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【6h】

磁尾等离子体片内磁结构及其与等离子体流的关系研究

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磁洞是一种磁场强度在短时间内迅速降低的空间结构。磁洞首先是在太阳风中被观测到的，后来在行星磁鞘、彗尾、木卫一附近以及地球磁层极尖区都有关于磁洞的报道。这些磁洞结构的尺度大约在十几个至几十个背景质子回旋半径。对于在行星磁鞘中观测到的磁洞，一般认为是由镜像不稳定性产生的。而对于在太阳风中观测到的磁洞的产生机制目前还存在着争议。最近有人利用THEMIS卫星在等离子体片的两次偶极化之间观测到了一系列的磁洞结构。磁尾等离子体片磁洞是一类新发现的结构，因此我们需要对这类磁洞有更深入的了解，同时由于等离子体片磁洞与偶极化过程密切相关，对它的研究可能会对我们更加全面的了解偶极化有一定的帮助。而与磁尾小尺度磁洞相关但具有不同特性的大尺度磁尾电流片拍动的统计研究，有助于我们对电流片本身的特性及其与等离子体流的作用过程做进一步的认识。本论文使用Cluster和TC-1卫星在磁尾等离子体片内部观测研究了一种小尺度的磁洞结构，同时使用Cluster卫星统计研究了大尺度的磁尾电流片的拍动特性，并且讨论了他们和等离子体流的关系。
　　 我们使用Cluster多颗卫星的观测，发现位于等离子体片内的小尺度磁洞是一种空间结构，而不是由于磁尾电流片的拍动引起的一种时间效应。统计发现，绝大部分磁洞背景磁场的Z分量大于X分量(93％)，比随机挑选的等离子片穿越事件中磁场满足Z分量大于X分量所占的比例(31.5％)高很多，因此这类磁洞与偶极化存在着密切的联系。这类等离子体片内观测到的磁洞的尺度基本与质子回旋半径相当，并且伴随着电子在90°投掷角的增强，这与前人的THEMIS观测结果不同。我们的统计结果还显示，这类磁洞发生在镜像稳定的等离子体环境下，所以这类磁洞是否与离子存在某些联系值得怀疑，但我们的研究结果认为，这类磁洞是由发生在偶极化期间的某种电子不稳定性产生的。
　　 对比Cluster和TC-1卫星的观测结果，我们发现，TC-1卫星观测到的磁洞尺度相比Cluster要大一些,而且TC-1观测到的磁洞磁场比值(磁洞内部最小值和磁洞背景磁场值的比值)要比Cluster小，因此TC-1观测到的磁洞似乎比Cluster观测到的磁洞发展的更充分因为TC-1卫星的轨道小于Cluster卫星的轨道,而且统计结果显示无论是Clustcr探测到的磁洞还是TC-1观测到的磁洞，它们的背景等离子体速度的方向都是地向的，因此我们推测，Cluster轨道处的磁洞随着背景等离子体流传播到TC-1轨道处，在这个过程中，磁洞得到了进一步的发展。
　　 我们利用一种技术区分了小尺度的磁洞穿越和大尺度的电流片拍动的事件，并且在我们以往研究的基础上，研究了大尺度的电流片拍动结构的特性，Cluster观测到的磁尾电流片位置分布显示，磁尾电流片在晨昏侧(Y＞8RE)要比子夜区域(Y＞8RE)出现在更大的｜Z｜位置，这可能说明磁尾电流片在晨昏侧的变形更为严重。磁尾电流片拍动事件与地磁指数的对应关系表明，电流拍动可以发生在地磁活动期，也可以发生在地磁平静期，磁尾电流片拍动发生条件并不与地磁活动存在必然的联系。“进入/撤回”事件的统计结果显示，这类事件较易发生在南向行星际磁场期间，并且发生此类事件时的平均地磁活动指数比所有的磁尾电流片拍动事件要大一些。

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