Magnetohydrodynamic with embedded particle-in-cell simulation of the Geospace Environment Modeling dayside kinetic processes challenge event
利用嵌入粒子网格的MHD模型（MHD-EPIC）对2015年11月18日01：50-03：00 UT发生的地球空间环境模拟（GEM）昼侧动力学过程挑战事件进行了研究。在MHD-EPIC模拟中，向阳面磁层顶被PIC程序覆盖，这样向阳面重联就能得到正确的处理。我们将穿越磁层顶的磁场和等离子体剖面与MMS 3卫星的观测结果进行了比较。大多数变量匹配的观测以及在磁层，磁鞘，并在电流片交叉。的MHD-EPIC模拟产生的磁通绳，我们证明，一些磁场和等离子体的功能观察到的MMS 3航天器可以再现的磁通绳交叉事件。我们使用一个算法来自动识别的重联网站从模拟结果。事实证明，在磁层顶通常有多条X线。通过对X线位置的追踪，我们发现X线端点的典型移动速度约为70 km/s，这一速度高于地面观测，但仍与地面观测相当。
2020-01-13 physics.space-ph
Hybrid simulations of the cusp and dayside magnetosheath dynamics under \ quasi-radial interplanetary magnetic fields
在准径向行星际磁场（IMF）下，前震湍流可以对磁鞘和尖点产生影响，这取决于准平行激波的位置。我们进行三维模拟地球的日侧磁层使用混合代码HYPERS，并比较向北和向南的准径向IMF配置。我们研究了北尖点附近区域的磁场位形、磁鞘中的涨落和等离子体。在向北IMF与地球的$B_x$，有一个随时间变化的等离子体耗尽层的北部尖点外。在向南的IMF情况下，前震湍流和高速喷流的影响，加上磁层顶重联，可以导致强烈的密度增强的尖点。
2022-10-06 physics.space-ph
Magnetohydrodynamic simulation of the interaction between two interplanetary magnetic clouds and its consequent geoeffectiveness: 2. Oblique collision
利用2.5维理想磁流体动力学（MHD）模型，在日球纬向面上对多个磁云（MC）间的行星际耦合进行了数值研究。行星际直接碰撞（DC）/斜碰撞（OC）是由两个MC的初始传播方向相同或不同引起的。这里，与DC的结果相比，探索了OC（Xiong等人，2007年）。因此，在行星际传播过程中，慢MC 1和快MC 2都从不同的日光层纬度注入，形成复合流。在斜碰撞过程中，MC 1和MC 2发生相反的偏转。它们的偏转角$|δθ_1|$和$|δθ_2|$不断增大，直到两个MC驱动的激波阵面合并成一个更强的复合激波阵面。当两个MC的初始喷发处于适当的角度差时，$|δθ_1|$、$|δθ_2|$和总偏转角$Δθ$（$Δθ= |δθ_1| + |δθ_2|$）达到其相应的最大值。此外，随着MC 2初始速度的增加，OC增强，且$δθ_1$的增强对$δθ_2$的敏感性更高。$|δθ_1|$通常远小于$|δθ_2|$，而$|δθ_1|\simeq|δθ_2|$的不寻常情况仅发生在极端暴力的OC中。但由于MC体的弹性缓冲碰撞，这种偏转将逐渐接近渐近程度。因此，在研究连续日冕物质抛射（CME）的行星际相互作用的演化和地球效应时，应考虑由于OC引起的偏转。
2009-05-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Geoeffectiveness of Interplanetary Shocks Controlled by Impact Angles: Past Research, Recent Advancements, and Future Work
本文综述了行星际激波撞击角控制地磁效应的研究进展，总结Oliveira和Samsonov（2018）以来的新成果，并为未来研究提出建议。
2023-04-17 astro-ph.EP physics.space-ph
Characterization of Magnetic Flux Contents for Flux Transfer Events and its Implications for Flux Rope Formation at the Earth's Magnetopause
本文利用MMS卫星的GS重建和SuperDARN观测，表征磁层顶FTE磁通量绳的环向与极向磁通量，并将其与电离层重联通量对比，以揭示磁通量绳的形成机制。
2023-09-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Fluctuations in the interplanetary electric potential and energy coupling between the solar-wind and the magnetosphere
我们利用太阳自转平均地磁指数ap和各种太阳风等离子体和场参数的四个太阳活动周20-23。我们进行分析，以寻找一个最好的耦合功能，在27天的时间分辨率。利用这些数据在不同阶段的太阳活动（增加包括最大/减少包括最小）的回归分析，我们建议行星际电势的时间变化是一个更好的耦合函数的太阳风-磁层耦合。我们推测，磁层顶行星际电势的快速变化可能会增强重联率和从太阳风到磁层的能量转移。目前正在研究行星际势涨落影响太阳风-磁层耦合的可能机制。
2013-12-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Impact of the Out-of-Plane Flow Shear on Magnetic Reconnection at the Flanks of Earth's Magnetopause
本研究利用动理学模拟探讨了面外流剪切对地球磁层顶侧翼非对称磁重联的影响，发现其能提高重联率和能量转换率，且昏侧效应强于晨侧。
2024-09-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetohydrodynamic simulation of coronal mass ejections using interplanetary scintillation data observed from radio sites ISEE and LOFAR
行星际闪烁（IPS）是探测行星际空间日冕物质抛射（CME）的有效工具。全球磁流体动力学（MHD）模拟的日光层，这通常是用来预测的CME的到来和地理有效性，可以改善使用IPS数据。在这项研究中，我们展示了一个MHD模拟，包括IPS数据从多个站，以改善CME建模。2017年9月9日至10日发生的CME是在2017年9月10日至12日期间使用名古屋大学空间地球环境研究所（ISEE）的低频阵列（LOFAR）和IPS阵列进行观测的，因为它们通过内日光层进行跟踪。我们模拟CME的传播使用全球MHD模拟，SUSANOO-CME，其中CME被建模为spheromak，和IPS数据合成的模拟结果。MHD模拟表明，日冕物质抛射在行星际空间合并，形成了复杂的IPS g级分布的天空地图。我们发现，与仅从ISEE站点拟合这些模拟时的测量结果相比，最适合LOFAR和ISEE数据的MHD模拟提供了更好的CME重建以及对其到达地球的更好预测。在本研究中，更多的IPS数据从多个站在不同的地方时间，可以帮助重建的全球结构的CME，从而改善和评估CME的模拟。
