金星雖然不含全球磁場,但太陽風攜帶著行星際磁場與金星電離層的直接相互作用會誘生出一個感應磁層空腔出來(如圖1所示)。太陽風攜帶的行星際磁場在靠近金星電離層的過程中,受電磁感應作用,出現(xiàn)垂掛,彎曲,并被帶入背陽面形成"感應"磁尾結構。在磁尾,磁場方向出現(xiàn)彎曲和反轉的區(qū)域稱為磁尾電流片。有研究表明磁尾電流片是金星大氣等離子體逃逸的主要通道。

圖1. 太陽風與金星相互作用形成感應磁層的示意圖。實線箭頭為行星際磁場方向(取自McComas et al.,1986,JGR)。
由圖1所示,金星感應磁層主要來源于垂直于太陽風運動方向的行星際磁場分量的垂掛作用。而對于平行于太陽風運動方向的行星際磁場分量,有學者認為則會造成磁尾磁場的左右不對稱分布。如圖1所示,當行星際磁場含有明顯尾向的平行分量時,相比于電流片右側區(qū)域,電流片左側區(qū)域磁場較強,磁場結構拉伸較為明顯,且電流片會向右側偏移。換句話說,磁尾磁場的結構會明顯受行星際磁場的方向調(diào)控?;鹦呛屯列l(wèi)六(泰坦)也有類似金星一樣的感應磁層結構。
盡管一些對火星和土衛(wèi)六的觀測和模擬研究也支持這樣的看法,但是由于實際太陽風中行星際磁場大多時候是擾動的,尤其早期先驅號在金星遠磁尾的觀測很少能有對應匹配的上游太陽風觀測數(shù)據(jù),所以還沒有人能從觀測上予以澄清這一重要科學問題:行星際磁場的平行分量到底能不能調(diào)控金星磁尾的磁場結構?
為從根本上回答這一科學問題,戎昭金副研究員等人利用金星快車近9年的磁場探測數(shù)據(jù),對嚴格挑選出的相對平穩(wěn)行星際磁場的事件分別作個例和統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn):平行于太陽風運動方向的行星際磁場分量對磁尾內(nèi)部磁場結構并沒有明顯的調(diào)控作用。有無明顯行星際磁場平行分量,都有可能出現(xiàn)磁尾磁場強度和結構的對稱或不對稱分布。對于出現(xiàn)明顯行星際磁場平行分量的情形下,磁尾電流片也沒有出現(xiàn)明顯的偏移(如圖2所示)。

圖2. 在行星際電場坐標系下,磁尾Bx分量的空間分布(從磁尾朝太陽方向看)。圖C中,Y=0附近處的黑色(紅色)曲線代表行星際磁場明顯反平行(平行)于太陽風情形下的磁尾電流片空間位置。
這個結論不僅澄清了多年來行星際磁場平行分量到底是否能調(diào)控金星感應磁尾這一重要科學問題,而且也能很好解釋在明顯行星際磁場垂直分量和平行分量兩種情況下金星等離子體逃逸率基本相當?shù)奈锢碓颉_@對于進一步研究火星和泰坦的磁尾形態(tài)學和動力學過程也具有重要的參考價值。
該工作發(fā)表在 Rong, Z. J., G. Stenberg, Y. Wei, L. H. Chai, Y. Futaana, S. Barabash, W. X. Wan, and C. Shen (2016), Is the flow-aligned component of IMF really able to impact the magnetic field structure of Venusian magnetotail , J. Geophys. Res. Space Physics, 121, doi:10.1002/2016JA022413.
原文鏈接 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JA022413/full