二维局部混合模拟中磁鞘喷流的参数研究

我们进行无碰撞激波的二维局部混合模拟，以研究模拟磁鞘喷流的特性，作为激波特性的函数，即它们的阿尔芬马赫数（M A）和几何形状（上游磁场与激波法线之间的角度，θ BN）。总共进行15次模拟，考虑的入流速度为V in = 3.3 C A（阿尔芬速度）、4.5 C A和5.5 C A，以及θ BN = 15°、30°、45°、50°和65°。在这些条件下，激波的M A在4.28到7.42之间变化。为了在模拟输出中识别磁鞘喷流，我们使用四种不同的标准，这些标准与识别磁鞘喷流子集（称为高速喷流）相当（Plaschke和Hietala以及Angelopoulos，Ann. Geophys.，2013，31，1877–1889），瞬态通量增强（Němeček等人，Geophys. Res. Lett.，1998，25，1273–1276），密度等离子体块（Karlsson等人，J. Geophys. Res.，2012，117，a–n；Karlsson等人，J. Geophys. Res.，2015，120，7390–7403）和高速等离子体块（Gunell等人，Ann. Geophys.，2014，32，991–1009）。在我们的模拟中，密度等离子体块仅由M A ≥5.7的激波产生，而高速等离子体块仅在M A ≥6.97的激波下游形成。我们表明，较高的M A激波倾向于产生更快的喷流，这些喷流往往具有更大的表面积、质量、线动量和动能，而这些量与θ BN之间往往呈负相关。总体而言，θ BN增大到45°会导致喷流形成率增加。在V in = 3.3 C A的运行中，高速喷流与θ BN之间呈负相关。对于θ BN = 65°，喷流产生几乎停滞，无论激波的M A如何。磁鞘喷流距离激波的最大距离为≲140 d i（上游离子惯性长度），根据估算1 d i ∼100–150 km，在地球上相当于2.4–3.3个地球半径。因此，模拟的喷流中没有一个达到与地球亚太阳磁鞘平均延伸相当的距离，这使它们不等同于地效喷流。可能需要更高的M A激波才能产生这样的喷流。