2022-09-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Time-Varying Magnetopause Reconnection during Sudden Commencement: Global MHD Simulations
响应于太阳风动压增强，磁层的压缩产生强烈的电离层信号和地面磁场的急剧变化，称为突然开始（SC）。虽然这种压缩也与电离层极冠的收缩有关，但由于磁尾重连的触发，昼侧重连的任何变化的影响都不太清楚，这是充分理解系统响应的关键组成部分。在这项研究中，我们探讨了随时间变化的性质，白天耦合SC进行全球模拟使用Gorgon MHD代码，并影响磁层与一系列行星际冲击具有不同的参数。我们确定的位置和演变的重连区域在每种情况下的冲击传播通过磁层，发现强烈增强的昼侧重连率和迅速扩大的昼侧极冠之前，最终触发尾部重连。这种影响渗透到各种IMF的取向，和重连率是最增强的事件与较高的动压。我们解释了这一点，通过重复的模拟与一个大的显式电阻率，显示压缩的磁鞘等离子体附近的传播冲击波前允许更大的强度和在不同的位置上的昼侧磁层顶比在典型的太阳风条件下的重连。结果表明，在严重空间天气事件发生期间，昼侧耦合的动态行为可能使重联的稳定模型不准确。
2022-03-26 astro-ph.EP physics.comp-ph physics.geo-ph
Magnetohydrodynamic simulation of the interaction between two interplanetary magnetic clouds and its consequent geoeffectiveness
利用2.5维理想磁流体动力学（MHD）模型，在日球纬向平面内对行星际多重磁云（Multi-MC）进行了数值研究。慢MC 1和快MC 2都是以不同的时间间隔先后出现在日球赤道上。两个MC的耦合可以看作是两个系统之间的综合相互作用，每个系统都包括一个MC体和它的驱动冲击。MC 2驱动激波和MC 2体依次参与与MC 1体的相互作用。动量从MC 2转移到MC 1。在MC 2驱动冲击波阵面通过后，MC 2体的推动阻止了先前被MC 2驱动冲击波压缩的MC 1介质中的磁场线的恢复。MC 1体受到前方环境太阳风最猛烈的压缩，MC 2驱动激波持续穿透MC 1体，MC 2体在MC 1尾边界处持续推挤。随着进化的进行，MC 1体受到越来越大的压缩，其原本脆弱的磁弹性变得越来越硬。当累积弹性能平衡外部压缩时，存在一个最大压缩系数。对于多MC的地球有效性，演化阶段是一个主导因素，而碰撞强度是一个次要因素。每个MC的磁弹性、磁螺旋度以及彼此之间的压缩是行星际多MC形成、传播、演化及其地球效应的关键物理因素。
2009-04-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetohydrodynamic Simulation of the Interaction between Interplanetary Strong Shock and Magnetic Cloud and its Consequent Geoeffectiveness 2: Oblique Collision
利用2.5维磁流体动力学（MHD）模型，在日球纬向面上对行星际“激波追上磁云（MC）”事件进行了数值研究。激波与MC的行星际直接碰撞（DC）/斜碰撞（OC）是由它们的初始传播方向相同或不同引起的。对于日冕中的径向爆发MC和激波，它们的方位仅分别由它们的日面位置决定。与DC \citep{Xiong2006}中的结果进行了对比研究。冲击波阵面表现为光滑的圆弧。MC的相食部分沿其法线方向被激波阵面高度压缩。当激波逐渐传播到前面的MC体时，最剧烈的相互作用被转移到侧面，伴随着MC的角宽度显著变窄。在激波穿透MC的过程中，MC体和激波远日点同时发生相反的偏转。在冲击波通过后，MC恢复到其扁球形形态。随着MC激波起始间隔的减小，1AU处的激波锋面穿过MC体，并导致MC激波复合物最大地球有效性纬度的变化趋势相同。无论地震方位如何，在地震强度很强的情况下，地震穿透最大地质效应的位置都在MC核附近。MC的初始爆发和超越激波之间的适当角度差导致MC体的最大偏转。激波强度越大，偏转角越大。MCs与其他扰动的相互作用可能是行星际日冕物质抛射（ICME）偏转传播的原因之一。
2009-04-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Validation of Coronal Mass Ejection Arrival-Time Forecasts by Magnetohydrodynamic Simulations based on Interplanetary Scintillation Observations
日冕物质抛射（CME）对空间环境造成各种扰动，因此预测其到达时间是非常重要的。然而，预报精度受到行星际空间CME观测的限制。本文研究了基于行星际闪烁（IPS）观测的三维（3D）磁流体动力学（MHD）模拟预测日冕物质抛射到达地球时间的准确性。在这个系统中，日冕物质抛射被近似为具有各种初始速度的球峰。10 MHD模拟与不同的CME初速度进行了测试，并从每个模拟运行得到的密度分布进行了比较，由空间地球环境研究所（ISEE），名古屋大学的IPS观测数据。选择与IPS数据最接近一致的模拟运行的CME到达时间作为预测时间。然后，我们使用12个晕CME事件验证这个预测的准确性。基于IPS的MHD预测的平均绝对到达时间误差约为5.0 h，这是迄今为止验证的最准确的预测之一，而没有IPS数据的MHD模拟的平均绝对到达时间误差约为6.7 h，其中初始CME速度来自白光日冕图像。这表明，同化IPS数据到MHD模拟可以提高CME到达时间预报的准确性。平均预测到达时间早于实际到达时间。这些早期的预测可能是由于高估了球标中的磁场和/或低估了背景太阳风的拖曳力，后者可能与低估CME的大小或背景太阳风密度有关。
2020-12-23 astro-ph.SR 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
Magnetohydrodynamic Simulation of the Interaction between Interplanetary Strong Shock and Magnetic Cloud and its Consequent Geoeffectiveness
利用2.5维磁流体动力学（MHD）模型，在日球纬向平面内对观测到的“激波追上磁云（MC）”事件进行了数值研究。单个MC的模拟结果表明，MC旅行与恒定的整体流速。MC被注入非常强的固有磁场，在环境流中，并迅速扩大的大小最初。因此，MC的直径以渐近速度增加，而其角宽度逐渐收缩。同时，模拟了一个典型的MC和一个强的快激波从内边界产生并沿日球赤道传播的过程，两者之间相隔一定的距离。结果表明，激波首先追上前一个MC，然后穿过MC，最后与MC驱动的激波合并成一个更强的复合激波。激波阵面在行星际空间和MC体中的形态分别表现为中心凹状和光滑圆弧状。磁场的压缩和旋转是产生大磁暴的有效机制。MC被超车冲击高度压缩。间接地说，受MC影响的附带冲击波的传播时间取决于它们开始的时间间隔。当冲击波进入前一个MC核时，其最大的地球效应值也得到了相应的简化分析模型的一定程度的证实。用$Dst$指数进行量化，具体结果表明，单个MC的地质有效性大大增强，最大值增加80%。
