土星とエンケラドゥスの間の「フラックスチューブ」の性質は何ですか?「L-シェル= 4」はどういう意味ですか?

NASA JPL YouTubeのビデオ土星の音:惑星とその月のエンケラドスの電波を聞く (以下、カッシーニのグランドフィナーレのエンセラダスオーロラヒスエミッション

  • カッシーニのグランドフィナーレのオーロラ・ヒス・エミッション:土星とそのリングの間のさまざまな電気力学的相互作用
  • 最初の論文の要約は次のようになっています:

    カッシーニのラジオとプラズマ波の科学(RPWS)機器は、グランドフィナーレ軌道のperikroneパスの1つの間に強烈なオーロラヒスエミッションを検出しました。
    カッシーニがEnceladusの軌道(L-shell =
    4)に接続されたフラックスチューブを横切ったときと、宇宙船と氷の月の両方が同じ緯度にあるときに、エミッションが検出されました。
    Enceladusに関連するオーロラヒスの以前の観測は、クローズフライバイ中にのみ行われ、ここでは、サターンに近いそのような放出の最初の観測を提示する。さらに、レイトレーシング分析は、Pryor
    et
    al。によるEnceladusのオーロラフットプリントの以前のUVIS観測と非常によく一致して、63°の緯度での放射源位置を示しています。
    (2011年)。検出は、土星付近のエンケラドスの高緯度フラックス管のサンプリングを可能にしたグランド・フィナーレ段階によってのみ与えられた。この結果は、土星とエンケラドスの間の電気力学的相互作用の空間的広がりについての新しい洞察を提供する。

    Question: What is the nature of a “flux
    tube” between Saturn and Enceladus? Does this refer to magnetic
    lines flux, or flux of particles, or something else. Also, what
    does “L‐shell=4” mean?

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    ベストアンサー

    フラックスチューブ」は、荷電粒子が1つの場所の間を流れることを可能にする磁気的に限定された導管です惑星の磁気圏と別の場所で

    L-shell
    “は、惑星の磁力線のサブセットで、惑星の中心からの指定された数の惑星半径で、惑星の赤道(ほとんどの惑星にとって、とにかく)。

    一様な磁場において、磁力線に沿って移動する荷電粒子は、磁場から正味の力を受けない。フィールドラインに垂直な1つの移動は、ローレンツ力、F = q( V
    V は速度ベクトル、 B
    はフィールドベクトルです。その力は常にパーティクルの速度ベクトルに垂直であるため、パーティクルは円の周りを走っていきます。
    V
    ベクトルが磁場ベクトルの傾きである場合、すなわち磁場ベクトルに平行な成分と磁場ベクトルに垂直な成分を有する場合、磁力線に沿った速度は変化しないままであり、成分線に垂直なものはその円形のものです:粒子はフィールド線に沿って螺旋状になります!

    正味の結果:荷電粒子は磁力線に沿って移動するのは簡単ですが、磁界に垂直なかなりの距離を移動することはほとんど不可能です。フラックスチューブは、絶縁材料で囲まれた導体のようなものです。

    惑星と磁場中を移動する月との間に電位差がある場合、荷電粒子は容易に月から惑星へ、または他の方法で磁束管に沿って流れることができる。そのフラックスチューブは、ダイナモフィールドの通常のトロイダルジオメトリに従うので、ほとんどの衛星にとって、チューブは、極近くのどこかの惑星に接続します。

    L殻はダイナモ欄内のトロイダル面である。特定の半径、例えば中心からの4つの惑星半径で赤道面を通過するすべてのフィールドラインを想像し、それらをすべてポールに沿って追跡すると、トロイダル面が得られます。その表面の中にあるものは、
    “L = 4″または “Lシェル4″であると言われています。 L = 2は2つの惑星半径で赤道と交差する、等々である。従って、L =
    4L-殻内のフラックス管は、「L = 4」であると言える。

    こちらで説明されている画像は、カッシーニ
    (紫外線波長で)2つのことを示す:1)太陽風と土星の多くの土星半径で生成される荷電粒子電流から生じる、非常に高いL-殻(従って極に近い)における「通常の」オーロラ磁場が相互作用する。
    2)荷電粒子電流を運んでいるエンケラドス磁束管が土星の大気と交差し、小さなオーロラ(白いボックス内)を作る場所がはるかに小さい。

    博士として学生私は研究グループに所属していました。磁束管は荷電粒子を導くだけでなく、電波を誘導することができるので、これらの人々は強力な無線信号を特定の地域に注入し、磁気圏がどのように反応したかを見ることができます。

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    土星にエンケラドスの足跡

         

    NASAのカッシーニ宇宙船は、サターンと月のエンケラドスを結ぶ電気回路の存在を示す、サターンの北極の近くに紫外光の輝くパッチを見つけました。この新たに発見されたパッチは、土星とエンケラドゥスの磁気結合の
    “フットプリント”で発生し、磁力線に沿って加速する電子とイオンを示します。白い四角は、この足跡の位置を示しています。

         

    パッチは、サターンの有名な北極と南極のオーロラ輝きを引き起こすのと同じ現象のために輝きます:惑星の大気に潜む活発な電子。しかし、フットプリントは、土星の極の周りのオーロラの環につながっていません。

         

    ここに示されている2つの画像は、2008年8月26日にカッシーニの紫外線イメージング・スペクトログラフで80分間隔で取得されました。フットプリントは、エンケラドスの位置の変化に応じて移動しました。イメージでは、色は極端な紫外線放射がどれほど明るいかを表しています。最も低い発光領域(1ピクセルあたり1~2つの極紫外線カウント)は黒/青色である。最も明るい発光領域(1ピクセルあたり500から1,000極端紫外線カウント)は黄色/白色です。

         

    フットプリントは北緯約65度に現れました。カリフォルニアやスウェーデンに匹敵する範囲をカバーする経度方向で約1,200キロメートル(750マイル)、緯度で400キロメートル(250マイル)未満を測定しました。

      
      最も明るい画像では、土地の極オーロラリングよりもはるかに小さい約1.6キロラリアの紫外線光強度で足跡が輝いていました。これは、可視光スペクトルの望遠鏡なしで地球上で見える最も暗いオーロラに匹敵します。
         

    太陽が土星の北極を左から照らしていて、足跡が惑星の日の側にある。惑星の夜側は、ハッシュ線の右側にあった。

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