자기권 전기대류장

태양풍이 자기권에 미치는 ^[1]영향은 내부 자기권 내에 전기장을 생성한다(r < 10 a; 지구의 반지름을 가진) - 대류장을 생성한다.그것의 일반적인 방향은 새벽부터 해질 때까지이다.내부 자력권 내의 공동 회전 열 플라즈마는 그 영역과 지자기장 B에_o 직교한다.세대 과정은 아직 완전히 이해되지 않았다.^[2]한 가지 가능성은 태양풍과 자기권의 경계층 사이의 점성 상호작용이다.또 다른 과정은 자기 재연결일 수 있다.마지막으로, 내부 자석권의 극지방에서 수자기 발전 과정이 가능할 수 있다.인공위성을 통한 직접 측정은 그 분야의 구조를 상당히 잘 보여준다.^[3][4][5]그 분야의 많은 모델이 존재한다.^[6][7][8][9]

널리 사용되는 모델은 볼랜드-스턴 모델이다.

모델 설명

그것은 두 가지 간단한 가정을 바탕으로 한다: 첫째, 동축 지자기 쌍극장 B가 도입된다.그것의 자기장 라인은 셸 파라미터로 나타낼 수 있다.

${\displaystyle L={\frac {r}{a\sin ^{2}\theta }}}$

(1)

지구와의 거리 r과 지구의 반지름, 그리고 θ 공동위도.r = a의 경우, θ은 지면에 있는 선의 발끝 지점의 공동위도다.L = const는 자기장 선의 방정식이고, r = L은 지자기 적도에서 선의 방사상 거리(θ = 90°)이다.둘째, 전기장은 정전기전위 φ에서_c 도출될 수 있다고 가정한다.자기권과 같이 전도성이 높은 전기 플라스마에서는 전기장이 자기장과 직교해야 하므로 전위 껍질은 자기장과 평행하다.관계

${\displaystyle \Phi \mathrm {c}}={\frac {\phi _{\mathrm{co}}}}}}}{\frac {L}{L_{m}}\오른쪽)^{q}\sin(\tau -\tau _{\mathrmathrm}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}})$

(2)

그 조건을 충족시키다.여기서 ${\displaystyle L_{}}$ m${\displaystyle {}_{}}$= ${\displaystyle 1\frac{\mathrm{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{sin}_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{2\mathrm{}}^{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{}^{}}{}}$ ⁡ ⁡ {$${ ${${ ^$$θ$$_m at에 폐쇄형 지자기장선으로 저위도 자기권을 폐쇄형 지자기장선으로 분리$(지구상$에 1피트 지점만 있음)하고$$ 현지시간 $τ$τ다^[13].θ_m ~ 20°는 오로라 구역의 극경계. q, φ_co, τ는_co 경험적 매개변수로 관측에서 결정된다.Eq.(2)는 지구와 함께 회전하는 좌표계에 대해 산출하며, 지구 자기 적도는 지리적 적도와 동일하다.전위는 적도에 대해 대칭적이므로 북반구만 고려할 필요가 있다.전위의 일반적인 방향은 새벽부터 황혼까지이며, φ은_co 총 전위차이다.회전하는 자기권 좌표계에서 회전하지 않는 시스템으로의 변환을 위해서는 τ을 경도 -λ으로 교체해야 한다.

내부 자기권

With the numbers q ~ 2, and Φ_co and τ_co increasing with geomagnetic activity (e.g., Φ_co ~ 17 and 65 kVolt, and τ_co ~ 0 and 1 h, during geomagnetically quiet and slightly disturbed conditions, respectively), eq.(2) valid at lower latitudes, (θ > θ_m) and within the inner magnetosphere (r ≤ 10 a) is the Volland-Stern model (see Fig. 1 a)).

정전기장의 사용은 이 모델이 느린 시간적 변화(1일 이상의 순서)에만 유효함을 의미한다.동축 자기 쌍극장의 가정은 지구 스케일 구조만 시뮬레이션할 수 있다는 것을 의미한다.전기장 구성 요소는

${\displaystyle \mathbf {E} =-\nabla \Phi }$

(3)

로서

지구자기장이 존재하는 곳에서 로렌츠 힘을 보상하기 위해 기준 프레임 위에서 회전하는 전기장이 생성된다.관찰자가 지구와 회전하면서 측정한 이른바 전기 공동 회전장이다.위에 주어진 단순화 조건과 함께 그것의 잠재력은

${\displaystyle \Phi_{r}=-{\frac {\Phi_{\mathrm {ro}}{L}}}}$

(4)

φ_ro = 90 kVolt.내부 자력권 내의 열 플라즈마는 지구와 함께 회전한다.비회전 기준 프레임에서 두 필드의 합계에 반응한다.

