太阳活动对金星诱发磁层影响的研究

Venus Express, launched in 2005, is the first European Space Agency mission to Venus. Renewed interest in the topic of the solar wind interaction with the planet Venus has been generated with the Venus Express mission. Despite that Venus does not possess global intrinsic magnetic fields, an induced magnetosphere is created by the solar wind interaction with the highly conducting ionosphere. Venus Express reveals that the induced magnetosphere is very important in solar wind interaction with Venus by discovering that the water escapes through the magnetotail. Although many scientific results have been obtained from Venus Express data, but those results are mostly from the low solar activity period of data sampling. In this study, we plan to use the newly processed magnetic field and plasma data during high solar activity to investigate the Venus induced magnetosphere in order to find the solar activity dependence of the Venus induced magnetosphere.

2005年欧空局发射的金星快车探测器，对金星大气以及太阳风和金星的相互作用提供了新的认识。虽然金星没有内禀磁场，但是太阳风携带的行星际磁场和金星电离层相互作用后可产生诱发磁层。 金星快车探测研究对金星诱发磁层的重要性赋予了全新的意义。前期研究结果表明金星大气中的水是通过金星磁层逃逸出去进入行星际的。 金星快车虽然已取得了大量的科研成果，但目前研究成果主要集中于太阳活动低年。由于行星大气及电离层的特性是受太阳活动影响的，因此太阳活动控制着太阳风与金星相互作用的方方面面。本项目拟以过去几年最新获得的太阳活动高年金星快车磁场及等离子数据，对太阳活动高年金星诱发磁层进行系统性研究，进而认识太阳活动对金星诱发磁层的影响。

金星是类地行星，但它没有内禀磁场；因此，太阳风与金星电离层可直接相互作用。在金星电离层之外形成了一个磁障碍层，与磁尾组成了金星的诱发磁层。欧空局的金星快车探测器，于2005年11月发射，2006年4月入轨，累积了近9年的观测数据，这些近乎一个太阳活动周期的数据为我们研究金星磁尾和太阳活动的关系提供了良好的机遇。本项目基于金星快车观测数据，对金星诱发磁层进行了系统性研究。我们发现磁障结构只存在于日侧，无论日侧的磁障还是夜侧的磁尾都具有半球不对称性。磁障在高度和强度都受到太阳活动的影响，太阳活动剧烈时磁障会被推至更高的位置。而金星近磁尾在整个太阳周期都存在易发生磁重联的反平行磁场，这意味着磁重联可能是金星磁尾一个广泛发生的动力学过程，对金星上大气尤其是水分子逃逸有重要影响。我们还进一步分析了弓激波、磁鞘和诱发磁层中的磁场扰动，明确了太阳活动对金星诱发磁层全球性的影响。另外，我们也利用地球磁层中丰富的卫星观测资料进行了比较行星学研究，通过类比金星与地球磁层中的物理现象深入探讨金星诱发磁层中的动力学过程。这些研究结果将为我们揭示金星大气中的水逃逸机制提供重要参考。