Characteristic time scales of UV and IR auroral emissions at Jupiter and Saturn and their possible observable effects
在木星和土星上观测到了不同的紫外线和红外线极光特征。使用与UV和IR极光发射相关的模型，我们估计的特征时间尺度的排放，并评估是否可以理解的差异，在发射时间尺度的UV和IR排放之间的观察到的差异。根据模型结果，木星和土星的紫外极光与极光电子的激发直接相关，极光电子撞击分子H2，发生在0.01秒的时间尺度上。红外极光发射涉及几个时间尺度：虽然极光电离过程和红外跃迁发生在< 0.01秒，但离子化学的时间尺度要长得多，在0.01-10000秒。相关的大气现象，如温度变化和环流是有效的超过10000秒的时间尺度。也就是说，对于具有~100秒的时间尺度的事件，存在于IR中但不存在于UV发射过程中的离子化学可能在两个波长处产生不同特征方面起关键作用。将这些结果应用于观测到的木星极地紫外线增强事件和木卫一足迹极光表明，红外强度是否与紫外线相关，取决于电子的数量通量和它们的特征能量。
2018-10-09 astro-ph.EP physics.space-ph
First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter
上下文木星的对流层风型由交替的顺时针和逆行的纬向喷流组成，典型的速度可达100米/秒。在更高的高度，在电离层中，发现了强烈的极光喷流，速度为1-2公里/秒。在地球的平流层中没有这样的直接测量。目的。在本文中，我们通过直接测量木星平流层的风速来弥补这些测量之间的高度差距。方法.我们使用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列的非常高的光谱和角分辨率成像的木星平流层反演风速作为纬度的函数，通过拟合多普勒频移引起的风的谱线。结果我们第一次探测到位于1毫巴的赤道纬向喷流，即木星准四年振荡发生的高度以上。最值得注意的是，我们发现300-400米/秒的非纬向风在0.1毫巴以上的极地地区下面的主要极光椭圆形。它们是反向旋转的，位于电离层极光风下方数百公里处。我们怀疑它们是电离层极光风的下尾。结论.我们首次直接探测到木星平流层的强风。它们在低至中纬度是纬向的，而在极地纬度是非纬向的。在极纬发现的风系统可能有助于提高化学络合的效率，限制在一个大的高能电子沉淀的区域的光化学产品。
2021-03-22 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.space-ph
Jupiter's ultraviolet auroral bridge: the influence of the solar wind on polar auroral morphology
本文利用哈勃望远镜和朱诺号数据研究木星紫外极光桥，发现其由太阳风压缩磁层引起，表现为Zone-II桥，并在空间上分离主发射的Zone-I和Zone-II区域。
2025-06-30 astro-ph.EP physics.space-ph
Magnetosphere-ionosphere coupling at Jupiter-like exoplanets with internal plasma sources: implications for detectability of auroral radio emissions
在本文中，我们提供了第一个考虑磁层电离层耦合在类地外行星与内部等离子体源，如火山卫星。我们估计的无线电功率的条件下，这些系统发出的近刚性共转在整个封闭的磁层，以检查的行为的最佳候选人的检测与下一代射电望远镜。因此，我们估计不同的恒星X射线紫外（XUV）光度的情况下，电离层佩德森电导将足够高，以保持近刚性共转的轨道距离，然后我们考虑的大规模磁层电离层电流的大小在系统内流动，以及由此产生的无线电功率，在这样的距离。我们还研究了两个关键系统参数的影响，即行星的角速度和等离子体质量流出率从源内部的磁层。在所有研究的XUV光度情况下，木星数值数量级内的大量参数组合能够产生超过1 pc的可观测发射，在大多数情况下，需要系外行星的轨道距离在~1和50 AU之间，对于更高的XUV光度情况，这些可观测距离可以达到超过~50 pc的大质量，快速旋转的行星。这些结果的含义是，探测这种内部产生的无线电发射的最佳候选者是快速旋转的类太阳系外行星，它们在轨道距离超过1 AU的情况下绕着具有高XUV光度的恒星旋转，寻找这种发射可能会提供一种探测更远轨道外行星的新方法。
2011-02-14 astro-ph.EP physics.space-ph
Auroral, Ionospheric and Ground Magnetic Signatures of Magnetopause Surface Modes
地球磁层顶的面波对全球磁层动力学具有控制作用。由于航天器提供稀疏的现场观测点，因此最好在极地地区使用地面仪器对这些模式进行遥感。然而，关于预期签名的许多开放性概念问题仍然存在。因此，我们提供的预测极光，电离层，和地面磁观测，通过磁流体动力学理论和全球耦合磁层-电离层模拟的磁层顶表面本征模的关键定性功能。这些显示了单色振荡场向电流，由于表面模式和它的非共振阿尔芬耦合，存在于整个磁层。电流的振幅峰值出现在磁层顶边界层的赤道方向边缘，而不是以前认为的开闭边界。他们也表现出缓慢的向极相运动，而不是纯粹的倏逝。我们认为，向上的场向电流扰动可能会导致周期性的极光增亮。在电离层中，对流涡旋使向极移动的场向电流结构循环。最后，表面模式信号预测在地面磁场，电离层霍尔电流旋转扰动约（但不完全）90°相比，磁层。因此，典型的昼侧磁层顶表面模式在东西向地面磁场分量中应该是最强的。总的来说，所有的地面签名的磁层顶表面模式的预测具有相同的频率在L-壳，振幅最大化附近的磁层顶的赤道边缘，和更大的纬度尺度比场线共振。电离层焦耳加热和地磁感应电流的影响进行了讨论。
