太阳风与金星感应磁层相互作用

摘要

虽然在金星没有全球的内禀磁场，但太阳风携带的行星际磁场(IMF)可以堆积在金星电离层周围形成一个感应磁层，继续向夜侧拖曳而形成磁尾，以及磁鞘和舷激波等结构，与地球类似。我们利用金星快车观测数据，研究太阳风与金星感应磁层的相互作用过程，及其太阳周期变化，结果如下:
　　1.金星磁障的太阳周期变化
　　磁障作为金星感应磁层的一部分，我们利用金星快车的磁场数据，对几乎一个完整的太阳周期内日夜交界线附近的磁障进行了全面的统计研究。哪怕在日夜交界线附近，磁障结构依然只在日侧存在，而且在整个太阳周期中存在半球不对称。我们还证明磁障磁场结构会受到IMF方向和太阳活动控制。准垂直于太阳风的IMF下的磁障比准平行于太阳风的IMF下的磁障更强，而且随着太阳活动的增强，这种差异会变得更大。
　　2.太阳活动高年金星近磁尾半球不对称性
　　之前的观测发现金星近磁尾越尾磁场在太阳活动低年表现出半球不对称性。-E半球的磁力线明显呈现更为紧密环绕金星的拓扑结构，在-E磁尾中形成了非常易于发生磁场重联很强的磁场反转区。由于金星感应磁层形成于太阳风与电离层的相互作用，而电离层受到太阳活动的调制，因此研究磁尾结构的太阳周期依赖是很有意义的。我们基于金星快车卫星的磁场探测数据对太阳高年金星近磁尾的磁场拓扑结构进行统计分析，发现太阳高年磁尾的磁场结构显示出+/-E半球不对称性，与太阳低年极其相似。金星磁尾越尾磁场的半球不对称性在整个太阳活动周期中一直存在。这意味着近金星磁尾磁场重联不只可能发生于太阳活动低年，也可能在太阳活动高年发生。
　　3.金星附近低频磁扰动特性的太阳活动影响
　　我们利用金星快车数据统计研究30～300mHz频段磁扰动的太阳周期依赖性。在整个太阳活动周期中，我们选取了三个典型的太阳活动时期，分别绘制磁扰动特性的空间分布图，并进行比较。结果表明，随着太阳活动加剧，磁鞘中的磁扰动强度减弱，而磁尾中的磁场依然相对平静;磁鞘中低频磁扰动的剪切分量增强，而在磁尾区域减弱;磁鞘中的圆偏振磁扰动成分减少;夜侧磁鞘中作为主导的平行传播磁扰动成分增加，而磁尾区域中垂直传播成分增多。
　　4.不同类型舷激波下游金星磁鞘内的磁扰动和湍流
　　基于金星快车的数据，我们统计分析两种不同类型，准平行(Q∥)和准垂直（Q⊥）舷激波下游，金星日侧磁鞘内磁扰动的谱指数特征。尽管磁扰动的性质在Q∥和Q⊥舷激波的下游表现出一些不同之处，但我们发现它们具有相似的谱指数特征。无论上游舷激波类型如何，1/f噪声在整个金星日侧磁鞘中都占主导地位。磁鞘内磁扰动的谱指数特征与舷激波的类型无关，这意味着，金星舷激波附近IMF的方向并不会影响金星磁鞘内的湍流或者噪声的发展演化。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 金星简介

1．2 太阳风与金星的相互作用

1．2．1 金星附近的磁场环境

1．2．2 金星附近的磁场活动

1．3 金星探测与金星快车

第二章 金星感应磁层磁场结构

2．1 金星日侧磁层／磁障

2．1．1 磁障研究进展

2．1．2 太阳周期内的磁障观测

2．1．3 小结与讨论

2．2 金星夜侧磁层／磁尾

2．2．1 磁尾研究进展

2．2．2 太阳活动高年的近磁尾结构观测

2．2．3 小结与讨论

第三章 金星附近的磁扰动

3．1 近金星空间低频磁扰动

3．1．1 低频磁扰动研究进展

3．1．2 金星附近低频磁扰动的太阳周期变化观测

3．1．3 小结与讨论

3．2 金星磁鞘中的湍流

3．2．1 金星磁鞘湍流研究进展

3．2．2 金星日侧磁鞘湍流观测

3．2．3 小结与讨论

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果