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第三章磁层第三节磁层电场与电流体系回顾带电粒子在磁场中的运动回顾带电粒子在磁场中的运动回顾带电粒子在磁场中的运动回顾带电粒子在磁场中的运动回顾带电粒子在磁场中的运动磁层电场极化电场正负带电粒子极化而分离，造成同种极性电荷的堆积，产生有势电场，无旋场。感应电场磁场随时间变化所产生的有旋电场，无散场。对流电场带电粒子横切磁力线产生正负粒子沿反方向运动而产生的极化电场。映射电场沿磁力线电导率高，磁力线是等电位线，电场通过磁力线从一个区域映射到另一个区域。地球空间电流磁层－电离层大尺度电流体系示意图六大电流体系：向阳面磁层顶C-F电流；对称环电流SRC;部分环电流＋2区场向电流及其在电离层中的闭合电流PRFI；磁尾电流MTL；1区场向电流FAC1；电离层电流IDC磁层－电离层大尺度电流体系示意图crosssectionofglobalmagnetosphericcurrents地面水平磁场分布等效电路结构磁层顶电流太阳大气压缩地磁场形成的边界面电流磁层顶电流太阳风动压与磁层磁压平衡太阳大气压缩地磁场形成的边界面电流mpmpswBJp2mpSWmpmpBpBJ即，在向日面磁层顶附近，地球磁场Bmp向北，太阳风压力梯度指向太阳，所以磁层顶电流Jmp由早晨指向黄昏。磁层顶电流太阳大气压缩地磁场形成的边界面电流产生的物理机制太阳风动压与磁层磁压平衡磁层顶电流磁层顶电流赤道环电流形成机制环电流形成机制经向漂移形成环电流经向漂移形成环电流磁尾电流是空间尺度最大的磁层电流体系。太阳风质量、动量和能量向磁层传输并主要积累都在磁尾。形成机制无边界、无电场的一维模型（哈里斯，1962）)/(sec)(ˆ)/tanh()(200hzhpzpxhzBzB磁场分三个区域：均匀磁场磁场梯度区零磁场区形成机制有边界、有电场的模型（阿尔芬，1968）电场漂移向着中性片，当粒子到达中性片无磁场区时，在电场作用下加速运动，正离子向左，电子向右，形成从左向右的电流。场向电流典型亚暴期间平均场向电流方向图极隙区：1000～14001区：晨入昏出2区：晨出昏入场向电流典型亚暴期间平均场向电流方向图1区场向电流回路场向电流2区场向电流回路1区场向电流回路典型亚暴期间平均场向电流方向图电离层电流电离层电流太阳-行星际-磁层-电离层能量耦合太阳-行星际-磁层-电离层能量耦合①太阳低日冕CMEs→行星际磁场南向→向阳面磁重联→部分粒子沿重联磁力线与高纬大气分子原子发生碰撞形成极光；部分粒子沿重联磁力线向磁尾方向延伸，把太阳风能量带到磁尾→磁尾磁重联→磁尾等离子体团→部分抛射出去，离开地球磁层；部分随磁力线向地球方向收缩，形成环电流，在两极沉降，产生亚暴极光。②能量耦合的整体特征：来自太阳风的定向动能→磁尾磁能存储→等离子体片、极光粒子、环电流中的热能和电离层的焦耳加热。