近日，由國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點實驗室SIGMA天氣組: 劉朝旭、馮學(xué)尚 (通訊作者)、郭建鵬和葉煜東團隊合作，利用Cluster衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)亞暴期間多個連續(xù)小尺度等離子體團，進而采用數(shù)值方法對這些小尺度等離子體團的形成和結(jié)構(gòu)進行了模擬研究。這項研究成果刊登在美國地球物理學(xué)會 (American Geophysical Union, AGU) 學(xué)術(shù)期刊《Journal of Geophysical Research》, 并作為AGU亮點在周刊 (Eos) 專欄“Research Spotlight”中給予介紹。

亞暴期間磁尾中性片中與Hall效應(yīng)相關(guān)的小尺度等離子體團被認(rèn)為是無碰撞多點重聯(lián)發(fā)生的重要信號。目前，觀測上一直未見報道和研究。利用歐洲空間局Cluster衛(wèi)星簇的觀測數(shù)據(jù)，作者首次報道了在一次亞暴期間三個連續(xù)的小尺度等離子體團觀測事件 (圖1)。 結(jié)果顯示這些特征尺度約為一個地球半徑的運動等離子體團是由多點重聯(lián)產(chǎn)生。

針對觀測結(jié)果，作者采用數(shù)值模擬再現(xiàn)了等離子體團的主要觀測特征包括：X線附近的Hall四極磁場結(jié)構(gòu)，等離子體團中的強核心場和等離子體對流 (圖2，3)。從數(shù)值模型的動力學(xué)演化和Cluster觀測分析中，他們發(fā)現(xiàn)Hall效應(yīng)和越尾磁場是形成不同類型等離子體團結(jié)構(gòu)的兩個重要因素。此項工作對于進一步理解磁尾動力學(xué)過程具有重要科學(xué)意義。

Citation: Liu, C., X. Feng, J. Guo, and Y. Ye (2013), Study of small-scale plasmoid structures in the magnetotail using Cluster observations and Hall MHD simulations, J. Geophys. Res. Space Phys., 118, doi:10.1002/jgra.50248.

原文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jgra.50248/pdf

刊登于Eos (Vol. 94, No. 24, 11 June 2013)報道見：http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)2324-9250

（供稿：空間天氣學(xué)國家重點實驗室）

圖一：Cluster對三個小尺度等離子體團的觀測，圖中垂直虛線標(biāo)示出三個等離子體團的位置，其中plasmoid-2伴隨有爆發(fā)性整體流 (Burst Bulk Flow)。　 

圖二：算例1 (引導(dǎo)場B_y0=0) t = 10.5??_A時刻，(a) 磁場和離子速度分布圖；(b) 平面外磁場B_y等值圖；(c)-(f) 模擬域中給定點處磁場和速度的時間演化圖。

圖三：算例 2 (B_y0=0.5)，左圖是三個不同時刻平面外場B_y隨時間的演化，圖中給定點處的磁場和速度分量V_x隨時間的演化被展示在右圖中。