国家空间科学中心揭示金星磁鞘磁场三维形态特征

金星与太阳风的相互作用长期以来被认为是影响其大气演化的重要因素。虽然金星没有内禀磁场，但是太阳风与金星大气相互作用可以形成一个感应磁层。感应磁层和磁鞘的磁场的三维形态关系着太阳风和行星粒子的相互作用过程，包括离子拾起过程、波粒相互作用、KH不稳定性的发生、磁张力加速粒子和磁场重联的发生等。然而以往的研究集中于感应磁层和磁尾，却缺乏对磁鞘磁场的讨论。

近日，中国科学院国家空间科学中心特别研究助理徐麒与副研究员谢良海等人，利用金星快车的观测数据以及磁流体力学模拟，全面分析了金星磁鞘磁场的三维形态结构和对行星际磁场变化的响应。观测和模拟的结果十分吻合，显示行星际磁场穿过弓激波进入磁鞘后，磁场时钟角的偏离（？Φ）不大，不超过45度（图1）。并且，磁鞘磁场对上游行星际磁场变化的响应速度很快，不超过1分钟。

研究者发现，造成这些结果的机制是行星际磁场在磁鞘中的堆积不显著，并且磁鞘磁场对上游变化的响应时间是由对流速度决定的。结果也显示出磁鞘磁场行为的磁流体力学本质特征。研究者由此提出，在单卫星观测任务中，磁鞘中磁场的时钟角可以作为上游磁场时钟角的近似估计。

该研究发表于学术期刊Astronomy & Astrophysics。

论文链接：Xu, Q., Xie, L., Rong, Z., Xu, X., Wei, Y., Li, L., & Zhang, T. (2023). The magnetic field clock angle departure in the Venusian magnetosheath and its response to IMF rotation. Astronomy & Astrophysics, 677, A142. doi: 10.1051/0004-6361/202346989

图1 金星周围磁场的三维形态结构，磁力线的颜色代表磁场时钟角的偏离。IMB为感应磁层边界，X方向指向太阳。