月球尾迹动力学过程的卫星观测和粒子模拟研究

月球尾迹是月球与高速等离子体流相互作用下在月球背面形成的密度很低的空腔区域。观测表明月球尾迹包含有大量的动力学过程，但是其中许多现象的物理机制不清楚。研究月球尾迹的动力学过程，是了解月球附近空间环境特征的关键，对于我国探月计划有重要意义。本项目拟利用ARTEMIS卫星观测，结合二维全粒子模拟，通过对比研究在太阳风和地球磁尾中月球尾迹的动力学特征，揭示月球尾迹再填充过程的内部物理机制和外界驱动造成的影响，理解尾迹再填充过程中完整的粒子动力学过程。具体研究内容包括：尾迹中波动的类型，产生机制以及波粒相互作用在尾迹再填充过程中所起的作用；尾迹边界层的双极电场结构，分布以及该电场对粒子进入尾迹过程的影响；来自月球背面的次级电子与行星际粒子的相互作用对尾迹再填充的影响。

月球尾迹是月球与高速等离子体流相互作用下在月球背面形成的密度很低的空腔区域，其中包含丰富的动力学过程。由于月球处于地球磁层或太阳风中，其中发生的物理现象直接影响尾迹的形成和形态，因此了解地球磁层和太阳风的动态过程对于月球尾迹的研究有重要帮助。本项目利用欧空局Cluster卫星和美国宇航局ARTEMIS 卫星观测，结合二维全粒子模拟，详细研究了月球所处的空间环境，特别是地球磁尾的动态演化及对月球尾迹的影响。重点研究了磁尾磁场重联磁分界线上的分层结构，密度耗空层和波动；次级磁岛的产生和强电场的来源；等离子体泡中的动力学尺度结构和电子加速；统计分析了尾迹中以及尾迹边界层中波动的类型，产生机制以及波粒相互作用在尾迹再填充过程中所起的作用；对比研究了太阳风和地球磁尾中月球尾迹的差别。这一系列研究对于进一步的了解月球空间环境和地月相互作用有重要科学意义。本项目严格按照计划书实行，进展顺利，共发表SCI期刊收录论文9篇，并在此基础上申请获批国家和省部级科技项目3项。