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Sequentially released tilted flux ropes in the Earth's magnetotail

H Hietala, J P Eastwood, A Isavnin2014年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

On 14 July 2011, the two ARTEMIS spacecraft observed a chain of flux ropes generated by reconnection in the Earth's magnetotail. The flux ropes are found to extend more than 90 ion inertial lengths out of the reconnection plane. We analyze six of these flux ropes by employing a novel combination of two-spacecraft-timing for their global orientation and Grad–Shafranov reconstruction (GSR) for their local orientation. We find that their diameter was ∼10 ion inertial lengths, temporal separations ∼100 ion gyroperiods, and that their speed increased from ∼30% to ∼70% of the Alfvén velocity. Given their temporal and spatial separations, we can infer that they were produced sequentially via a secondary instability. All of the flux ropes were tilted in the current sheet plane, suggesting that the secondary instability grew along the X-line in the direction of the electron current (−YGSM). The first five had a tilt between −14° and −26°. Based on the GSR axes their shape became increasingly complex over a period of ∼300 gyroperiods indicating kinking. The sixth event was again rather linear, and had a larger tilt (−38°), cross-section and core magnetic field; these changes are most likely related to a change in the boundary conditions.

日本語訳

2011年7月14日、2機のARTEMIS宇宙機は、地球磁気圏尾部における磁気リコネクションによって生成された磁束ロープの連鎖を観測した。この磁束ロープは、リコネクション面から90イオン慣性長以上にわたって延びていることが判明した。我々は、これらの磁束ロープのうち6つを、2宇宙機タイミング法による全体の向きの決定と、Grad–Shafranov再構成法(GSR)による局所的な向きの決定を新たに組み合わせた手法を用いて解析した。その結果、それらの直径は約10イオン慣性長、時間間隔は約100イオンジャイロ周期、速度はアルフヴェン速度の約30%から70%まで増加していたことが判明した。これらの時間的・空間的間隔から、それらは二次的不安定性によって逐次的に生成されたと推測される。すべての磁束ロープは電流シート面内で傾いており、二次的不安定性が電子電流の方向(−YGSM)に沿ってX線方向に成長したことを示唆している。最初の5つは−14°から−26°の傾きを示した。GSRの軸に基づくと、それらの形状は約300イオンジャイロ周期の間にわたって徐々に複雑化し、キンク変形を示していた。6番目の事象は比較的直線的であり、より大きな傾き(−38°)と断面積、およびコア磁場を有していた。これらの変化は、境界条件の変化に最も関連していると考えられる。

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