Solar wind prediction for Uranus near opposition (2025-10-18)

1. Model We use a 3-D magnetohydrodynamic model that predicts solar wind conditions between 1 and 40 AU using time-dependent boundary conditions implemented in the adaptive mesh refinement framework of Multi-scale Fluid-kinetic Simulation Suite (MS-FLUKSS), which is a numerical toolkit designed primarily for modeling flows of partially ionized plasma. See Kim et al. (2016) and Lamy et al. (2017) for details. Simulation domain: 1-40 AUSimulation grid: 4,320 x 720 x 36 (r, phi, theta)Grid size: dr = 0.009 AU, dphi = 0.5 deg, dtheta = 5 deg At 1 AU, the solar wind boundary conditions are derived from OMNI data at low latitudes and fit to Ulysses data at middle to high latitudes (e.g., Kim et al. 2016, 2017; Zirnstein et al. 2022, 2024). At 40 AU, the interstellar neutral hydrogen atom parameters are: Number density = 0.115 cm^3 (Swaczyna et al. 2020; Swaczyna et al. 2025)Flow speed = 22 km/s (Lallement et al. 2005)Temperature = 10,000 K. 2. Data The simulation data file ("uranus.dat") consists of a header and 19 columns of numerical values in the following order: (1) time (fractional year) (2) distance (AU) (3) MS-FLUKSS longitude (rotated by ~180 degrees from HGI longitude in degrees) (4) MS-FLUKSS latitude (same as heliographic latitude in degrees) (5) solar wind proton number density (cm^-3) (6) solar wind Vr (km/s) (7) solar wind Vphi (km/s) (8) solar wind Vtheta (km/s) (9) thermal pressure of solar wind and interstellar pickup ion mixture (picodyne/cm^2) (10) Br (microgauss) (11) Bphi (microgauss) (12) Btheta (microgauss) (13) interstellar hydrogen atom number density (cm^-3) (14) interstellar hydrogen Vr (km/s) (15) interstellar hydrogen Vphi (km/s) (16) interstellar hydrogen Vtheta (km/s) (17) interstellar hydrogen atom thermal pressure (picodyne/cm^2) (18) tracking parameter for the heliospheric current sheet (19) solar wind and interstellar pickup proton temperature (K) 3. Figure The figure shows the model predictions of interplanetary magnetic field, solar wind dynamic pressure, radial velocity, and proton number density at Uranus for 2025-10-17 to 2025-01-10. The green and red lines represent the current and previous bi-weekly updates, respectively.1. 模型 我们采用一套三维磁流体动力学模型，该模型依托多尺度流体动理学模拟套件（Multi-scale Fluid-kinetic Simulation Suite, MS-FLUKSS）的自适应网格细化框架实现的时变边界条件，可预测1~40天文单位（astronomical unit, AU）范围内的太阳风环境。该套件是一款主要用于模拟部分电离等离子体流动的数值工具包，详细参数可参考Kim等人（2016）与Lamy等人（2017）的研究。 模拟区域：1~40天文单位 模拟网格：4320×720×36（径向r、方位角φ、极角θ） 网格步长：径向步长dr=0.009 AU，方位角步长dφ=0.5°，极角步长dθ=5° 在1天文单位处，太阳风边界条件由低纬度区域的OMNI数据推导得到，并通过中高纬度区域的尤利西斯（Ulysses）探测器数据进行拟合（例如Kim等人2016、2017；Zirnstein等人2022、2024）。 在40天文单位处，星际中性氢原子的参数如下： 数密度：0.115 cm⁻³（Swaczyna等人2020、2025） 流动速度：22 km/s（Lallement等人2005） 温度：10000 K 2. 数据 模拟数据文件（"uranus.dat"）包含文件头与19列数值数据，各列顺序如下： (1) 时间（以小数年表示） (2) 距离（天文单位） (3) MS-FLUKSS 经度（较日球层惯性（Heliocentric Inertial, HGI）经度旋转约180°，单位：°） (4) MS-FLUKSS 纬度（与日面纬度一致，单位：°） (5) 太阳风质子数密度（cm⁻³） (6) 太阳风径向速度Vr（km/s） (7) 太阳风方位角速度Vφ（km/s） (8) 太阳风极角速度Vθ（km/s） (9) 太阳风与星际拾取离子混合流的热压（皮达因/厘米²，picodyne/cm²） (10) 径向磁场分量Br（微高斯，microgauss） (11) 方位角磁场分量Bφ（微高斯） (12) 极角磁场分量Bθ（微高斯） (13) 星际氢原子数密度（cm⁻³） (14) 星际氢原子径向速度Vr（km/s） (15) 星际氢原子方位角速度Vφ（km/s） (16) 星际氢原子极角速度Vθ（km/s） (17) 星际氢原子热压（皮达因/厘米²） (18) 日球层电流片追踪参数 (19) 太阳风与星际拾取质子温度（K） 3. 图像 该图像展示了2025年10月17日至2025年1月10日期间天王星位置处的行星际磁场、太阳风动压、径向速度以及质子数密度的模型预测结果。其中绿色线条与红色线条分别代表当前与上一期双周更新结果。