2023-03-02 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
The precipitation of protons and electrons in Jupiter's auroral regions: a statistical comparison based on Juno/JEDI data
Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；CNES（法国国家空间研究中心）；Institut Origines（起源研究所）；LAM（宇宙学与天体物理学实验室）；Laboratory of Atmospheric and Planetary Physics, STAR Institute, University of Liège（列日大学STAR研究所大气与行星物理实验室）；Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)（天体物理学与行星学研究所在）；CNES-CNRS-Université de Toulouse（图卢兹大学CNES-CNRS联合机构）；Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO)（高等航空航天学院）；NASA Langley Research Center（美国国家航空航天局兰利研究中心）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Northumbria University（诺森比亚大学）；Weihai Institute for Interdisciplinary Research, Shandong University（山东大学威海跨学科研究院）
本研究基于Juno/JEDI数据统计比较木星极光区质子与电子沉降，发现质子能量通量远低于电子，贡献小于2%，但为未来任务提供关键观测目标。
2026-09-29 astro-ph.EP physics.space-ph
Corotation-bounce resonance of ions in Jupiter's magnetosphere
本文首次在木星磁层M=10-20区域发现多种离子因弹跳频率与System-III共转频率整数倍谐波匹配而发生同步弹跳共振加速，揭示了共转与低能离子弹跳运动间的基本持续相互作用。
2024-12-23 astro-ph.EP physics.space-ph
Dayside magnetospheric and ionospheric responses to a foreshock transient on June 25, 2008: 2. 2-D evolution based on dayside auroral imaging
前震区涉及局部和瞬态结构，如前震腔和热流异常，由于太阳风弓激波相互作用，和前震瞬变已被证明会导致磁层和电离层的响应。在本文中，前震瞬变和磁层电离层系统之间的相互作用进行了研究，利用昼侧极光成像仪揭示结构和传播比以前更详细。2008年6月25日，THEMIS-B和C在1535-1545 UT期间检测到前震瞬变。THEMIS-A、D和E观测到磁层顶压缩、冷等离子体增强和昼侧磁层中的超低频波。南极的全天空成像仪观测到，在这一前震瞬变现象出现后不久，扩散极光和离散极光都在局部变亮。扩散极光增亮对应于赤道面GSM-Y中几个Re大小的区域，以约100 km/s的平均速率向黄昏传播。扩散极光变亮后不久，离散极光也变亮并向黄昏方向延伸，这与前震瞬变在撞击磁层顶时扫过磁鞘的运动相一致。磁力计测量的等效水平电流揭示了一对场向电流（FACs）向黄昏移动，与离散极光模式的运动一致。我们的结论是，高分辨率和二维观测极光响应的地面ASI可以帮助估计上游前震瞬变的演变和传播及其对磁层-电离层耦合系统的重大影响，包括磁层压缩和电离层电流。
2018-03-27 physics.space-ph
Magnetic Storm-substorm Relationship and Some Associated Issues
撞击的太阳风及其磁场扰动了地球的磁层，并产生了磁暴和亚磁暴。在向南（向北）的IMF期间，地球的磁层膨胀（收缩）。结果表明，这些磁层的膨胀和收缩帐户的磁暴亚暴的关系，分叉的磁尾和θ极光的外观知之甚少。定量理论和计算与建议的模型一致的太阳风/IMF磁层耦合。中午前和中午后的磁层顶的凹痕，预计将出现在一个长期的强北IMF。磁层的收缩和膨胀积累了太阳风等离子体及其磁场。积累的能量被输送到极地地区，并造成极光活动加剧。
2005-02-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Investigating Magnetic Field Fluctuations in Jovian Auroral Electron Beams
本研究联合朱诺号UVS、JEDI和MAG数据，发现木星主极光区普遍存在小尺度磁场涨落和宽频带电子分布，表明波粒相互作用可能主导驱动木星极光过程。
2025-07-02 astro-ph.EP physics.space-ph
Effect of magnetospheric conditions on the morphology of Jupiter's UV main auroral emission, as observed by Juno-UVS
