利用ARTEMIS数据重构三维月球尾迹

【作者】 张辉； 万卫星； 刘立波； A.Vassilis； K.K.Khurana； M.G.Kivelson； 宗秋刚； 濮祖荫；

【机构】 中国科学院地质与地球物理研究所； 中国科学院空间天气学国家重点实验室； Department of Earth and Space Sciences,University of California Los Angeles,CA 90095； 北京大学地球与空间科学学院；

【摘要】 利用ARTEMIS收集的大量观测数据,我们对月球尾迹的三维结构进行了重构,在尾迹中展示了一些关键等离子体和磁场参量的三维分布,例如:等离子体密度、温度、热压强、磁压强、总压强以及磁场和等离子体流场扰动等。数据显示,月球尾迹的形成分为两个阶段。首先,当太阳风中等离子体在月球向阳面被吸收时,月球表面会形成一个厚度大约为2个离子回旋半径尺度的抗磁电流体系,这个电流体系在月球表面附近产生最初的磁场扰动(磁场强度增强和磁力线弯曲)。我们发现,磁场强度的增强与太阳风中离子的BETA值(热压与磁压之比值)成线性关系。尔后,在离开月球表面的月球尾迹中,由于存在压力梯度,等离子体可以从垂直于磁力线和平行于磁力线两个方向再次进入到尾迹中。其中垂直于磁力线的流分量继续压缩磁通量管,继续增强磁场强度;而平行于磁力线的分量则展示出更多的粒子动力学特征,比如温度增强以及温度各向异性等。当等离子体平行于磁力线从尾迹两侧进入时,他们会在大约月球后侧大约6个月球半径的位置相遇,在此之前,尾迹具有良好的结构特征;在此之后,尾迹的结构则较为复杂。我们的数据还表明,进入到尾迹中的等离子体在太阳风方向上被减速。在尾迹的外部,观测表明太阳风等离子体明显偏转方向,向远离尾迹的方向运动。我们的观测结果,为尾迹的理论和数值模拟研究提供了良好的观测基础。更多还原