2005年--外文翻译--土星磁尾的高能离子加速：土星亚暴（译文）

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1、中文 3088字 ， 2620单词 ,13750英文字符 出处： Mitchell D G, Brandt P C, Roelof E C, et al. Energetic ion acceleration in Saturns magnetotail: Substorms at Saturn?J. Geophysical research letters, 2005, 32(20). 土星磁尾的高能离子加速：土星亚暴？ D. G. Mitchell, P. C. Brandt,E. C. Roelof, J. Dandouras, S. M. Krimigis, B. H. Mauk, C

2、.P.Paranicas, N. Krupp, D. C. Hamilton, W. S. Kurth,P. Zarka, M. K. Dougherty, E.J.Bunce, and D. E. Shemansky Received 7 February 2005; revised 30 March 2005; accepted 7 April 2005; published 25 June 2005. Cassini探测器上的磁场成像仪（ MIMI）和离子与中性粒子相机（ INCA）记录了大致来自土星磁尾方向的高能中性粒子流的突然消失。尾部离子活动的爆发和土星千米波辐射的增强有很好的关联

3、。本文给出了这些事件和地球亚暴之间的相似性，包括它们对星际条件的依赖性，我们推断，土星磁层发生了类地球亚暴事件。 1、介绍 地球磁层动力学过程受到太阳风输入的能量的控制 e.g., McPherron, 1995，此外，木星磁层动力学过程受其内部能量源控制，主要包括土星强磁场的转动能量和稠密的等离子体 Bagenal et al., 2004。在以下两种情况中，高能粒子会被被突然加速或者加热：地球上发生磁暴和亚暴；木星上的内部驱动过程，如流量管互换等 (详情见 Krupp et al. 2004)。一般认为通过旋转电场和星际电场的相对强度，可以大致确定太阳风的相关影响。变化的旋转电场由行星的自

4、旋速率和内部强磁场确定。根据这种方法，将其扩展运用到土星，考虑到星际环境的影响，土星的情况应该是介于地球和木星之间。 一个长期存在的相关性表明，在土星上太阳风条件下土星千米波辐射（ SKR）对太阳风输入的重要依赖性 Desch, 1982。最近， HST 结合远距离和近距离（ Cassini)观测研究了星际环境稳定时的土星极光，确定了上游太阳风条件，土星极光活动和 SKR之间的相关性 Prange et al., 2004; Kurth et al., 2005; Crary et al., 2005; Clarke et al., 2005。 由于 INCA传感器在 Cassini上，离子加

5、速、加热可以远距离成像。当 Cassini在磁层的外侧， INCA（这是近瞄准光学远程传感器，有 12090 的视野范围）可以生产全球大部分的图像。这为探测离子加速提供了机会，同时测量磁层顶或者太阳风的磁场（在很多情况下也可以测量等离子体速度）。此外，无线电和等离子波仪器可以监控 SKR 的强度，这是显示磁层响应太阳风条件（主要是动力学压力）的一个指标。 2、观测结果 此次磁尾离子加速事件发生在 2004年 347天到 348天之间（图一）。 Cassini卫星大约在 1000LT， -2纬度， 24Rs入站。快到 347天 2300UT时，突然从磁尾方向传来一个明亮的发射。 ENA 通量在

6、347 天结束之前随着时间缓慢的上升，但是在 347天 2300UT之前的几天，辐射没有偏离基于六个月轨道数据得到的平常值。随后， ENA 通量在全能量范围稳步上升，达到了比以前观测的基准线高一个数量级的水平。我们将展示信号来自天空的一个非常有限的部分，包括磁尾超过约 20Rs 处。同时，随着 ENA 通量的增加， SKR 辐射的强度和频带宽度都增加。 图一 图二按顺序展示了 ENA图片，大事件在 347天结束之前开始（图一），在次不久之前， Cassini 飞越了泰坦。注意到氢气（第一个面板） 其峰值接近土星 在超过 10个土星半径的范围内密度下降非常缓慢。第一张 图像上的 ENA发射是典型的事件前提条件，大多数的发射来自 20Rs 以内的势阱，并且主要限制在赤道平面。这个前置事件图像中的日夜亮度不对称是等离子的共转造成的。由于 Cassini 的有利位置，夜侧等离子体朝着探测器流动（给等离子体的热速度产生一个增量），而在日侧则从探测器离去（减少一个速度增量）。这造成了观测的各向异性，正如 Co