本研究利用Juno-UVS观测数据，通过新弧形探测技术分析木星紫外主极光发射（ME）形态随磁层状态的变化，发现ME尺寸变化与电流片磁场和磁层压缩相关，且其亮度分布与场向电流理论预期不符。
2024-04-08 astro-ph.EP physics.space-ph
Magnetosphere-ionosphere coupling in Jupiter's middle magnetosphere: computations including a self-consistent current sheet magnetic field model
本文考虑自洽计算的磁盘场结构对木星磁层-电离层耦合电流系统的影响。我们发现方位电流强度和磁场线的拉伸依赖于磁层-电离层耦合电流系统参数，即电离层Pedersen电导率和电离等离子体质量流出率。然而，总的来说，赤道磁场轮廓获得的是类似的内部区域中的那些先前使用的，使得电流是相同的顺序作为先前的解决方案使用一个固定的经验赤道磁场强度模型，虽然外部边缘场的电流盘的行为，以扭转外部区域中的场对准电流。我们还发现，虽然在内部区域的方位角电流是由热等离子体压力为主，一般被认为是在木星的情况下，使用一个现实的等离子体角速度配置文件实际上导致离心电流成为占主导地位的外磁层。此外，尽管磁层-电离层耦合电流系统参数的方位电流的强度的依赖性，在赤道平面的峰值场向电流的位置也发生变化，使得电离层的位置保持大致恒定。因此，它被发现，需要显着的变化来解释使用哈勃太空望远镜观察到的主要椭圆形位置的变化的离子等离子体盘的质量密度。
2011-08-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Origin of electron cyclotron maser-induced radio emissions at ultra-cool dwarfs: magnetosphere-ionosphere coupling currents
一些超冷的矮星发射出由电子回旋脉泽不稳定性产生的圆偏振无线电波。在太阳系中，这种无线电是从强极光磁场对准电流的区域发射出来的。因此，我们应用的想法开发木星的磁层，是一个很好的研究旋转为主的模拟在我们的太阳系中，快速旋转的UCD的情况下。我们解释的无线电发射的性质，从UCD显示，它会出现从电流产生的角速度剪切在快速旋转的磁场和等离子体，即由一个非常强大的模拟过程，导致木星的极光。这样的速度梯度表明，这些天体与其空间环境发生了重大的相互作用，导致强烈的极光发射。这些结果有力地表明，极光发生在我们太阳系以外的天体上。
2012-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Energy distributions of precipitating electrons in Jupiter's auroral regions from combined Juno/JADE and Juno/JEDI measurements
Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, Institut Origines, LAM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心，起源研究所，天体物理学与行星学实验室）；Laboratory of Planetary and Atmospheric Physics, STAR Institute, University of Liège（列日大学，STAR研究所，行星与大气物理实验室）；Université de Toulouse, CNRS, CNES, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie（图卢兹大学，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心，天体物理学与行星学研究所以）；Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE SUPAERO), Université de Toulouse（图卢兹大学，航空航天高级学院）；Weihai Institute for Interdisciplinary Research, Shandong University（山东大学，威海交叉科学研究院）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Space Science and Engineering Division, Southwest Research Institute（西南研究院，空间科学与工程部）
本研究利用Juno/JADE和JEDI数据，提出4-kappa分布模型，准确拟合木星六个极光子区域的沉降电子能谱，并揭示其能量沉积特性，为极光建模提供新框架。
2026-09-29 astro-ph.EP physics.space-ph
Formation and disruption of current filaments in a flow-driven turbulent magnetosphere