2009-04-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Interplanetary Magnetic Field Control of PolarIonospheric Equivalent Current System Modes
分析了不同电离层等效电流模式对行星际磁场（IMF）分量By和Bz变化的响应。每个模式包括一个固定的空间模式，其幅度随时间变化，由表面测量的磁场方差的逐月经验正交函数分离确定。在这里，我们专注于先前已被确定为DPY，DP 2，NBZ和DP 1的四组模式。我们导出了每个模态集与IMF（B $_{y}$）或（B $_{z}$）之间的互相关联函数，其滞后范围为-10到+600分钟，相对于弓形激波头部的IMF状态。对于所有四组模式，平均相关性可以通过对IMF分量的最多三个线性响应的总和来再现，每个线性响应以不同的滞后为中心。这些被解释为统计电离层磁层顶合并（15- 20分钟滞后）和磁尾重联（60分钟滞后）和IMF的持久性的反应。在模态集中，NBZ和DPY是从给定IMF分量最可预测的，而DP 1（亚暴分量）是最不可预测的。IMF解释的模式变化的比例增加了较长的滞后，被认为是指示亚暴的电导率反馈。总之，我们确认这些模式的假设的物理基础，并量化其多个重新配置的时间尺度。
2021-08-03 physics.space-ph
The response of the terrestrial bow shock and magnetopause of the long term decline in solar polar fields
地球磁层顶的位置及其距太阳的距离不仅取决于决定其形状的太阳风动压和行星际磁场，而且还取决于太阳风与磁层相互作用过程的性质。地球MP和弓形激波（BS）的距离也决定了地球磁场在向阳面进入近地空间的范围，并对空间天气有重要影响。然而，由于国际货币基金组织的方向不对称很难解释，因此在估计MP或BS的程度时，几乎不可能偏向任何特定模型。因此，在1975年1月至2016年12月期间，数值和经验模型都被用来估计BS和MP的距离以及MP形状，涵盖太阳周期21-24。计算的MP和BS的距离已被发现稳步增加，在过去的二十年中，自~1995年以来，跨越太阳活动周23和24。这种增加的趋势与先前报告的太阳极地磁场和太阳风微湍流水平长期稳定下降的研究结果一致。本研究，因此，突出了地球磁层的长期全球变化在太阳和太阳风活动的响应，通过详细研究的范围和形状的地球MP和BS在过去的四个太阳活动周期，一个时期跨越过去四十年。
2017-09-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Transport and entry of plasma clouds/jets across transverse magnetic discontinuities: Three-dimensional electromagnetic particle-in-cell simulations
在本文中，我们使用三维电磁粒子模拟的小拉莫尔半径等离子体云/射流与横向非均匀磁场的相互作用，典型的切向不连续的平行几何形状。模拟设置对应于一个理想化的，但相关的，磁层配置可能会被观察到在磁层顶在行星际磁场向北方向。的数值模拟是适应于研究的动力学效应和它们的作用上的运输和进入本地化的等离子体射流类似于那些确定内的地球的磁鞘传播向磁层顶。模拟揭示了形成的极化电场内的等离子体云，使其向前运输和进入横向磁场的主要散装。当磁垒的高度不超过某一临界阈值时，射流能够穿透过渡区。否则，沿注入方向的前向输运在完全穿透磁层顶之前停止。此外，射流被推回并同时在垂直于磁场的平面中偏转。我们的模拟证据的物理过程主张以前的理论模型的脉冲渗透和实验室实验中发现。
2016-06-02 physics.space-ph
Soft X-ray imaging of Earth's dayside magnetosheath and cusps using hybrid simulations
本研究使用混合模拟探究准径向行星际磁场下日侧磁鞘和极尖区的软X射线成像，发现动力学结构在高节奏成像中可见，但当前仪器可能无法分辨。
2023-05-16 physics.space-ph
The local dayside reconnection rate for oblique interplanetary magnetic fields
在全球磁层模拟中，我们分析了不同行星际磁场（IMF）方向下昼侧磁层顶磁重联的局部特性。迄今为止，这是不实际的，因为它是难以定位的重联发生斜IMF，但新的技术使之成为可能。方法是识别磁分离器，即分离不同磁拓扑的四个区域的曲线，这些曲线映射了重联X线。平行于X线的电场是局部重联率。我们将结果与一个简单的局部二维非对称重联模型进行了比较。要做到这一点，我们发现等离子体参数，本地驱动重联在磁鞘和磁层中的平面垂直于X线在大量的点沿X线。全球磁流体动力学模拟是从三维块自适应，树太阳风Roe-type逆风计划（BATS-R-US）代码与统一的电阻率，虽然这里描述的技术是可扩展的任何全球磁层模拟模型。我们发现，预测的本地重连率规模以及与所有模拟的测量值，由于南向IMF几乎是准确的。然而，绝对的预测不同的一个未定的比例常数，其幅度增加的国际货币基金组织的时钟角度从南向北的变化。我们还显示了类似的缩放协议在模拟斜向南IMF和偶极子倾斜。目前的结果将是一个重要的组成部分，充分了解本地和全球性的白昼重联。
2016-04-28 physics.space-ph
Geoelectric Field Caused by Flux Transfer Events in an Ionosphere-Coupled Vlasiator Simulation
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；CSC – IT Center for Science（芬兰IT科学中心）；University of Bergen（卑尔根大学）；LPC2E, CNRS/CNES/University of Orléans（奥尔良大学）；CIRES, University of Colorado at Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Space Science Institute（太空科学研究所）；Finnish Meteorological Institute（芬兰气象研究所）；Air Force Research Lab（空军研究实验室）
本文通过Vlasiator模拟研究磁流体转移事件对地磁电场的影响，揭示了三维磁性零点对磁通量绳分割的作用及磁力线重定向机制。
2026-02-02 physics.space-ph
Three Dimensional Simulations of Solar Wind Preconditioning and the 23 July 2012 Interplanetary Coronal Mass Ejection
