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实验室科研人员在磁场重联点波动研究方面取得新进展

2021年09月06日 星期一 15:39:26

近日,中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室王赤研究员团队的李文亚副研究员(第一作者&通讯作者)、唐斌斌副研究员(通讯作者)与瑞典空间物理研究所Yuri V. Khotyaintsev副教授和Daniel Bruce Graham博士等人合作,深入研究磁场重联点附近的高混杂波动与电子动力学过程之间的联系,首次给出高混杂波与重联点物理过程直接关联的证据,相关研究成果于近期以“Upper-hybrid waves driven by meandering electrons around magnetic reconnection X line”为题在线发表于《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)期刊上。

磁场重联(Magnetic Reconnection)将磁场的能量转化成等离子体能量,造成了空间中众多爆发性现象,例如太阳上的日冕物质抛射(CME)和地球磁层中的磁暴和亚暴等;而等离子体环境中的各种波动在磁场重联中扮演的作用一直以来都是重联研究的核心问题之一。利用磁层多尺度卫星(Magnetospheric Multiscale mission, MMS)的高精度探测数据,该研究团组首次在重联电子扩散区内发现电子解耦能够激发两类等离子体波动——高混杂波和电子回旋谐波。在此工作基础上,该团组对MMS在地球磁尾的海量观测数据进行了系统性搜寻,筛选出磁场重联点的一个观测事例,该重联点的电流片薄至1.4个电子惯性长度,MMS在电流片的两侧同时观测到非线性的高混杂谐波,波动振幅有显著的空间局地特征,沿电流片法向呈现“M”形分布。结合MMS/FPI仪器的高精度电子数据,研究发现该事例中的高混杂谐波只由朝向重联点运动的这部分蜿蜒形电子(meandering electrons)激发。定量分析发现高混杂谐波的能量与重联电场对蜿蜒形电子的加速能量可比,说明高混杂谐波耗散了相当比重的重联电场对电子的加速能量,由此推断高混杂波与电子的相互作用有可能限制重联电场。

该论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL093164,感谢国家自然科学基金委、中科院青年创新促进会和中国科协青托计划等基金项目的资助。



 

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