最近的观测表明，磁层是一个自然的复杂系统。极光弧、湍流对流和能量扰动的无标度分布等多尺度结构的共存缺乏统一的解释，尽管有充分的理由相信它们都源于共同的物理学基础。在本文中，我们表明，一个缓慢的，但湍流对流导致形成的多尺度电流丝让人想起极光弧。这个过程涉及到磁力线的随机洗牌和亚磁流体尺度上的磁能耗散之间的相互作用。当灯丝系统达到临界复杂程度时，局部电流中断会引发不同大小的能量释放雪崩，导致能量扰动、功率和事件持续时间的无标度分布。观察到长期记忆效应，由此细丝系统在每次雪崩后复制自己。结果支持经典级联和逆级联在磁层中同时发生的观点。在前者中，高雷诺数等离子体流通过连续的破裂分裂成湍流;在后者中，小尺度流涡与磁场的相互作用可以自组织成细长的电流丝和模仿亚暴的大尺度能量雪崩。
2010-08-17 cond-mat.stat-mech nlin.CG physics.flu-dyn
A Turbulent Heating Model Combining Diffusion and Advection Effects for Giant Planet Magnetospheres
观测到木星和土星磁层的离子温度从大约10到30个行星半径大幅增加。不同的加热机制已被提出来解释这样的观测，包括木星的加热模型的基础上磁流体湍流与通量管扩散。最近，基于平流的MHD湍流加热模型也被证明可以解释木星和土星的温度升高。我们进一步发展这个湍流加热模式，结合扩散和平流的影响。组合模型解决了物理一致性的要求，扩散应占主导地位的平流时，径向流速小，反之亦然，当它是大的。与观测结果的比较表明，以前的协议，使用平流模型，仍然是有效的更大的径向距离。此外，通过扩散的附加加热结果与较小径向距离的温度观测结果更好地一致。
2021-10-17 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
AuroraMag: Twin Explorer of Asymmetry in Aurora and Solar Wind-Magnetosphere Coupling
本文提出AuroraMag双小卫星任务概念，通过极轨双星同时观测南北极光X射线并进行粒子、磁场和温度就位测量，旨在首次系统研究太阳风-磁层耦合的半球不对称性。
2024-02-22 physics.space-ph
Scale size-dependent characteristics of the nightside aurora
我们已经确定的磁层电离层（M-I）耦合的时空特性，使用极光成像。一台地面全天成像仪测量557.7纳米极光发射，在固定位置进行长时间观测。我们报告了一个单一的夜侧极光事件（$\sim$ 22磁当地时间）之前的亚暴发病。为了确定的时空特性，我们进行了一个创新的分析的全天空成像电影（19分钟的持续时间，在3.31赫兹的图像），结合了二维空间快速傅立叶变换与时间相关性。我们发现一个规模大小依赖的变异性，最大的规模大小是稳定的时间尺度分钟，而小规模的大小是更多变的。当比较两个较小的时间间隔的不同类型的极光显示，我们发现他们的特点的变化。在事件的平均值的特性是在显着的协议与夜侧场向电流的时空特征在中度干扰的时间。因此，两个不同的电动力学参数的M-I耦合表现出类似的行为。这为系统行为的主张提供了独立的支持，该系统行为使用可重复的解决方案将能量和动量从磁层转移到电离层。
2017-06-06 physics.space-ph
Field Aligned Currents and Auroral Precipitation During the Terrestrial Alfven Wing State
本文利用MAGE模拟与AMPERE数据研究亚阿尔文速太阳风下地球阿尔文翼的场向电流生成机制及极光沉降，揭示其独特的磁地方时分布特征，并为系外行星极光研究提供新见解。
2025-05-07 physics.space-ph
Alternating north-south brightness ratio of Ganymede's auroral ovals: Hubble Space Telescope observations around the Juno PJ34 flyby
我们报告了哈勃太空望远镜从Ganymede轨道拖尾侧观测的结果，这些观测是在2021年6月7日Juno航天器飞越周围拍摄的。我们发现木卫三的南北极光椭圆在亮度上是交替的，因此面对木星磁层等离子体片的椭圆比另一个更亮。这表明，驱动木卫三极光的发电机是木卫三磁层北部和南部木星等离子体片的动量。木卫三与月球上方和下方的等离子体片的磁耦合导致了不对称的磁应力和电磁能通量，最终为极光加速过程提供了动力。在100秒的短时间尺度上，极光发射的时间变化没有明显的统计学意义。我们发现，几十毫瓦米$^{-2}$的电子能量通量所需的OI 1356 $\;$发射木卫三一个非常差的极光发射。
2022-08-18 astro-ph.EP physics.space-ph
Distinct Scaling Regimes of Energy Release Dynamics in the Nighttime Magnetosphere
基于时空分析的极地紫外线图像，我们表明，极光发射事件，启动赤道各向同性边界（IB）从一个随时间变化的经验模型，有系统的能量，功率，面积和寿命概率分布的幂律斜率较陡的事件，启动极向IB。低纬度组的事件包含一个独特的亚暴规模的扰动违反幂律行为的子群，而高纬度组的描述几乎完美的幂律统计在整个范围内的尺度研究。得到的结果表明，等离子体片的内部和外部的特点是在这些地区的不同物理暗示的突发能量耗散的标度制度有很大的不同。
2008-07-03 physics.space-ph
Searching for Saturn's X-rays during a rare Jupiter Magnetotail Crossing using Chandra
