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火星沉降H-ENA的分布与特性

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能量中性原子(Energetic Neutral Atom,ENA)是由能量离子与中性背景成分电荷交换产生.火星的外逸层扩展范围远高于弓激波,上游太阳风质子与其相互作用并转化为太阳风氢ENA(Hydrogen-ENA,H-ENA),新生的H-ENA可直接进入低层大气,成为新的物质与能量输运通道.本文基于单流体多成分MHD模型与中性外逸层模型,计算了火星 200 km等高面沉降H-ENA通量的空间分布,统计了多种太阳风条件下沉降H-ENA的粒子与能量沉降率,分析影响因素.结果表明,在一定模拟条件下,产生于弓激波上游的太阳风H-ENA,呈cosZ分布(Z为天顶角),受磁异常影响较小,是沉降H-ENA的主要成分,占ENA总沉降量的 59%,占能量沉降的 81%;产生于磁鞘的磁鞘H-ENA受磁异常阻碍影响较大,在最强磁异常上方其沉降通量显著下降;沉降H-ENA与上游太阳风的通量呈正比例关系;2.1%~3.5%上游太阳风质子转化为太阳风H-ENA.
Distribution and Characteristics of Martian Precipitating H-ENA
Energetic Neutral Atom(ENA)is generated by charge exchange between energetic ions and background neutrals.As Martian exosphere extends far above the bow shock,hydrogen ENA(H-ENA)produced by solar wind proton may enter the lower atmosphere directly,depositing mass and energy in the atmosphere.Based on the single-fluid multispecies MHD model and exosphere model,this paper cal-culates the spatial distribution of the precipitating H-ENA flux at the height of 200 km on Mars,evalu-ates the particle and energy deposition rate of the precipitating H-ENA under different solar wind condi-tions,analyzes their controlling factors.The results show that the solar wind H-ENA generated up-stream of the bow shock is less affected by the crustal fields,and shows a cosZ distribution.As a major mass and energy source,the precipitating solar wind H-ENAs account for 59%particle deposition and 81%energy deposition of the total precipitating ENAs.Magnetosheath H-ENA generated in the magne-tosheath is greatly affected by the crustal fields,and their precipitating flux decreases significantly above the strongest magnetic anomalies.The precipitating H-ENA flux is proportional to the upstream solar wind flux,and 2.1%~3.5%of upstream solar wind protons are estimated to be converted into the solar wind H-ENAs.

MarsPrecipitating H-ENAMHD modelCrustal

张艺腾、李磊、谢良海、苟晓晨、冯永勇

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中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室 北京 100190

中国科学院大学 北京 100049

中国科学院国家空间科学中心 北京 100190

中科-莘县联合研究中心 聊城 252400

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火星 沉降H-ENA MHD模型 磁异常

国家自然科学基金国家自然科学基金中国科学院重点部署项目民用航天预研项目国家重点实验室专项研究基金中国科学院国家空间科学中心"攀登计划"项目

4224111242122032ZDBS-SSW-TLC00103D020104

2024

空间科学学报
中国科学院空间科学与应用研究中心 中国空间科学学会

空间科学学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.328
ISSN:0254-6124
年,卷(期):2024.44(2)
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