磁绳结构是具有三维螺旋形的磁场结构,普遍存在于宇宙空间环境中。通常认为它是磁能释放过程——磁重联的产物。研究它的结构特征,尤其是轴向,是进一步研究它的起源,演化及相关动力学过程的关键步骤。然而多年来,并没有很好的方法来解决这一问题。
我室戎昭金副研究员等人基于圆柱对称假设和单点磁场测量分析,从直接分析磁场空间方向旋转的几何角度,提出了分析空间磁绳结构轴向的新方法。模型测试表明, 无论磁绳结构是否满足无力位形结构,只要磁绳结构满足圆柱对称结构, 该方法对于任意穿越路径,均可得到一致正确的结果。这明显优于传统的最小变量分析方法和GS重构方法。除轴向外,该方法还可一致得到卫星距磁绳轴心的局地径向距离以及局地电流密度。对Cluster连续穿越两例磁层顶通量传输事件的应用分析表明,该方法更适合应用于磁绳结构的中心部分。这是因为在与周围等离子体的相互作用中,磁绳内部结构相比边缘结构可能更接近圆柱对称形态。
上图:磁绳磁场结构的示意图; 下图:卫星穿越磁绳内部时,磁场方向在轨道路径上的变化
该成果近期发表于国际知名地学期刊Journal of Geophysical Research(Rong, Z. J., W. X. Wan, C. Shen, T. L. Zhang, A. T. Y. Lui, Y. Wang, M. W. Dunlop, Y. C. Zhang, and Q.-G. Zong (2013), Method for inferring the axis orientation of cylindrical magnetic flux rope based on single-point measurement, J. Geophys. Res., Space Physics, 118, 271-283, doi:10.1029/2012JA018079. ).