Model ızgarası Şekil 2'de gösterilmektedir ve modelin 3 boyutlu yapısını göstermektedir. Radyal koordinatın yükseklik için kullanıldığı ve açısal koordinatların Kartezyen ızgarasına dönüştürüldüğü yarı küresel bir koordinat sistemi kullanılır. Dikey ve yatay uzaysal adımlar sabit 100 km'ye ayarlanmıştır. Modelin dikey genişliği değişkendir ve bu koşu için 500 km'den 5600 km'ye kadardı. Bu çalıştırma için yatay aralık, hesaplama süresini makul bir değerde tutarken simülasyonun çoğunda tüm kutup başlığını kapsayan ∼50 ° enlemden büyük tüm enlemler dahil edilecek şekilde ayarlanır. Koordinat sistemi manyetik kutbun merkezindedir ve bir manyetik enlem ve manyetik yerel saat (MLT) koordinat sistemi benimsenmiştir.
T
Sayısal Teknik
Taşıma denklemlerini çözmek için, Boris ve Book 1976 ' nın akı düzeltmeli taşıma tekniği kullanılmıştır ve denklemleri üç boyutlu olarak çözmek için zaman adımlı bölme kullanılmıştır.
Konveksiyon ve Yağış Kalıpları
Nötr kutup rüzgarını tam olarak karakterize etmek için, nötr popülasyonları doğrudan veya dolaylı olarak etkileyen birkaç önemli mekanizmanın dahil edilmesi gerekir. Yük değişimi, nötr kutuplu rüzgar parçacıklarının ana kaynağı olduğundan, iyon kutuplu rüzgârdaki ana iyonlar, nötr kutup rüzgarının özelliklerini büyük ölçüde belirler.
İyon kutup rüzgarı, yüksek enlemlerde alan çizgilerini haritalayan iyonosferik elektrik alanları tarafından yatay olarak yönlendirilir ve bu elektrik alanları, güneş rüzgarı / manyetosferik etkileşimlerden kaynaklanır. Gezegenlerarası Manyetik Alanın (IMF) ve güneş rüzgarının potansiyelleri nasıl kontrol ettiğini gösteren birkaç elektrik potansiyeli modeli geliştirilmiştir. Birkaç elektrik potansiyeli modelinin örnekleri Heelis ve ark. 1982 , Foster ve ark. 1986 , Hepner ve Maynard 1987 , Lu ve ark. 1989 Rich and Hairston 1994 , Papitashvili ve ark. 1994, Weimer 1995 ,Ruohoniemi ve Greenwald 1996 ve Weimer 2001 . Bu çalışma için Weimer'ın 2001 son modelibenimsenmiştir. Bu modelde ele alınan rakımlarda, elektrik potansiyeli modelinden belirlenen elektrik alanları, bir ExB kaymasıüretecek şekilde hareket eder; bu, güneye doğru bir IMF için, kutup başlığı boyunca ters akıntı ve düşük enlemlerde dönüş akışı ile klasik 2 hücreli konveksiyon modelidir. .
yon kutup rüzgarını etkileyen bir diğer önemli alan, auroral bölgedir. Ororal bölgede, güneş rüzgarı veya manyetosfer kaynaklı parçacıklar, kutup başlığının açık alan çizgileri ile plazmasferin kapalı alan çizgileri arasındaki yüksek enlem kutup başlığına girer. Bu çökeltici parçacıklar daha sonra auroral ovalde ısıtma ve ilave iyonizasyon üretir ve ayrıca optik emisyonlara ve hepimizin aşina olduğu görünür aurora'ya yol açar. Çöken elektronlar ovaldeki ısınmanın çoğunu ürettiğinden, Hardy ve ark. 1985 auroral bölgeye termal girdiyi karakterize etmek için kullanılır. Bu termal girdi, artan elektron ve iyon sıcaklıklarına ve dolayısıyla iyon kutuplu rüzgar parçacıkları için daha büyük çıkışlara yol açar.
Arka Plan Nötr Atmosfer
Nedeniyle elektrik alanlarına ve kutup rüzgar convect'in iyonlar elektronları çökeltme ile ısıtılırlar olarak, nötr hidrojen (H üreten yük değişimi Ardalandaki nötr atomlu reaksiyonlar ve aynı zamanda sıcak geocoronal atomuna maruz ler ) ve oksijen (O ler ) akış parçacıkları . Şekil 3 . Bunun gerçekleşmesi için, iyonların değiş tokuşu yükleyebileceği bir nötr atom popülasyonu ve Hedin ve diğerlerinin MSIS ampirik modeli olmalıdır . 1977 bu amaçla kullanılır. Arka plan termal atomları için MSIS modeli, atmosferik (termal) hidrojen ve oksijen atomlarının yoğunluklarını ve ayrıca nötr sıcaklığı belirlemek için kullanılır. Sıcak jeokoronal atomlar daha sonra 500 km'de 4000 K sıcaklık ve arka plan termal oksijenin% 1 yoğunluğu ile oksijen atomları olarak alınır, ancak sıcak jeokoronal oksijen atomlarının yoğunluk yükseklik profili hala tartışılmaktadır. İlk olasılık, tüm rakımlarda arka plan termal oksijeninin sabit bir yüzdesi olmalarıdır [ Shematovich et al. , 1994 ] ve ikincisi, eksobazın yakınında bir tepe noktası olan Chapman benzeri bir profil oluşturmalarıdır Cotton et al. , 1993]. Basit olması açısından, bu çalışma için sabit bir yüzde profili seçilmiştir. Bu konuyla ilgili daha fazla ayrıntı Gardner ve Schunk 2004 tarafından verilmiştir .
Nötr akım parçacıklarının üretildiği yük değişim mekanizmasının gösterimi. İyonlar, nötr arka plan atomlarının bölgelerinden akarken, iyonun nötr bir akış parçacığına dönüştürüldüğü ve nötr arka plan atomunun yeni bir iyona dönüştürüldüğü yük değişim reaksiyonlarına girerler.