${\displaystyle \Phi _{c}+\Phi _{r}}$

(5)

eq.(2) 및 (4)에서.φ은_r 지구와의 거리에 따라 감소하는 반면 φ은_c 감소하므로, 두 전위의 합은 열 에너지의 이온화 입자가 갇혀 있는 플라스마스피어라고 불리는 닫힌 등전위 쉘의 토러스 같은 내부 영역을 가진다(예:^[14]실제로 휘파람 관측 결과 플라스마스페어 내 플라스마스페어 내 플라스마스페어 내 플라즈마 밀도가 마지막 닫힌 등전위 셸(그림 1b 참조)인 플라스마포즈 외부보다 몇 배 더 큰 것으로 나타났다.관찰된 플라스마포즈 구성의 형태로부터, eq.(2)의 지수 q = 2 in eq.(2)가 결정되는 반면, 지구자기 활동에 따라 감소하는 플라스마포즈 범위는 진폭 Ⅱ에_co 의해 시뮬레이션된다.

대류장의 기원

전기 대류장의 기원은 태양풍 플라즈마와 지자기장 사이의 상호작용에서 비롯된다.자기장이 열린 극지방(지구 자기장이 행성간 자기장과 합쳐지는 곳)에서는 극자권을 흐르는 태양풍이 새벽부터 황혼까지 향하는 전기장을 유도한다.전하 분리는 자석 절연에서 일어난다.이 영역은 마지막 닫힌 쉘 파라미터 L을_m 통해 전리권 다이너모 영역과 연결된다.따라서 방전 전류는 전리권 다이너모 영역 내에서 L을_m 따라 전기장 정렬 전류(버클랜드 전류)를 통해 흐른다.^[16]전계 정렬 전류는 아침면 전리권으로 유입되고 저녁면 전리층을 빠져나간다.태양풍속의 변동성은 일반적으로 지상에서 관측되는 지구자기 활동의 정도에 의해 표현되는 자기권 활동을 결정한다.

극자권

가까운 지구 극지방의 전기 대류장은 지수 q = - 1/2로 eq.(2)로 시뮬레이션할 수 있다.^[10]L의_m 분리수거장에서는 END가_c 연속적이다.그러나 현장 반전은 관측치와 일치하여 현장 정렬 전류를 동반하여 발생한다.^[4][5]L에서의_m 전기장 반전은 내측과 극자기권 내에서 플라즈마 드리프트의 반전을 분명하게 나타낸다.좀 더 정교한 모델에서는 필드 역전 사이의 전환 구역으로서 약 15°~20°의 오로라 타원형(동축 오로라 영역에 의해 시뮬레이션됨)이 고려되었다.^[16]고도 약 100~200km 사이의 전리권 다이너모 영역은 이온과 전자의 이동성이 다른 영역이다.따라서 플라즈마는 전기 전도성이 된다.지자기장 때문에 E에 평행하는 페더센 전류와 E와 B에 직교하는 홀 전류 등 두 종류의 전류가 존재한다.또한, 지구자기 활동에 따라 오로라 영역 내에 전기 전도도의 상당한 향상이 존재하며, 이는 eq.(2)의 매개변수 τ에_co 영향을 미친다.

전기 대류장은 극다이나모 지역(예: DP1 및 DP2) 내에서 강한 전류를 구동하는데, 이 전류를 모델로 시뮬레이션할 수 있다.상층 대기 전류의 징후는 지상의 상응하는 자기 변화다.불행하게도, 이 연결은 수평으로 흐르는 전류 시스템에 대해서만 독특하다.예를 들어 수직으로 흐르는 자기장 정렬 전류는 지면에 거의 자력 효과가 없다.^[17]이 모델은 두 종류의 전류의 기여를 분리할 수 있다.극자성 장애 DP2는 주로 홀 전류다.오로라 구역 내에서 흐르는 수백 kA의 크기의 오로라 전자조트(DP1)는 홀 전류와 페더센 전류로 구성된다.페더센 전류의 소산은 열권의 중성 기체로 전달되는 줄 난방을 생성하여 열권 및 전리권 교란을 발생시킨다.몇 시간에서 며칠 사이의 순서로 지속되는 장기간의 자기권 교란은 전지구적 규모의 열권 및 전지구적 폭풍으로 발전할 수 있다)^[18]으로 발전할 수 있다.

참고 항목

• 코로팅 전기장

문학