Mô phỏng MHD của cú sốc mũi tên Trái Đất ở số Mach thấp: Khoảng cách tách biệt

Mô phỏng lý tưởng MHD ba chiều toàn cầu của cú sốc mũi tên Trái Đất được báo cáo cho các số Mach Alfven thấp M_A và các hướng trường từ gần như vuông góc. Các mô phỏng sử dụng một chướng ngại vật magnetopause cứng và dẫn điện vô hạn, với vị trí ba chiều đối xứng trục được cho bởi một mô hình tiêu chuẩn đã được điều chỉnh, nhằm trực tiếp giải quyết các nghiên cứu trước đó về động lực học khí (GD) và MHD có định hướng trường (FA-MHD). Các thử nghiệm về sự nhảy vọt mật độ của các cú sốc được mô phỏng X cho 1.4 ≲ M_A ≲ 10 và vị trí cú sốc cao M_A, và tái hiện mối quan hệ GD giữa độ dày magnetosheath và X cho các lần chạy MHD gần như động lực học khí với M_A ≫ M_S, xác nhận rằng mã MHD đang hoạt động đúng. Các mô phỏng MHD cho thấy khoảng cách tách biệt a_s tăng lên một cách đơn điệu khi giảm M_A. Các giá trị a_s lớn hơn đáng kể được tìm thấy ở số Mach thấp M_A so với dự đoán từ các mô hình GD và MHD hiện tượng học cũng như các mô phỏng FA-MHD, như được yêu cầu về mặt định tính bởi các quan sát. Dự đoán của GD và FA-MHD sai lệch về mặt định tính, dự đoán hoặc là hằng số hoặc là giảm a_s khi giảm M_A. Khác biệt định tính này giữa MHD gần như vuông góc và các mô phỏng FA-MHD là chứng cứ trực tiếp cho thấy a_s phụ thuộc vào hướng trường từ θ. Hệ số gia tăng so với các dự đoán MHD hiện tượng học ở M_A ∼ 2.4 đồng ý về mặt định lượng với một ước lượng quan sát. Một mối quan hệ tuyến tính được tìm thấy giữa độ dày magnetosheath và X, bị điều chỉnh cả về định lượng và bản chất bởi các hiệu ứng MHD từ kết quả GD. Các kết quả MHD và GD đồng ý trong giới hạn M_A cao. Một lý thuyết MHD được phát triển cho a_s, hạn chế cho các θ đủ vuông góc và các số Mach siêu âm cao M_S. Nó giải thích các kết quả mô phỏng với độ chính xác tuyệt vời. Việc quan sát và thử nghiệm mô phỏng thêm về lý thuyết MHD này, và về những dự đoán của nó về M_A, θ, và M_S là rất mong muốn.