每隔19年，土星就会穿过木星的“拍打”磁尾。在这里，我们报告钱德拉X射线观测土星计划，以配合这种罕见的行星排列，并分析土星的磁层响应时，过渡到这个独特的参数空间。我们分析了Chandra上的高分辨率相机（HRC-I）于2020年11月19日，21日和23日拍摄的三个导演自由支配时间（DDT）观测结果，旨在寻找极光和/或圆盘发射。我们推断在克朗系统的条件下，通过看一致的软X射线太阳能通量数据从地球静止轨道业务环境卫星（GOES）和哈勃太空望远镜（HST）观测土星的紫外线（UV）极光发射。在这段时间内，土星-太阳-地球的大角度意味着大多数来自太阳面向地球一侧的耀斑不会影响土星。在我们的任何观测中，我们都没有发现土星盘或极光发射的显著探测。我们计算的3 $σ$上带的能量通量的土星在这段时间是0.9 - 3.04 $\times$ 10 $^{14}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$同意从以前的模拟磁盘排放的光谱通量。最后，我们讨论了这种不检测的影响，以及下一批X射线望远镜（如雅典娜和山猫任务概念）如何继续观察土星，提高空间和光谱分辨率，并增强灵敏度，以帮助我们最终解决土星显然难以捉摸的X射线极光背后的奥秘。
2021-06-09 astro-ph.EP physics.space-ph
Effect of transient solar wind pulses on atmospheric heating at Jupiter
在此之前，我们已经提出了第一个研究调查的响应木星热层的瞬态变化，太阳风动态压力，使用一个耦合的，方位对称的全球环流模型耦合一个简单的磁层模型。这项工作（Yates等人，2013年提交）描述了热层流动、动量源和磁层-电离层耦合电流对磁层瞬时压缩和膨胀的响应。本研究描述了热层加热、冷却和极光发射对上述瞬态事件的响应。我们发现，瞬态压缩和膨胀，在时间尺度<= 3小时，造成至少两个因素增加焦耳加热每单位体积。离子曳力显著地改变了热层中性粒子的动能，这取决于磁层是压缩还是膨胀。这些过程导致局部温度变化>= 25 K，热层中耗散的总功率增加约2000 TW。在极光过程中，瞬态压缩增加主要的椭圆形紫外线发射的一个因素~4.5，而瞬态膨胀增加这个主要的排放量由一个更温和的37%。这两种类型的瞬变事件的原因在主椭圆的位置，高达1度纬度的变化。
2013-12-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Response of the Jovian thermosphere to a transient `pulse' in solar wind pressure
木星热层在磁层-电离层耦合方面的重要性在磁层物理学中经常被忽视。我们提出的第一项研究，调查木星热层的响应瞬态变化的太阳风动态压力，使用一个方位对称的全球环流模型耦合到一个简单的磁层和固定的极光电导率模型。在我们的模拟中，木星磁层遇到太阳风冲击或稀疏区，随后被压缩或扩大。我们提出了随后的耦合电流，热层流动，加热和冷却条款，和极光这些瞬态事件的响应。瞬态压缩导致磁层-电离层耦合电流和热层与磁层之间的动量传递相对于稳态发生逆转。它们还导致焦耳加热速率至少增加两倍。离子曳力显著地改变了热层中性粒子的动能，这取决于磁层是压缩还是膨胀。局部温度变化出现在~ -45和175 K之间的压缩方案和~ -20和50 K的膨胀情况。扩展区域的向赤道流动开发后的压缩事件-我们讨论了这种行为对全球能量输送的影响。压缩和膨胀都导致热层中耗散或沉积的总功率增加约2000 TW。在极光过程中，瞬态压缩增加主椭圆形紫外线发射的4.5倍，而瞬态膨胀增加这个主要的排放量由一个更温和的37%。这两种类型的瞬变事件的原因在主椭圆的位置，高达1度纬度的变化。
2013-12-06 astro-ph.EP physics.space-ph
Radial transport and plasma heating in Jupiter's magnetodisc
从伽利略偏最小二乘数据导出的木星磁层的离子温度被观察到增加约一个数量级从10到40木星半径。这表明存在抵消膨胀等离子体的绝热冷却效应的热源。已经有不同的尝试来解释这种现象，包括基于通量管扩散的磁流体动力学（MHD）湍流加热模型[Saur，Astrophys. J. Lett.，602，L137，2004]。我们探讨了一种基于平流的交替湍流加热模型，类似于太阳风加热中常用的模型。伽利略磁强计（MAG）数据的频谱分析的基础上，我们发现，所观察到的MHD湍流可能提供所需的加热来解释一些等离子体温度的增加。这表明，平流是一个更合适的方式来描述径向传输的等离子体在木星磁层超过10木星半径。
2018-02-14 physics.space-ph
A Fresh Look into the Interaction of Exoplanets Magnetosphere with Stellar Winds using MHD Simulations
本研究利用 GAMERA MHD 代码模拟不同恒星与行星类型的星际磁场相互作用，并探讨了轨道距离与潮汐锁定对磁层-电离层系统总功率的影响。
2024-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Revealing the Spatial Distribution of Dust and Plasma Solitary Waves in Jupiter's Innermost Magnetosphere Using Juno Waves Observations
