邓基循环

投影到电离层的邓基循环流示意图

邓基循环由詹姆斯·邓基于1961年正式提出，[1]是一种解释行星磁层与太阳风之间相互作用的现象。[2]邓基最早提出了地球磁层和太阳风通量之间磁重联的循环行为。这种磁重联解释了先前观察的地球磁层内的动力学。[3]循环开始时的磁重联速率取决于行星际磁场[4]的方向以及磁重联位置的等离子体条件。对地球而言，磁重联周期大约需要1小时，但这因行星而异。

循环进程

邓基循环包括三个阶段：

  1. 在第一个阶段，太阳通量和磁层顶相连，在磁层顶上形成一个通道，太阳风可以从中进入磁层。[4]这个通道称为日侧重联，发生在磁层面向太阳风源的一侧（日侧）。
  2. 在第二个阶段，太阳通量沿太阳风的方向穿过磁层。
  3. 在第三个阶段，在磁尾处，磁重联关闭了开放通量，开始新的循环。这种磁重联为夜侧重联。

邓基的理论最初提出了一个解释，即循环处于稳定状态，并且第一阶段和第三阶段的重联是等同的。然而，后来的研究发现，重联的速率是可变的，并受日侧重联位置和磁尾的条件影响。[3]

行星际磁场方向的影响

磁层顶的重联的发生率在很大程度上取决于行星际磁场的方向。当磁场有更强的南向分量时，磁层顶的重联发生率更高。[3]这会让具有任意小剪切角的太阳风在磁层顶磁重联。正常情况下，磁层顶与周围磁场的场强差异只允许剪切角较大的太阳风磁重联。强烈的南向分量使磁层顶和周围场之间的场强差异减小。[4]

参考文献

  1. ^ Dungey, J. W. Interplanetary Magnetic Field and the Auroral Zones. Physical Review Letters. 1961, 6 (2): 47–48. Bibcode:1961PhRvL...6...47D. ISSN 0031-9007. doi:10.1103/physrevlett.6.47. 
  2. ^ Cowley FRS, Stanley W. H., Dungey's Reconnection Model of the Earth's Magnetosphere: The First 40 Years, Magnetospheric Plasma Physics: The Impact of Jim Dungey’s Research, Astrophysics and Space Science Proceedings (Cham: Springer International Publishing), 2015, 41: 1–32, ISBN 978-3-319-18358-9, doi:10.1007/978-3-319-18359-6_1 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Milan, S. E.; Provan, G.; Hubert, B. Magnetic flux transport in the Dungey cycle: A survey of dayside and nightside reconnection rates. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2007, 112 (A1): n/a [2023-05-08]. Bibcode:2007JGRA..112.1209M. ISSN 2156-2202. doi:10.1029/2006JA011642. hdl:2027.42/140049 可免费查阅. （原始内容存档于2023-05-08） （英语）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Seki, K.; Nagy, A.; Jackman, C. M.; Crary, F.; Fontaine, D.; Zarka, P.; Wurz, P.; Milillo, A.; Slavin, J. A.; Delcourt, D. C.; Wiltberger, M. A Review of General Physical and Chemical Processes Related to Plasma Sources and Losses for Solar System Magnetospheres. Space Science Reviews. 2015, 192 (1–4): 27–89. Bibcode:2015SSRv..192...27S. ISSN 0038-6308. S2CID 118335073. doi:10.1007/s11214-015-0170-y （英语）.