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场向电流与环电流的形成机制

已有 2845 次阅读 2023-2-10 19:36 |个人分类:场向电流形成机制|系统分类:科研笔记

中国科学院空间科学中心陈涛团队对临近空间电导特性的探测及云层中电导异常的发现与上世纪范艾伦的团队对近地空间的探测及辐射带的发现，两者验证了地球多重德拜球层的存在。旋转的地球多重德拜球层，在地磁场与太阳风作用下，在相邻层间充释电动态平衡中，产生了场向电流与环电流等近地空间中电流。

近地空间中电流的生成机制及特点

1. 地球多重德拜球层伴随地球旋转中，会产生位形变化，如图A所示，在相邻层间充释电动态平衡中，导致相邻层间距小的区域释电强，主要在高纬，而间距大的区域充电强，主要在低纬，并引发有关层中高纬与低纬之间中电流生成。

2. 地球多重德拜球层伴随地球旋转中，在地磁场作用下，其位形拓扑变化，如图B所示，在近地空间中所形成的电流特点：

(1) 在相邻层间充释电动态平衡中，磁高纬释电强，磁低纬充电强，并引发有关层中磁高纬与低纬之间电流生成，如图B所示。

(2) 在磁中纬与低纬的相邻层间电流，尤其在磁低纬的相邻层间电流，在地磁场作用中生成环电流。

3. 地球多重德拜球层伴随地球旋转中在地磁场又在太阳风作用下，其位形拓扑变化，如图B所示，在近地空间中所形成的电流特点：

近地空间中地球多重德拜球层在太阳风中朝阳侧被压缩，背阳侧被拖曳与膨胀。

（1）在太阳风仅冲击压缩近地空间中地球多重德拜球层，未有大量等离子体粒子注入到近地空间内的短暂时段：

在相邻层间充释电动态平衡中，在朝阳侧与背阳侧的磁高纬相邻层间释电皆加强；在朝阳侧的磁低纬与中纬相邻层间释电也增强中而充电减弱，而背阳侧的磁低纬与中纬相邻层间释电减弱而充电极大增强，导致总体近地空间中磁低纬区域充电电流加强，尤其夜侧第8，9层相邻层间，引发近地空间中总体东向环电流增强,导致地磁水平分量短暂上升。

（2）在太阳风等离子体粒子大量注入到近地空间中地球多重德拜球层中的时段：

在相邻层间充释电动态平衡中，在朝阳侧与背阳侧的磁高纬相邻层间释电皆加强；朝阳侧的磁低纬与磁中纬相邻层间释电皆减弱；背阳侧的磁低纬与磁中纬相邻层间释电极大加强，尤其夜侧磁低纬与中纬的第8，9层相邻层间释电极大增强，引发近地空间中总体西向环电流增强,导致地磁水平分量下降。

对于半个世纪以来，欧洲，美国，日本和中国等发射的探测卫星在近地空间中所获得的有关场向电流和环电流等数据，可依据上述进行较完美的解释（1，2，3，4，5，6，7，8）。