水星内磁层等离子体带及电流体系

水星是太阳系中离主星最近的和最小的类地行星, 它具有独特的空间环境.水手10号(Mariner 10)确认水星拥有全球性内禀偶极磁场和磁层.但是由于早期观测有限, 人们通常将水星磁层简单地视作地球磁层的缩小版来研究.不过, 在信使号(MESSENGER)访问水星之后, 人们认识到水星和地球的空间环境有巨大差异.通过更深入的分析研究, 人们发现在水星内磁层中, 夜侧磁赤道面附近有带状的等离子体分布, 并且该等离子体带可能与多种磁层电流体系(分叉环电流、亚暴电流楔和东向电流等)密切相关.在贝彼哥伦布(BepiColombo)计划揭开水星研究的新篇章之际, 本文回顾近些年来与水星内磁层等离子体带及相关电流体系有关的研究, 并指出相关研究将是未来水星空间环境的前沿热点.

     

基于MESSEGER观测对水星磁尾电流片磁场分布的统计研究

本文利用信使号飞船2011-2015年期间在轨磁场数据对水星磁尾电流片的磁场结构分布特征进行了统计分析.为探究磁场结构分布随水星径向距离的变化, 电流片划分为近磁尾(-1.5R_M > X > -2.0R_M)和远磁尾(-2.0R_M > X > -2.5R_M)两个区域.所得结果表明:(1)无论是近磁尾还是远磁尾, 电流片中的磁场都以+B_z分量为主, 磁场方向几乎与磁赤道面垂直.(2)相比近磁尾, 远磁尾电流片中磁场强度、B_z分量较弱, B_y分量较强, 而且-B_z信号出现概率相对较大, 这表明电流片中磁活动相对容易在远磁尾中发生.(3)磁场强度以及B_z分量在晨昏方向上的分布存在晨昏不对称性—在方位角120°~190°范围内相对较弱.弱B_z数据点(B_z < 5 nT)也在昏侧(Y>0)发生较为频繁.(4)与B_z分布相反, 磁场强B_y分量(|B_y|>5 nT)倾向于在晨侧(Y < 0)发生.统计分析还表明, 磁场B_y分量与行星际磁场B_y分量并无明显的相关性.对比地球磁尾电流片, 我们对水星磁尾电流片B_z分量、强B_y分量的晨昏不对称起源机制作了探讨分析.