UCLA Department of Earth, Planetary, and Space Sciences（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系）；UCLA SPACE Institute（加州大学洛杉矶分校SPACE研究所）；University of Iowa, Department of Physics and Astronomy（爱荷华大学物理与天文学系）；Princeton University, Department of Astrophysical Sciences（普林斯顿大学天体物理学系）；Jet Propulsion Laboratory（喷气推进实验室）；Southwest Research Institute（西南研究院）
本研究借助朱诺号波探测数据，通过两阶段卷积神经网络分析，揭示了木星最内磁层中尘埃与等离子体孤波的空间分布，拓展了木星环的遥感认知。
2026-10-15 astro-ph.EP physics.space-ph
Mass supply from Io to Jupiter's magnetosphere
本文综述了木卫一向木星磁层供给等离子体物质的机制与稳定性，指出大气损失主要由等离子体相互作用驱动，并探讨了偶发环瞬态变化与火山活动之间尚不明确的触发关系。
2025-01-14 astro-ph.EP physics.space-ph
Revealing the dynamics of magnetosphere, atmosphere, and interior of solar system objects with the Square Kilometre Array
我们太阳系中的行星、卫星和小行星等天体是$\lesssim$ 10 GHz低频射电天文学中最亮的天体。我们太阳系天体的低频射电辐射在频谱、偏振、周期性和通量方面表现出各种观测特征。观测到的特征是探索天体磁层、大气层、表面甚至内部的必要探针。无线电发射的产生和传播理论将特征与嵌入环境中的基本物理相关联：例如，极光电子加速、电子感应加速器加速和大气动量转移。在这里，我们回顾了我们的太阳系机构的低频无线电发射的研究，揭示了一些突出的关键问题的动力学和演化的机构。为了解决未来使用平方公里阵列（SKA）进行观测的关键问题，我们对无线电发射的探测和成像进行了可行性研究。摘要中还提出了将SKA观测太阳系扩展到系外行星的可能性。
2023-03-14 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
X-rays from solar system objects
在过去的几年里，我们对太阳系内天体发射X射线的认识有了很大的提高。现在已知几个新的太阳系物体在能量低于2千电子伏的X射线中发光。除了太阳之外，已知的X射线辐射源还包括行星（金星、地球、火星、木星和土星）、行星卫星（月球、木卫一、木卫二和木卫三）、所有活跃的彗星、木卫一等离子体环（IPT）、土星环、地球和火星的日冕（外球面）以及日光层。钱德拉和XMM-牛顿X射线天文台的高分辨率X射线光谱学的出现对推进行星X射线天文学领域大有好处。X射线发射模型的建立、X射线产生的实验室研究以及截面的理论计算等方面的进展，都有助于我们理解太阳系天体产生X射线的过程。在木星和地球上，观测到极光和非极光圆盘X射线发射。X射线已经从土星的圆盘中被探测到，但没有令人信服的证据表明X射线极光已经被观察到。钱德拉首次对地球极光进行的软X射线（0.1- 2 keV）观测表明，它是高度可变的。来自木星、土星和地球的非极光X射线辐射，来自火星、金星和月球的圆盘以及土星环的辐射，主要是由太阳X射线散射产生的。来自彗星、日球层、地日冕和火星晕的X射线辐射的光谱特征非常相似，但它们似乎与木星极光X射线的光谱特征非常不同。来自伽利略卫星和IPT的X射线主要是由木星磁层粒子的撞击驱动的。本文综述了除太阳外的太阳系天体软X射线辐射的研究。
2010-12-06 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Enhanced Phase Space Diffusion due to Chaos in Relativistic Electron- Whistler Mode Wave Particle Interactions in Planetary Magnetospheres
电子和哨声模式波之间的混沌相互作用已被证明提供了一种机制，在相空间中增强扩散。俯仰角扩散与电子散射到损失锥中有关，从而为极光沉淀电子提供了一个来源。平行于背景磁场传播的单个哨声模波与电子发生共振，但这一过程不是随机的。第二个，方向相反的哨声波的存在下，先前已被证明引入系统的随机性，从而增强相空间扩散。在这里，我们概括以前的工作，包括相对论效应。完整的相对论洛伦兹方程数值求解，允许应用到更广泛的参数空间。我们认为参数缩放到内在的行星磁层，电子人口与“煎饼”的速度分布，即在速度空间中的大的各向异性。我们表明，扩散是迅速的，发生在几十个电子gyroperiods的顺序的时间尺度上，是强烈敏感的波的振幅，波的频率和垂直速度。使用旅行者1号的数据，我们给出了一个估计的哨声波振幅在木卫一环面在木星，并表明，两个哨声机制产生的俯仰角扩散高达10度，从最初的煎饼分布，毫秒的时间尺度。
2000-06-27 physics.space-ph
New Models of Jupiter's Magnetopause and Bow Shock through the Juno Prime Mission: Probabilistic Location, Shape, and Internally-driven Variation
