Geospace Umweltmodellierung (GEM) Magnetische Rekombination Herausforderung

Das Geospace Umweltmodellierungsprojekt (GEM) zur Rekombinationsherausforderung wird vorgestellt und die wichtigen Ergebnisse, die in einer Reihe von Begleitpapieren präsentiert werden, werden zusammengefasst. Die magnetische Rekombination wird in einer einfachen Harris-Blatt-Konfiguration mit einer festgelegten Menge an Anfangsbedingungen untersucht, einschließlich einer endlichen Amplitude einer magnetischen Inselstörung, um die Dynamik auszulösen. Die Evolution des Systems wird mit einer breiten Palette von Codes erkundet, die von vollständig elektromagnetischen Teilchen-in-Zelle (PIC) Codes bis hin zu konventionellen resistiven magnetohydrodynamischen (MHD) Codes reichen, und die Ergebnisse werden verglichen. Das Ziel ist es, die wesentlichen physikalischen Aspekte zu identifizieren, die erforderlich sind, um kollisionslose magnetische Rekombination zu modellieren. Alle Modelle, die den Hall-Effekt im verallgemeinerten Ohmschen Gesetz einbeziehen, erzeugen im Wesentlichen nicht unterscheidbare Rekombinationsraten, die fast Alfvénische Zuflussgeschwindigkeiten entsprechen. Daher ist die Rekombinationsrate unempfindlich gegenüber dem spezifischen Mechanismus, der die eingefrorene Bedingung bricht, sei es Widerstand, Elektroneninertie oder thermische Bewegung der Elektronen. Im Gegensatz dazu ist die Rekombinationsrate im konventionellen resistiven MHD-Modell dramatisch kleiner, es sei denn, es wird eine große lokalisierte oder stromabhängige Resistivität verwendet. Der Hall-Terme bringt die Dynamik der Whistler-Wellen in das System. Die quadratische Dispersionseigenschaft von Whistlern (höhere Phasengeschwindigkeit bei kleineren räumlichen Skalen) ist der Schlüssel zum Verständnis dieser Ergebnisse. Die Implikationen dieser Ergebnisse für den Versuch, die globale Dynamik der Magnetosphäre zu modellieren, werden diskutiert.