空間中心發現極尖區最大通量場向電子擾動事件

　　近日，中國科學院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室科研人員史建魁、張子迎、程征偉等根據Cluster衛星的觀測數據分析，在極尖區發現了通量最大的場向電子擾動事件，并首次對場向電子事件的時空尺度進行了分析。該研究成果發表在美國地球物理學會（American Geophysical Union, AGU）學術期刊《地球物理期刊》（Journal of Geophysical Research）上。

　　地球極尖區是太陽風-磁層-電離層耦合的重要區域。沿磁場方向運動的電子在這一耦合過程中起著重要的作用，是空間物理研究中的前沿課題。過去對場向電子事件的的研究都是根據單一衛星的觀測數據得到。由于單一衛星觀測條件限制，到目前為止，還沒有關于場向電子事件的空間尺度和時間尺度的研究。該項研究利用歐空局Cluster星簇計劃四顆衛星的探測數據，分析研究了四顆衛星在2001年9月30日穿越極尖區期間觀測到的場向電子擾動事件。首次得到了目前所有衛星觀測到的沿磁場方向通量最大的擾動電子事件，并分析了該擾動事件的時空尺度。研究結果認為本次場向電子擾動事件的時間尺度至少為50分鐘，其沿著Cluster衛星運行方向上的空間尺度約為540 km，在地方時方向的空間尺度至少為1800 km。這也是目前為止觀測到的最大時空尺度的極尖區場向電子擾動事件。進一步的分析研究結果表明，在本次事件中場向電子是場向電流的主要載體。對本次事件的形成機制分析認為：該場向電子擾動事件是由持續南向的行星際磁場和太陽風動壓的增大所引起的，下行電子主要來源于太陽風，上行電子主要源于電離層。

　　該研究對于進一步認識太陽風-磁層-電離層耦合過程有著重要的科學意義，同時對于極區的帶電粒子運動過程與加速、場向電流的形成機制以及極區的電位分布等都具有重要的作用，同時對于空間天氣預報模型的建立也具有重要的應用價值。

　　 論文信息：Shi, J., Z. Zhang, K. Torkar, M. Dunlop, A. Fazakerley, Z. Cheng, and Z. Liu (2014), Temporal and spatial scales of a high-flux electron disturbance in the cusp region: Cluster observations, J. Geophys. Res. Space Physics, 119, doi:10.1002/2013JA019560.

2001年9月30日Cluster四顆衛星穿越北半球極尖區時觀測到的電子能譜（上圖）和場向電子通量密度（下圖）