前的模拟与均匀的电导率表明，这两个仅仅是排他性的，与解决方案要么有强纬向风和多极磁场或弱纬向风和偶极主导的磁场。在我们的模拟中，所有的喷流都倾向于地转，因此可以直接穿过对流层。这里探讨的特定设置允许强赤道急流保持局限于较弱的传导外部区域，在那里它不干扰更深的发电机作用。另一方面，侧翼的中高纬喷流必须保持微弱才能产生强偶极磁场。木星和土星上较猛烈的喷流，只有当它们被限制在较弱的导电外层时，才似乎与观测到的偶极场相容。
2013-06-26 astro-ph.EP physics.geo-ph
