地球与巨行星极尖区的识别、差异与成因比较研究
许严1
尧中华2
叶生毅1
张彬铮2
陈俊杰2
曾志立2
孙久雯3
1.南方科技大学 地球与空间科学系,深圳 5180552.香港大学 地球与行星科学系,香港 9990773.北京大学 地球与空间科学学院,北京 100091
摘要：行星极尖区是太阳风等离子体进入行星磁层的关键通道,对于理解太阳风-磁层相互作用具有重要意义.本文系统梳理并比较了地球、土星和木星极尖区的最新研究进展,重点探讨其识别特征、空间分布差异及形成机制.研究表明,尽管三颗行星的极尖区在微观等离子体物理过程上表现出高度相似性——包括磁鞘状低能电子(～100 eV)的注入、离子速度过滤效应产生的能量色散、以及增强的等离子体波动特征等——但它们的宏观空间分布和动力学行为却存在显著差异.地球极尖区主要分布在正午附近,其相关的磁层顶重联过程主要受行星际磁场南北分量控制.相比之下,土星由于快速自转与内部等离子体源的共同作用,其极尖区表现出随自转而出现的周期变化的动态摆动特征.木星极尖区则展现出独特的结构模式——最新朱诺号探测结果证实,木星极尖区可稳定存在于昏侧扇区.该探测结果可归因于木星快速自转与特殊太阳风条件共同塑造的复杂三维磁层拓扑,其相关的磁层顶重联过程则主要受行星际磁场晨昏分量控制,这与地球极尖区的结构存在显著区别.通过对比这三颗行星,本研究系统梳理并回顾了行星极尖区的位置分布与全球结构,及其从外部太阳风控制向内部动力学主导转变的不同响应特征.这种跨行星的比较研究不仅深化了我们对太阳系内磁化行星的理解,也为理解不同行星环境下磁层物理过程的普遍性与特殊性提供了框架,并为未来探测冰巨星(天王星、海王星)及系外行星磁层提供了理论基础和观测参考.
关键词：极尖区行星磁层地球土星木星太阳风-磁层相互作用
分类号：P352(空间物理)
论文发表日期：2026-07-31
在线出版日期：2026-03-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：21( 453-473 )
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