预测日冕的大规模喷发及其在行星际空间的传播仍然是太阳物理学和太阳物理学研究中的一个突出挑战。在这篇文章中，我们描述了三维磁流体动力学模拟的内部日光层导致并包括极端行星际日冕物质抛射（ICME）的2012年7月23日，使用代码PLUTO开发。模拟驱动使用卡林顿旋转2125和2126的日冕模型的输出，并在初始条件的不确定性，能够重现7月23日ICME的可比规模的事件，在1天文单位具有类似的速度和密度分布。发射时间的这一事件，然后改变关于最初的7月19日ICME和太阳风预处理的影响被认为是显着的事件，这种规模和减少在一个时间窗口符合的弹道填充耗尽日光层部门。这些结果表明，7月23日的ICME基本上没有受到之前事件的影响，但如果它在7月19日事件发生的时间更近，它会经历更低的阻力，那么它会走得更快。我们讨论这个系统的研究太阳风预处理的背景下，空间天气预报。
2020-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Drift Orbit Bifurcations and Cross-field Transport in the Outer Radiation Belt: Global MHD and Integrated Test-Particle Simulations
外磁层中的高能粒子通量对建模工作提出了重大挑战，因为它们可以随太阳风驱动条件的变化而变化几个数量级。在这篇文章中，我们展示了通过全球MHD模拟传播测试粒子的能力，达到高精度，并使用它来映射与相对论电子进行漂移轨道分叉（DOB）相关的交叉场径向输运。模拟预测DOB主要发生在磁层顶损失锥的地球半径内，并且对于南行星际磁场方向和北行星际磁场方向出现显著不同。第二个不变的变化表现为一个辍学的粒子通量与俯仰角接近90 $^\circ$，并表明DOB是一个原因的蝴蝶俯仰角分布在夜间部门。对流电场，不包括在以前的DOB的研究，被发现有显着的影响所产生的长期运输，和磁层顶和大气的损失被确定为一个潜在的方法，将DOB内福克-普朗克运输模型。
2021-09-04 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.comp-ph
Residual energy of magnetohydrodynamic shocks
本文推导了MHD激波跳跃的剩余能量方程，发现快模激波具有正剩余能量，并利用141个行星际激波观测验证了垂直激波的简化形式，提出正剩余能量可作为快模激波的识别标志。
2025-09-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Acceleration of Solar Energetic Particles by the shock of Interplanetary Coronal Mass Ejection
行星际日冕物质抛射（ICME）激波是加速粒子的重要因素，对太阳高能粒子（SEP）事件有重要贡献。我们进行了磁流体动力学粒子在细胞（MHD-PIC）模拟ICME冲击，以了解加速机制。这些激波在阿尔夫维尼奇马赫数和磁场方向（平行\准垂直）上都不同。我们发现，扩散冲击加速（DSA）起着重要的作用，加速粒子在平行ICME冲击。相比之下，冲击漂移加速度（SDA）在准垂直冲击中起着关键作用。高马赫数的激波被认为能更有效地加速粒子。我们的模拟结果表明，背景湍流和局部粒子速度分布周围的冲击可以间接暗示的加速机制。我们的研究结果还指出了一些可能的\textit{in situ}观察，可以验证我们的理解的主题。
2021-10-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Propagation Characteristics of Two Coronal Mass Ejections From the Sun Far into Interplanetary Space
日冕物质抛射（CME）从太阳到行星际空间的传播由于观测有限而没有得到很好的理解。在这项研究中，我们研究的传播特性的两个地球有效的日冕物质抛射，这发生在2005年5月6日和13日，分别。观测到与这两次日冕物质抛射相关的重大日光层后果，包括地球和赤道的行星际日冕物质抛射（ICME）、行星际激波、长持续时间的II型射电爆发和强烈的地磁暴。我们使用日冕观测SOHO/LASCO，长时间的II型爆发的频率漂移，在地球和地球的原位测量，和磁流体动力学（MHD）的传播观察到的太阳风扰动在1 AU跟踪CME从太阳远远进入行星际空间。我们发现，这两个CME都经历了一个重大的减速1 AU，此后逐渐减速时，他们从地球传播到深行星际空间，由于与周围的太阳风的相互作用。结果还表明，这两个CME相互作用在遥远的行星际空间，即使他们在太阳上的发射时间很好地分开。每种情况下的强烈地磁暴是由CME前方的南向磁场引起的，强调了鞘区在地磁暴产生中的关键作用，尽管对于第一种情况，有一个共转的相互作用区。
2017-02-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Electron dynamics in small magnetospheres: insights from global fully-kinetic plasma simulations of planet Mercury
水星拥有一个小但高度动态的磁层，其中电子的作用和动力学仍然在很大程度上未知。我们的目标是模拟全球动态的太阳风电子撞击水星的磁层。特别相关的是当地的加速过程和全球环流模式。这项工作的目标是追求通过三维的，完全动力学粒子在细胞模拟建模的相互作用的太阳风与Hermean磁层。这种方法允许一个自洽的表示等离子体动力学从大行星尺度下的电子动力学规模。数值模拟使用两种不同的太阳风条件：纯北或纯南行星际磁场方向。我们发现，高等离子体电流（几个$μ$ A/m ~ 2的顺序）流动的磁层边界（弓形激波和磁层顶）由电子为主。这个电流是由我们的模型中解决的小尺度电子物理驱动的。此外，我们观察到强烈的电子加速高达几十keV的后果时，行星际磁场是指向南方的磁重联。这些高能电子部分被困在行星的偶极磁场中，主要是在夜面。最后，通过研究电子在我们的模拟沿水手10号和BepiColombo第一次水星飞越轨迹的分布，我们建议，这两个航天器观察到这种充满活力的准捕获电子人口最接近的方法。
2022-04-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
The first observable in-situ evidence of Alfvenic turbulence in shock-sheath
行星际空间中日冕物质抛射（CME）的动力学演化产生了高度湍流、压缩和加热的激波鞘。这一区域为研究小尺度下的湍流涨落提供了独特的环境，并为揭示湍流耗散和等离子体加热的物理机制提供了机会。磁化等离子体中的湍流如何控制空间和天体物理等离子体中的能量输运过程是21世纪一个具有吸引力和挑战性的开放性问题。文献讨论了三种类型的不可压缩磁流体动力学（MHD）冲击的磁声（快），阿尔文（中间），和声波（慢）。磁声激波是行星际介质中最常见的激波。然而，阿尔文激波至今尚未在行星际空间被发现。事实上，这些质疑是在理论基础上提出来的。在这里，我们展示了第一个可观察到的Alfvenic湍流激波鞘在1 AU的现场证据。这项研究在行星际空间等离子体、其与行星等离子体和天体物理等离子体的相互作用等领域具有重要意义。
2018-10-14 physics.space-ph