利用多任务数据和贝叶斯MCMC方法，构建木星磁层顶与弓形激波的概率模型，揭示其更靠近木星且磁层顶呈极向扁平与晨昏不对称，并预测Juno轨道在磁鞘和太阳风中的时间占比。
2025-02-27 astro-ph.EP physics.space-ph
MeV electrons detected by the Alice UV spectrograph during the New Horizons flyby of Jupiter
2007年初，新视野号宇宙飞船在黄昏一侧飞越木星磁层。在这里，我们提出了一种新的方法来检测沿着新视野号轨道的高能电子：爱丽丝紫外光谱仪的背景计数率。能量>1 MeV的电子可以穿透Alice的薄铝外壳，与微通道板检测器相互作用，并产生与FUV光子无法区分的计数。我们提供了以航天器最接近木星为中心的11天期间与MeV电子通量成比例的Alice数据，并将其与PEPSSI仪器的电子数据进行比较。我们发现，一个太阳风压缩事件通过了航天器之前，它进入木星磁层。随后，在67 RJ处探测到磁层顶边界，表明磁层顶为压缩结构.三天后，当航天器位于木星下游35-90 R_J时，新视野号观测到一系列15个电流片交叉，所有这些都发生在模型预测的显著偏北方向，这意味着太阳风对木星磁层中部和外部的影响，甚至到径向距离小到~35 R_J。在1930 ~ 2100 LT之间半厚至少为7.4 R_J，在2200 LT附近突然减薄到约3.4 R_J。
2013-01-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Heating of the Solar Corona by Dissipative Alfven Solitons
太阳光球对流驱动了大量的耗散阿尔芬孤子（Alfvenon），这些孤子能将电子和离子加速到数百keV的能量，并产生X射线日冕。阿尔夫维农是无碰撞等离子体双流体方程的精确解，代表将对流驱动的电磁能通量转换为太空和天体物理等离子体中带电粒子的动能的天然加速器。它们的性质已经在磁层中得到实验验证，在那里它们将极光电子加速到数十keV。
2006-04-25 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Radial diffusion in corotating magnetosphere of Pulsar PSR J0737-3039B
PSR J 0737 $-$ 3039 A/B系统中与脉冲星B相关的丰富观测现象在许多方面类似于地球和木星磁层中观测到的现象，起源于风-磁层相互作用。研究了脉冲星B快共转磁层中自旋周期小于第三绝热周期的粒子动力学。我们表明，被困粒子偶尔经历大的径向变化的L-参数（有效径向距离）由于参数的相互作用的回转运动与大规模电场诱导的磁层的变形，在什么可以被称为电子感应加速器引起的扩散。脉冲星B磁层内的脉冲星A风中的粒子动力学受马蒂厄方程控制，因此参数不稳定轨道偶尔会被激活;粒子动力学本身并不是扩散性的。该模型解释了脉冲星B闭合场线上的高等离子体密度，以及观测到的食区比流体动力学模型预测的小几倍的事实。
2022-06-13 astro-ph.HE physics.space-ph
Low-Latitude Auroras: Insights from 23 April 2023 Solar Storm
本研究结合多航天器原位粒子数据与地磁观测，分析2023年4月印度Hanle观测到的低纬度红极光，明确极光未抵达印度，解释了其由极光卵高处发射及卵区向赤道微扩导致的成因，深化了对低纬度极光的认识。
2024-04-25 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
North-South Asymmetries in Earth's Magnetic Field: Effects on High-Latitude Geospace
太阳风磁层的相互作用主要发生在地球磁场的偶极分量占主导地位的高度。在这种相互作用中产生的扰动沿着磁场线传播，并与电离层-热层系统相互作用。在电离层高度，地球的磁场明显偏离偶极子。南北不对称的磁场意味着磁层电离层-热层（M-I-T）耦合在两个半球是不同的。在本文中，我们审查的主要差异，磁场在极地纬度，和后果，这些M-I-T耦合。我们专注于两个半球间的差异，被认为有最强的影响：1）在北半球和南半球的磁极和地理极之间的偏移的差异，和2）在磁共轭区域的磁场强度的差异。这些不对称性导致等离子体对流、中性风、总电子含量、离子外流、电离层电流和极光降水的差异。
2016-11-21 physics.space-ph
Extreme, transient bursts of energy in the auroral ionosphere. I. Predictive radar tracking
University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Mount Royal University（皇家山大学）；University of Western Ontario（韦仕敦大学）；Leibniz Institute of Atmospheric Physics, Kühlungsborn（吕讷堡莱布尼茨大气物理研究所）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文学与空间科学研究所）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）
本文提出一种基于ICE BEAR VHF雷达的Farley-Buneman波跟踪方法，通过匈牙利算法和卡尔曼滤波实现极光簇的关联与运动预测，并在2024年5月G5风暴中检测到约560 mV/m的极端电场爆发。
