A systems science examination of the Earth’s fully interconnected dynamic magnetosphere is presented. Here the magnetospheric system (a.k.a. the magnetosphere–ionosphere–thermosphere system) is considered to be comprised of 14 interconnected subsystems, where each subsystem is a characteristic particle population: 12 of those particle populations are plasmas and two (the atmosphere and the hydrogen geocorona) are neutrals. For the magnetospheric system, an assessment is made of the applicability of several system descriptors, such as adaptive, nonlinear, dissipative, interdependent, open, irreversible, and complex. The 14 subsystems of the magnetospheric system are cataloged and described, and the various types of magnetospheric waves that couple the behaviors of the subsystems to each other are explained. This yields a roadmap of the connectivity of the magnetospheric system. Various forms of magnetospheric activity beyond geomagnetic activity are reviewed, and four examples of emergent phenomena in the Earth’s magnetosphere are presented. Prior systems science investigations of the solar-wind-driven magnetospheric system are discussed: up to the present these investigations have not accounted for the full interconnectedness of the system. This overview and assessment of the Earth’s magnetosphere hopes to facilitate (1) future global systems science studies that involve the entire interconnected magnetospheric system with its diverse time and spatial scales and (2) connections of magnetospheric systems science with the broader Earth systems science.

中文翻译：

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地球磁层：系统科学概述和评估

介绍了对地球完全互连的动态磁层的系统科学检查。这里的磁层系统（又名磁层-电离层-热层系统）被认为由 14 个相互连接的子系统组成，其中每个子系统都是一个特征粒子群：其中 12 个粒子群是等离子体，两个（大气和氢地冕）是中立的。对于磁层系统，评估了几个系统描述符的适用性，例如自适应、非线性、耗散、相互依赖、开放、不可逆和复杂。对磁层系统的 14 个子系统进行了编目和描述，并解释了将子系统的行为相互耦合的各种类型的磁层波。这产生了磁层系统连通性的路线图。回顾了地磁活动之外的各种形式的磁层活动，并介绍了地球磁层中出现的四个现象的例子。讨论了太阳风驱动磁层系统的先前系统科学调查：到目前为止，这些调查还没有说明系统的完全互连性。这种对地球磁层的概述和评估希望促进 (1) 未来全球系统科学研究，涉及整个相互关联的磁层系统及其不同的时间和空间尺度，以及 (2) 磁层系统科学与更广泛的地球系统科学的联系。回顾了地磁活动之外的各种形式的磁层活动，并介绍了地球磁层中出现的四个现象的例子。讨论了太阳风驱动磁层系统的先前系统科学调查：到目前为止，这些调查还没有说明系统的完全互连性。这种对地球磁层的概述和评估希望促进 (1) 未来全球系统科学研究，涉及整个相互关联的磁层系统及其不同的时间和空间尺度，以及 (2) 磁层系统科学与更广泛的地球系统科学的联系。回顾了地磁活动之外的各种形式的磁层活动，并介绍了地球磁层中出现的四个现象的例子。讨论了太阳风驱动磁层系统的先前系统科学调查：到目前为止，这些调查还没有说明系统的完全互连性。这种对地球磁层的概述和评估希望促进 (1) 未来全球系统科学研究，涉及整个相互关联的磁层系统及其不同的时间和空间尺度，以及 (2) 磁层系统科学与更广泛的地球系统科学的联系。讨论了太阳风驱动磁层系统的先前系统科学调查：到目前为止，这些调查还没有说明系统的完全互连性。这种对地球磁层的概述和评估希望促进 (1) 未来全球系统科学研究，涉及整个相互关联的磁层系统及其不同的时间和空间尺度，以及 (2) 磁层系统科学与更广泛的地球系统科学的联系。讨论了太阳风驱动磁层系统的先前系统科学调查：到目前为止，这些调查还没有说明系统的完全互连性。这种对地球磁层的概述和评估希望促进 (1) 未来全球系统科学研究，涉及整个相互关联的磁层系统及其不同的时间和空间尺度，以及 (2) 磁层系统科学与更广泛的地球系统科学的联系。