Forward modelling to determine the observational signatures of white-light imaging and interplanetary scintillation for the propagation of an interplanetary shock in the ecliptic plane
最近的行星际闪烁（IPS）和立体日光层成像仪（HIs）的协调观测是重要的，连续跟踪整个行星际空间的太阳爆发的传播和演变。为了更好地理解这两种遥感技术的观测特征，本文利用一个新建立的多尺度数值模式，对行星际大尺度扰动的磁流体动力学和微尺度电子密度涨落的无线电波散射进行了耦合研究。然后将该模型应用于黄道面内行星际激波传播的情况。冲击波一旦进入HI的汤姆逊散射球，HI几乎看不见。东西半球光学图像的不对称性表明激波的传播偏离了日地线。同时，强烈依赖于局部电子密度的IPS信号对激波前缘下游的密度空腔不敏感。当IPS射线路径穿过该空腔（或激波鼻）时，可以记录激波侧面（或鼻）处的单个速度分量;当IPS射线路径穿过激波鼻和该空腔之间的鞘时，可以检测鞘和侧面处的两个速度分量。此外，一旦冲击波阵面接触IPS射线路径，该IPS信号的不规则源处的导出位置和速度连同冲击波的径向和恒定传播的假设可以用于估计冲击波阵面在HI视场的伸长中的稍后出现。正演模拟的综合测量结果有助于通过反演方法从实际观测数据中推断出日冕物质抛射的原位性质。
2010-08-13 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Random Walk and Trapping of Interplanetary Magnetic Field Lines: Global Simulation, Magnetic Connectivity, and Implications for Solar Energetic Particles
磁场线的随机游走是理解磁场的连通性如何影响带电粒子的空间输运和扩散的重要组成部分。当太阳高能粒子（SEP）远离近太阳源传播时，它们与波动的磁场相互作用，这改变了它们的分布。我们开发了一种形式主义，其中的微分方程描述的场线随机游走包含由于本地化的磁位移和非随机贡献的大规模扩张的影响。我们使用这种形式主义与全球磁流体动力学模拟的内日球层太阳风，其中包括一个湍流传输模型，估计扩散传播的磁场线，起源于不同地区的太阳大气。我们首先使用这个模型来量化1 au的场线扩展，从局部太阳源区域开始，并找到约20° - 60°的均方根角扩展。在第二种情况下，我们使用该模型来估计在1天文单位观测到的场线可能起源的源区的大小，从而量化磁连通性计算中的不确定性;角度不确定性估计为约20°。最后，我们估计了平行距离，即，起源于磁岛的磁场线能够被强烈地捕获在附属结构中的日心距离。我们强调板状波动的关键作用，在更大的日心距离的过渡，更扩散的运输。
2020-11-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Quantifying the Propagation of Fast Coronal Mass Ejections from the Sun to Interplanetary Space Combining Remote Sensing and Multi-Point in-situ Observations
为了全面了解太阳日冕物质抛射（CME）向1 au以上深行星际空间的传播和演化过程，我们对第23太阳活动周的7个CME进行了运动学分析。这些事件需要有协调一致的日冕观测、行星际II型射电爆发以及在地球和近地天体的多点现场测量。一个毕业的圆柱壳模型，一个没有自由参数的分析模型和磁流体动力学模型被用来推导CME运动学在太阳附近，量化的CME/冲击波在太阳-地球空间的传播，并连接在地球和地球的原位签名，分别。我们发现，每一个7 CME驱动的冲击经历了一个重大的减速之前，达到1天文单位，此后传播从地球到更大的距离逐渐减速。得到的CME/冲击波传播轮廓为每种情况下是大致一致的所有的数据，这验证了简单的分析模型的有用性CME/冲击波传播在日光层。对CME运动学的统计分析表明，CME越快，减速越大，1 au内减速时间越短。其中几次事件的磁暴主要是由鞘区向南的磁场引起的。特别是，CME驱动的冲击和前面的喷出物之间的相互作用显着增强了预先存在的向南磁场，并引起了严重的复杂的磁暴。
2019-08-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Interplanetary spread of solar energetic protons near a high-speed solar wind stream
我们研究了嵌入在慢速太阳风中的高速太阳风流如何影响太阳高能质子在行星际空间的传播。为了模拟高能质子，我们使用了最近开发的粒子输运代码，该代码通过以随机方式求解聚焦输运方程来计算日光层中的粒子分布。粒子在含有CIR的太阳风中传播，CIR由日光层磁流体动力学模型EUHFORIA产生。我们研究了四种情况下，我们假设一个4兆电子伏的质子均匀分布在不同的区域在模型的内边界的三角洲注入。这些源区域具有相同的大小和形状，但在经度上彼此偏移，因此磁性地连接到不同的太阳风条件。沿选定的IMF线的强度和各向异性的配置文件变化强烈，根据不同的太阳风沿场线遇到的条件。穿过冲击边界CIR的IMF线显示了加速粒子群的形成，反向冲击波是比正向冲击波更有效的加速器。此外，我们表明，粒子强度分布的纵向宽度可以增加，减少，或保持不变的日射径向距离，反映了潜在的IMF结构。最后，我们展示了如何在冲击波和压缩的国际货币基金组织在CIR变形的三维形状的颗粒分布在这样一种方式，注射轮廓的原始形状丢失的IMF的偏转。
2019-03-21 physics.space-ph
Characterizing the ionospheric current pattern response to southward and northward IMF turnings with dynamical SuperMAG correlation networks
我们的特点是安静的时间（没有亚暴或风暴）的大规模电离层瞬态等效电流的响应，南北和南北IMF转向通过使用一个动态网络的地面磁力计。北半球（磁纬度（MLAT）50-82 $^{\circ}$）的所有SuperMAG磁力仪站对之间的典型相关性用于确定磁当地时间-MLAT区域之间的近同时磁响应的程度。描述时空相关性的参数和地图被用来描述系统及其对聚集了数百个事件的转向的响应。我们发现，经历大幅度增加的相关后转向的区域与典型的位置相吻合的两个细胞对流系统，并受到行星际磁场$\mathit{B}_{y}$。转向到达磁层顶与网络响应之间的时间为$\sim$ 8-10 min，昼侧的相关比夜侧的相关早2-8 min。
2017-05-16 physics.space-ph
Modeling a Coronal Mass Ejection from an Extended Filament Channel. II. Interplanetary Propagation to 1 au
针对2015年7月9日一次缺乏典型太阳特征的“问题风暴”型CME事件，通过三种构型的3D磁流体力学模拟研究其传播，发现环形通量绳结构模拟与地球抵达观测匹配最佳，为CME物理研究和空间天气预报提供参考。
