科学家首次获得地球磁层顶K-H波动的全球特征

 　   近日，国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室李文亚、王赤、唐斌斌、郭孝城和林栋利用自主开发的全球磁流体力学磁层模型（PPMLR-MHD），重现了北向行星际磁场条件下的磁层顶低纬边界层Kelvin-Helmholtz （K-H）不稳定性波动，并首次探究到波动的全球分布和演化特征。该项研究成果发表在美国地球物理学会（American Geophysical Union, AGU）学术期刊《地球物理研究-空间物理》 （Journal of Geophysical Research-Space Physics）上。 

　　已有卫星观测和局域数值模拟表明，存在速度剪切的地球磁层顶上可以激发K-H不稳定性，其形成的波动和涡旋能够把太阳风等离子体、动量和能量输运进磁层，是行星际磁场北向条件下太阳风能量进入磁层空间的主要途径之一。然而，受限于卫星观测和局域模拟的局限性，国内外空间科学家对磁层顶K-H波动的全球特性知之甚少。 

　　该项研究成果首次成功获得磁层顶K-H波动的全球特性。研究表明，受流场和磁场全球形态的控制，最大的波动振幅分布于晨昏两翼；对于向磁尾对流传播的K-H波动，中纬度波动的相位在向阳面领先于低纬的相位，在背阳面则落后于低纬度的相位；转折点发生在晨昏两翼区域。此外，研究组还发现，波动相位从向阳面到背阳面的演化过程是一全球特征的表征，即K-H表面波/涡旋的轴与地球磁层磁场相联。 

　　该研究成果以三维全球视野，将深化人们对磁层顶K-H波动空间分布特征和演化规律的认识。 

　　原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jgra.50498/pdf 。 

图一：Kelvin-Helmholtz波动在磁层顶的全球分布区域

　图二：中低纬波动相位差异示意；图三：K-H表面波/涡旋轴与地球磁场相联