本文基于自己开发的全球三维磁层模型,模拟研究了IMF(Interplanetary Magnetic Field)北向并且By分量较大(时钟角为60°)时磁层顶三维结构及其重联图像.结果发现,IMF By为正时,在北极隙区附近尾-昏侧存在IMF与地磁场之间稳定持续的重联现象;参与重联的地球磁场既有闭合磁力线也有开放磁力线;IMF在北极隙区与地球闭合磁力重联后一端与南磁极相连的磁力线在尾向运动时还可能与北尾瓣的开放磁力线重联而重新闭合,这种重联与磁力线循环过程不同于同一条IMF磁力线分别在南北半球与地磁场重联的模型.南极隙区的重联发生在尾-晨侧,其动力学过程与北极隙区情形类似.我们的模拟结果表明,IMF By较大时不可能发生IMF同一条磁力线分别在南北极隙区重联的情形,也不会因此而减少尾瓣的开放磁力线.
基于自己开发的全球三维磁层MHD模拟模型及试验粒子方法,研究了行星际磁场(Interplanetary Magnetic Field,IMF)北向与南向时磁尾等离子片的粒子注入机制.结果发现,IMF北向与南向时太阳风粒子都可以穿越磁层顶进入近磁尾等离子片.IMF北向时太阳风粒子注入等离子片主要通过磁尾晨昏侧低纬度边界区,平均能量为几百电子伏特;而IMF南向时粒子则主要由南北两侧进入等离子片,平均能量则增至几千电子伏特.IMF南向比北向时磁尾张开更大的角度,这会使近地较高能量的粒子更容易沿磁力线进入磁尾及等离子片.结果定性地说明和解释了某些重要的观测事实:磁尾等离子片粒子在IMF北向时主要来源于太阳风,而南向时则主要来源于地球.