2023-10-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Comparative Analysis of Dayside Reconnection Models in Global Magnetosphere Simulations
我们测试和比较现有的一些模型预测的位置磁重联在地球的向阳面磁层顶的各种太阳风条件。我们采用强大的图像处理技术来确定每个模型预测重连发生的位置。然后将预测结果与磁分离器进行比较，磁场线分离不同的磁拓扑结构。的预测进行了测试，在不同的高分辨率模拟与行星际磁场（IMF）的时钟角度范围从30到165度的全球磁流体动力学模拟使用三维块自适应树太阳风Roe型逆风计划（BATS-R-US）代码与均匀的电阻率，虽然所描述的技术可以普遍适用于任何自洽磁层代码。进行额外的模拟，以测试IMF强度和偶极子倾斜的位置模型的依赖。我们发现，大多数模型匹配大部分的磁分离器时，IMF有一个向南的分量，与模型说，重新连接发生在当地的重新连接率和重新连接流出速度最大化的表现最好。当IMF有一个向北的分量，没有一个模型测试忠实地映射整个磁分离器，但最大的磁剪切模型是最好的映射分离器的尖点区域已观察到重联。在考虑了平行于磁场重连分量的等离子体流剪切后，对一些具有北向IMF取向的模型的预测得到了改善。观察的影响进行了讨论。
2015-04-23 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Interplanetary magnetic field $B_y$ controlled Alfvén wings at Earth during encounter of a coronal mass ejection
本研究通过全球MHD模拟，发现2023年4月ICME事件使太阳风转为亚阿尔芬状态，形成受IMF By控制的阿尔芬翼，并揭示了其磁场、流场及电流结构，深化了对磁化体与亚阿尔芬风相互作用的理解。
2024-02-05 physics.space-ph
Over 20-year global magnetohydrodynamic simulation of Earth's magnetosphere
我们提出了我们的方法来模拟超过20年的太阳风磁层电离层系统使用版本5的大统一磁层电离层耦合模拟（GUMICS-5）。作为输入，我们使用16秒的分辨率磁场和1分钟等离子体测量的高级成分探测器（ACE）卫星从1998年至2020年。建模间隔分为28小时模拟，其中包括4小时重叠。我们使用的最大磁层分辨率为0.5地球半径（Re），从地球到约15 Re，并在更远的地方降低分辨率。在电离层中，我们使用的最大分辨率是向磁纬+-58度的极地方向大约100公里，向赤道方向分辨率逐渐降低。相对于以前的版本GUMICS-4，我们已经并行的GUMICS-5的磁层使用的消息传递接口，并已作出了一些改进，例如，减少其数值扩散。我们比较模拟结果的几个经验模型和地磁指数来自地面磁场测量。GUMICS-5再现了观测到的磁层顶距离和磁层波瓣场强的太阳周期趋势，但等离子体片压力和电离层跨极冠电位的一致性较低。与地磁指数的比较表明，Kp指数比AE指数的结果更好。模拟结果见https：//doi.org/10.23729/ca1da110-2d4e-45c4-8876-57210fbb0b0d，其中包括完整的电离层文件和大小优化的磁层文件。用于附图的数据可在https://doi.org/10.5281/zenodo.6641258获得。例如，我们广泛的结果可以作为一个综合的基于物理学和黑箱的方法来实时预测近地空间的基础，…
2022-06-14 physics.space-ph
The Evolution of Earth's Magnetosphere During the Solar Main Sequence
当一颗恒星在主序星期间向下旋转时，它的风属性会受到影响。在这项工作中，我们调查如何地球磁层已响应于太阳风的变化。地球磁层模拟使用三维磁流体动力学模型，将不断变化的本地属性的太阳风。另一方面，太阳风是在1.5D中建模的，其旋转速率范围Omega是当今太阳旋转（Omega_sun）的50到0.8倍。我们的太阳风模型使用了磁场强度、基础温度和密度的经验值，这些值来自于对类太阳恒星的观测。我们发现，旋转率~10 Ω_太阳，地球磁层是大大小于它是今天，表现出强烈的弓形冲击。当太阳向下旋转时，磁层顶的离地距离在较高的旋转速率下（早期年龄，> 1.4 Ω_sun）随Ω ^{-0.27}而变化，在较低的旋转速率下（老年，< 1.4 Ω_sun）随Ω ^{-2.04}而变化。这种突变是太阳风演化所采用的经验性质的结果。我们还看到了磁层顶距离和太阳下线上的激波厚度之间的线性关系，对于大多数的演变（< 10 Ω_太阳）。一个年轻的快速旋转的太阳可能有高达30到50欧米茄太阳的旋转速率。在这些推测的情况下，在30 Ω_太阳，一个弱的冲击会形成，但对于50 Ω_太阳，我们发现，没有弓形冲击可能存在于地球磁层周围。这意味着随着太阳继续向下旋转，强烈的冲击会在我们的星球周围发展，并在太阳主序的大部分时间内保持。
2019-09-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Tracing the ICME plasma with a MHD simulation
行星际日冕物质抛射（ICME）等离子体化学成分的确定是一个悬而未决的问题。更具体地说，人们还没有完全理解在太阳扰动期间对日冕等离子体的遥感观测如何演变成远离太阳的原地测量的等离子体特性。背景行星际等离子体的环境条件对空间天气很重要，因为它们影响扰动的演化、到达时间和地球效应。RIMAP（Reverse In Situ and MHD APproach）是一种直接利用1天文单位（AU）观测数据重建黄道面（包括磁帕克螺线）日光层的技术。它结合了分析和数值方法，保留了小尺度的风流线的纵向变化。在这项工作中，我们使用RIMAP来测试ICME与行星际介质的相互作用。我们的传播模型的均匀非磁化（即没有内部磁绳）云开始在800公里s-1在0.1 AU到1.1 AU。我们用PLUTO MHD代码进行的3D磁流体动力学（MHD）模拟显示，在ICME之前形成了一个压缩锋，不断受到云膨胀的驱动。使用被动示踪剂，我们发现，最初的ICME材料在其传播过程中不碎片后面的前面，我们量化的传播等离子体云与周围的太阳风等离子体，这可以检测到在1 AU的混合。
2022-11-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Cannibals in PARADISE: The effect of merging interplanetary shocks on solar energetic particle events
本研究首次通过完全时变三维模拟，结合MHD模型与集成SEP模型，揭示了两个食人型CME及其激波合并过程中，多重加速机制会显著增强太阳高能粒子的强度与能级。
2024-05-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Hybrid-Vlasov simulation of soft X-ray emissions at the Earth's dayside magnetospheric boundaries
该研究首次利用Vlasiator全球混合-Vlasov模拟，在南向IMF条件下识别软X射线图像中磁鞘镜像模结构与磁层顶FTEs的可探测累积信号。