2026-09-14 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.plasm-ph
Extreme Solar Storm Reveals Causal Interactions in Space Weather
本研究提出信息论框架SolarAurora，利用1980-2024年数据揭示极端太阳风暴中跨强度的因果交互机制，并发现2024年5月北极极光空间因果模式，在预测该年5月及10月事件上准确度优于现有框架。
2025-07-27 astro-ph.EP physics.space-ph
Planetary magnetosphere evolution around post-main-sequence stars
伴随着对围绕白矮星和巨星运行的行星的越来越多的探测，是关于它们的物理历史和演化的问题，特别是关于它们的大气层的可探测性和可居住性的潜力。在这里，我们确定行星磁层的大小如何随着时间的推移，从主序结束到白矮星阶段，由于猛烈的风的红巨星和渐近巨星分支恒星。通过使用半解析公式，我们研究了行星类型，行星轨道和恒星宿主质量（1- 7 Msun）的整个相关相空间。我们发现，在巨分支阶段的某个时刻，行星的磁层总是会被压扁，除非行星的磁场强度至少比木星的当前值高两个数量级。我们还表明，恒星风和密度的时间变化产生的风冲压压力的净增加，并不允许磁层保持在任何时候的磁场强度小于10^{-5} T（0.1 G）。这种缺乏保护的现象暗示，目前可能适合居住的行星围绕着白矮星运行，以前可能是不适合居住的。
2021-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
A Multi-Model Ensemble System for the outer Heliosphere (MMESH): Solar Wind Conditions near Jupiter
本文提出MMESH多模型集合框架，融合多个太阳风模型与Ulysses、Juno原位数据，校正传播时间偏差并量化不确定性，用于更准确估计木星附近太阳风条件。
2024-02-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Radio occultations of the Io plasma torus by Juno are feasible
物质从木卫一的火山流入木卫一等离子体环，进入磁层，并沿着场线进入木星的上层大气，这一点还没有得到充分的了解。缺乏对木卫一等离子体环的空间和时间变化的观测，阻碍了对整个系统的理解。在这里，我们建议，无线电掩星的木卫一等离子体环的朱诺号航天器可以测量等离子体密度在木卫一等离子体环。我们发现，在木卫一等离子体环（冷环，带状，和暖环）的三个区域中的每一个的等离子体的视线柱密度可以测量的不确定度为10%。我们还发现，在这三个区域中的每一个描述等离子体密度的空间变化的尺度高度可以测量类似的不确定性。这种观测将足够精确，以支持对木星磁层中等离子体流动的系统级研究。
2017-01-27 astro-ph.EP physics.space-ph
Short-Timescale Spatial Variability of Ganymede's Optical Aurora
本文利用Keck I/HIRES高节奏观测木卫三极光，揭示其亮度半球差异，并据此约束日照下H$_2$O升华大气的快速坍缩。
2024-09-09 astro-ph.EP physics.space-ph
The Solar and Geomagnetic Storms in May 2024: A Flash Data Report
本研究量化了2024年5月由AR 13664引发的强太阳与地磁风暴，该活动区产生多次X级耀斑和ICME，导致Dst指数降至-412 nT，并重建了极光边界，确认了电离层密度的全球增强。
2024-11-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
On one effect of coronal mass ejections influence on the envelopes of hot Jupiters
现在确定的是，热彗星有广泛的气体（电离层）信封，扩大远远超出了洛希瓣。这些包层与行星的结合力很弱，受到恒星风波动的强烈影响。此外，热彗星靠近母星，因此星风的磁场是一个重要因素，决定了它们的磁层结构。与此同时，对于一个典型的热木星，恒星风等离子体的速度，在大气层周围流动，接近阿尔文速度。这将导致恒星风参数的波动（密度、速度、磁场），这可能会影响热木星周围弓形激波的形成条件，即：e.以将流动从亚阿尔芬模式切换到超阿尔芬模式并返回。本文根据三维MHD数值模拟结果，证实了在热木星包层中，即在星风的Alfvén点附近，在日冕物质抛射的作用下，弓形激波的消失和出现都是可能的。该论文还表明，这种效应可以影响热木星的观测表现，包括光谱能量部分的光度。
2019-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Effect of a magnetosphere compression on Jovian radio emissions: in situ case study using Juno data
本研究利用Juno数据，通过案例研究证明磁层压缩会激活木星新射电源，其中宽带千米波辐射几乎即时响应，而十米波和窄带千米波辐射的激活存在延迟或发生在膨胀阶段。
2023-08-10 astro-ph.EP physics.space-ph