2023-04-20 physics.space-ph
Using Parker Solar Probe observations during the first four perihelia to constrain global magnetohydrodynamic models
帕克太阳探测器（PSP）正在提供一个前所未有的太阳日冕的视图，因为它逐渐接近太阳大气层与太阳的每一个遭遇。每一组观测都提供了一个独特的机会来测试和约束日华和内日光层的全球模型，并反过来使用模型结果来提供解释这些观测的全球背景。在这项研究中，我们开发了一套全球磁流体动力学（MHD）模型的解决方案，不同程度的复杂性PSP的前四次遭遇，并比较结果与现场测量PSP，立体声A，和地球上的航天器，评估模型的执行更好或更差的目标。所有的模型主要是由观测到的光球磁场驱动的，使用的数据来自太阳动力学天文台的日震和磁成像仪（HMI）仪器。总体而言，我们发现，有很大的差异模型的结果，无论是在这些时间段内的日光层的大尺度结构，以及在推断的时间序列在各种航天器。“热力学”模型，它代表了“中间地带”，在模型的复杂性，似乎再现所有四个遭遇的观察最接近。我们的结果也与早期的一项研究相矛盾，该研究暗示开放通量问题可能会在靠近太阳的地方消失。相反，我们的研究结果表明，即使在26.9 Rs时，这种“失踪”的太阳通量仍然失踪，因此它不能用行星际过程来解释。最后，模型的结果也被用来提供一个全球范围内解释本地化的现场测量。
2021-02-09 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetohydrodynamic Simulation of a Coronal Mass Ejection Observed During the Near-radial Alignment of Solar Orbiter and Earth
本研究使用恒定旋转磁通量绳（CTFR）模型模拟SolO与地球近乎径向对齐期间观测到的隐形ICME，发现该模型能高精度重现两处旋转磁场特征，验证了其在ICME磁场重现中的有效性。
2025-01-31 astro-ph.SR physics.space-ph
In-situ Observation Of Alfv'en Waves In Icme Shock-Sheath Indicates Existence Of Alfv'enic Turbulence
行星际空间中日冕物质抛射（CME）的动力学演化产生了高度湍流、压缩和加热的激波鞘。这一区域为研究小尺度下的湍流涨落提供了独特的环境，并为揭示湍流耗散和等离子体加热的物理机制提供了机会。磁化等离子体中的湍流如何控制空间和天体物理等离子体中的能量输运过程是21世纪一个具有吸引力和挑战性的开放性问题。为此，文献讨论了磁化等离子体中的三种类型的磁流体动力学（MHD）波/波动，即磁声波（快），阿尔芬（中等）和声波（慢）。磁声波类型在行星际介质中最常见。然而，迄今为止尚未在ICME鞘管中识别出阿尔芬波/波动。阿尔夫文波的陡化可以形成导致阿尔夫文激波的旋转间断。但是，从理论上对它们的存在提出了质疑。本文用文献中描述的三种不同的方法证明了在1AU处湍流激波鞘内Alfven波的可观测的现场证据。我们还估计了Els 'asser变量、标准化交叉螺旋度、标准化剩余能量以及Alfven波向外流动的指示。IMF功率谱分析表明，ICME激波鞘中存在阿尔芬湍流。该研究在行星际空间等离子体、其与行星等离子体的相互作用以及天体物理等离子体领域具有重要意义。
2022-09-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Statistical analysis of interplanetary shock waves measured by a Solar Wind Analyzer and a magnetometer onboard the Solar Orbiter Mission in 2023
本研究通过分析 Solar Orbiter 搭载的 SWA-PAS 和 MAG 在 2023 年的观测数据，改进了行星际激波的半自动识别方法，识别出 40 多个激波，并统计了其动力学与磁流体力学参数及随日心距离的分布规律。
2025-06-24 astro-ph.SR physics.space-ph
Using Coordinated Observations in Polarised White Light and Faraday Rotation to Probe the Spatial Position and Magnetic Field of an Interplanetary Sheath
日冕物质抛射（CME）可以通过可见光和无线电波段的直接成像连续跟踪内日光层的大部分。白光（WL）签名的太阳风瞬变，如日冕物质抛射，从汤姆逊散射太阳光的自由电子，因此取决于观察几何和电子密度。来自河外星系和类星体的无线电波的法拉第旋转（FR），由于存在这样的太阳风特征而产生，取决于视线磁场分量$B_\parallel$和电子密度。要了解协调WL和FR观测CME，我们执行前向磁流体动力学模型的地球定向冲击和合成的签名，将遥感在一些广泛分布的有利位置在内日光层。去除背景太阳风的贡献揭示了冲击波相关的增强WL和FR。汤姆逊散射的效率取决于散射角，WL辐射$I$减少与日心距离$r$大致根据表达式$I \propto r^{-3}$。从L4和L5拉格朗日点可以很好地观察到地向激波下游的鞘区，证明了这些点在空间天气预报方面的好处。主要散射点$\mathbf{r}_{\rm sheath}$的空间位置和在该位置$M_{\rm sheath}$的等离子体质量可以从与激波相关的WL辐射增强的偏振中推断出来。根据FR测量，然后可以估计$\mathbf{r}_{\rm sheath}$处的本地$B_{\parallel {\rm sheath}}$。同时观测极化WL和FR不仅可以用来探测CME，而且可以诊断它们的等离子体和磁场性质。
2013-08-15 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Comparative simulations of Kelvin-Helmholtz induced magnetic reconnection at the Earth's magnetospheric flanks
本研究通过三维电阻性霍尔磁流体动力学模拟，对比有无初始磁剪切的情况，分析了行星际磁场北向时地球磁层侧翼KHI诱发的磁重联差异，量化了双重重联闭合磁力线特征，为磁层顶等离子体输运研究提供依据。
2024-05-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spectral Properties of Solar Wind Charge Exchange from Earth's Magnetospheric Boundaries: MHD and Test Particle Simulations
University of Warwick（华威大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）；University of Leicester（莱斯特大学）；Space Park Leicester（莱斯特太空公园）
本文通过Gorgon MHD与XIM粒子模拟，研究地球磁层边界SWCX的X射线发射，发现磁鞘和尖点增强发射及磁层顶betatron加速相关发射，为SMILE等X射线观测提供预测。
2026-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.comp-ph
Windsock memory conditioned RAM (Co-Ram) pressure effect: forced reconnection in the Earth's magnetotail
磁重联（MR）是解释磁尾磁通量增加和向阳侧磁层闭合磁通线反向运动的一个关键物理概念。\citet{dung63}详细阐述的这一情景可以解释太阳风-磁层相互作用过程的许多方面，包括亚暴。然而，无论是邓吉模型还是它的许多修改都不能完全解释尾部MR的发病条件。在本文中，我们引入了新的强迫MR在尾部的发病条件。我们把这种情况称为“风向袋记忆条件下的冲压压力效应”。我们的非通量传输相关强迫是由大尺度风袋运动的记忆效应和太阳风动压作用在向北的IMF期间的夜侧磁层顶的组合引入的。利用全球MHD GUMICS-4模拟结果、WIND上游数据、Cluster-1的磁鞘数据和ARTEMIS双探头任务的远尾数据，我们发现磁尾垂直风向角运动和增强的太阳风动压的同时发生会引入强的夜侧扰动，包括增强的电场和持续的垂直横尾切变流。这些扰动，与太阳风中的流相互作用区域，驱动MR在向北取向的行星际磁场（IMF）的情节在尾部。我们间接检测MR，观察等离子体团的尾巴和地面的签名向地球移动的快速流动。我们还考虑了太阳系行星和近距离系外行星的应用，其中提出的方案可以阐明太阳/恒星风-磁层相互作用的一些新方面。
2014-11-28 physics.space-ph
SIP-IFVM: Efficient time-accurate magnetohydrodynamic model of the corona and coronal mass ejections
本文提出了高效时间精确的三维单流体MHD日冕模型SIP-IFVM，通过伪时间推进方法和隐式算法加速CME模拟，在保证数值稳定性的同时能高效处理低等离子体β的时变事件。
2025-01-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Response of the Earth's magnetosphere and ionosphere to solar wind driver and ionosphere load: Results of global MHD simulations
通过对太阳风-磁层-电离层系统的三维全球磁流体动力学模拟，研究了在行星际磁场（IMF）为纯南向磁场的情况下，磁层重联电压、电离层跨极电势和场向电流（FACs）与太阳风驱动因子和电离层负载的关系.结果表明，重联电压和跨极电势随Pedersen电导（$Σ_{\rm P}$）的减小、向南IMF强度（$B_{\rm s}$）的增大和太阳风速度（$v_{\rm sw}$）的增大而单调增大。此外，当$B_{\rm s}$和$v_{\rm sw}$增加时，区域1和区域2的FACs都增加，而两个电流响应于$Σ_{\rm P}$而表现不同。随着$Σ_{\rm P}$的增加，区域1 FAC单调增加，但区域2 FAC对$Σ_{\rm P}$的增加表现出非单调响应：它首先在（0，5）西门子范围内增加，然后在$Σ_P >$ 5西门子范围内减少。
2009-04-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Tracing magnetic separators and their dependence on IMF clock angle in global magnetospheric simulations
提出了一种新的、高效的、高精度的方法，用于在全球磁层模拟中跟踪具有任意时钟角的磁分离器。该技术是从磁零点开始，通过寻找四个磁拓扑在球面上相遇的位置，沿着分离器迭代前进。该技术被验证使用分离器的精确解，从一个分析的磁场模型，叠加偶极和均匀的磁场。全球电阻磁流体动力学模拟使用三维BATS-R-US代码与均匀的电阻率，在8个不同的模拟行星际磁场（IMF）的时钟角范围从0（平行）到180度（反平行）。磁零和分离器中发现的模拟，它表明，这里跟踪的分离器是准确的任何时钟角度，不像最后一个封闭的磁力线上的太阳-地球线，失败的南向IMF。磁零点的位置和磁分离器的结构作为时钟角的函数的趋势，并与从解析场模型。这两个模型之间有许多定性的相似之处，但也注意到定量的差异。简要地研究了对太阳风密度的依赖性。
2013-09-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
First 3D hybrid-Vlasov global simulation of auroral proton precipitation and comparison with satellite observations
本文利用Vlasiator混合-Vlasov模型首次开展极光质子沉降的三维全球模拟，揭示了日侧极尖区能量-纬度色散及通量传输事件相关爆发和夜侧窄磁地方时注入特征，并与卫星观测吻合良好。
2023-05-24 physics.space-ph
How the IMF $\mathit{B}_{y}$ Induces a Local $\mathit{B}_{y}$ Component During Northward IMF $\mathit{B}_{z}$ and Characteristic Timescales
利用Lyon-Fedder-Mobarry全球磁流体动力学模型，研究了行星际磁场（IMF）$\mathit{B}_{y}$分量在IMF $\mathit{B}_{z}$ $>$ 0.我们描述了如何在这些条件下磁层$\mathit{B}_{y}$组件上引起闭合场线的演变。从昼侧波瓣重联开始，新重联磁力线上的磁张力使两半球之间的开放磁通量不对称地重新分配。这导致在叶中的不对称的磁能密度。诱导剪切流以恢复平衡，这些流是有效诱导局部$\mathit{B}_{y}$分量的流。我们显示的径向依赖性的诱导$\mathit{B}_{y}$和比较结果的诱导$\mathit{B}_{y}$在向南IMF条件。我们还显示了在北向IMF $\mathit{B}_{z}$期间，内磁层对IMF $\mathit{B}_{y}$反转的响应和重构时间。本文对七颗地球静止运行环境卫星在不同的当地时间对IMF $\mathit{B}_{y}$的正负反转进行了磁场测量的叠加历元分析。我们发现，诱导的$\mathit{B}_{y}$响应在16分钟内的国际货币基金组织$\mathit{B}_{y}$在弓形冲击的到来，它完全重新配置在47分钟内。
2018-08-15 physics.space-ph
Towards advanced forecasting of solar energetic particle events with the PARASOL model
本文介绍新型PARASOL模型，结合PARADISE输运模拟与SOLPACS半解析前震描述，用于预报太阳高能粒子事件，并在2012年7月12日事件中成功再现激波附近的ESP事件强度。
2024-12-16 astro-ph.SR physics.space-ph
