磁层亚暴膨胀相的近地触发模型

本文指出现有亚暴的中性线模型其源区在赤道面上离地球太远；以ＧＥＯＳ－２的观测资料为依据，提出了亚暴膨胀相的一个近地触发模型──气球模不稳定性模型．该模型认为，在增长相期间到达Ｒ≈（６－１０）ＲＥ的近地等离子体片内边缘区，出现指向地球方向的离子压强梯度，越尾电流强度增大，磁力线向磁尾拉伸．当等离子体片变薄，电子沉降增强，极光带电离层电导率骤增时，气球模不稳定性在近地等离子体片内边缘区被激发，场向电流急剧增大，导致越尾电流崩塌和亚暴电流体系的形成，从而触发膨胀相．与ＧＥＯＳ－２观测资料的进一步比较表明。

磁层亚暴与磁层暴(Ⅰ):等效电网络模型及其相关分析

采用等效电网络模型,研究了太阳风直接驱动和装卸载相结合的磁层暴与磁层亚暴全球过程和有关电流系统的时间演化,并与观测资料作了比较.电网络中诸参数基于观测事实确定.

磁层亚暴膨胀相的协同性模型

用一元磁流体力学广义行波展开法进一步研究了近磁尾内边界的位型不稳定性。将笔者以前关于近磁尾赤道面附近的漂移气球模不稳定性工作推广到非赤道区和存在非定常地向流的情形。论证了减切地向流将导致近磁尾内边界绝对不稳定，并使增长率显著增加。研究表明在亚暴电流楔的形成过程中，中磁尾磁重联和近磁尾位型不稳定性可能协同地起着重要作用。在此基础上提出了一个磁层亚暴膨胀相的中性线一电流中断协同模型。该模型能解释卫星和地面的许多亚暴观测结果。不同的亚暴可能有不同的触发过程。

磁层亚暴过程中高速流分布

采用实际的磁尾位型,利用数值模拟方法研究磁层亚暴过程中高速流分布。结果表明垂直磁场的高速流主要分布在电流片内,范围在|Z|<0.25RE;平行磁场高速流分布区域在两个区域较大,一个是距离地球较近的磁场较强的区域,另一个是距离等离子体片较近磁场较强的区域。

磁层亚暴过程中的磁岛合并特征

采用实际的磁尾位型,利用数值模拟研究地球近地磁尾磁层亚暴过程中的磁岛合并过程。选取了磁尾电流片中三个测量点。分析了电流、磁场、等离子体密度以及速度随时间的变化规律。合理地解释磁层亚暴过程中的观测现象。

磁层亚暴的磁重联-电流中断-电离层、磁层耦合全球模型

磁层亚暴是地球空间动力学的一个重要过程．本文对磁层亚暴进行了理论分析和观测比较研究．研究表明，减速地向流导致近磁尾处磁场位形绝对不稳定，并显著提高其增长率；中碰尾磁场重联、近磁尾电流中断以及电离层－磁层耦合可能协同作用，触发亚暴．该亚暴模型与许多观测现象相符．

磁层亚暴面临的难题及研究方向

文章就磁层亚暴研究中遇到的问题，包括对其整体过程，行星际磁场南北方向 分量的起源，对行星际条件影响的定量关系，太阳风驱动过程，膨胀相触发区的位置， 以及与磁暴的关系等作了叙述。同时，作者还指出了今后的研究方向。

水星磁层亚暴和磁暴

磁层亚暴和磁暴是太阳风—行星磁层耦合过程中发生的能量存储和爆发式释放现象,伴随着复杂的等离子体动力学,对磁层以及整个行星都具有强烈的影响.它们的发生不仅会通过粒子沉降引发绚丽多彩的极光,还可以通过电磁场影响人类以及其他生物的生产生活.对地球上的亚暴和磁暴现象的描述与研究至今已有近百年的历史,然而对其他行星上的亚暴以及磁暴的研究在本世纪才兴起.其中,水星和地球在磁层上(尤其是结构以及驱动模式)最为相似,对它的研究可以帮助我们更好地理解亚暴以及磁暴现象的本质,验证或修正原有的空间物理学观点.随着信使号(MESSENGER)的发射以及入轨探测,长期稳定的磁场、等离子体原位观测数据使得关于水星磁层的深入研究得到长足的发展.本文回顾了近十余年以来,对于水星磁层亚暴以及磁暴现象的研究进展.

NASA整合太阳物理卫星任务数据研究地球磁层亚暴

NASA网站2017年11月27日报道,在一项新的合作研究项目中汇总了NASA和洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）16颗卫星的数据,研究地球磁层亚暴的成因及结构。为获取全局图像,整合了磁层多尺度（MMS）、范艾伦探测器（VAP）、Geotail测地卫星和亚暴事件历史及宏观相互作用（THEMIS）4个NASA任务数据以及LANL的GEO卫星数据。以往每个独立任务的数据只能提供特定地点和特定时间的环境图像.

尾瓣持续磁重联与磁层亚暴相关性研究

根据尾瓣持续磁重联的特征,首先利用Cluster星簇测量的近地磁尾等离子体密度、温度、整体运动速度、磁场等数据,确认尾瓣磁重联过程的存在;其次,利用GOES,LANL等同步高度卫星数据,极光数据以及地面观测的AE指数等描述亚暴突发(onset)现象;结合上述两方面的观测,进而分析研究了尾瓣持续磁重联和磁层亚暴的相关性和时序关系,确认了尾瓣持续磁重联是行星际磁场持续南向期间亚暴膨胀相突发的原因.

亚暴膨胀相近磁尾位形不稳定性模型Ⅰ．近磁尾位形不稳定性

用单流体和双流体ＭＨＤ近似，研究了近磁尾位形不稳定性（ＮＥＴＣ）．分析表明，ＮＥＴＣ可能存在两种漂移不稳定情况Ｃ１和Ｃ２与卫星观测资料对比显示，Ｃ２较容易在亚暴膨胀相前夕出现，它可以解释亚暴膨胀相期间磁场和等离子体扰动的特征周期、尾向传播速度、磁场扰动和等离子体压强扰动之间的位相关系，场向电流的周期性结构，西向涌浪头部的电子沉降和极光隆起等观测特性和现象．薄电流片的极端情况（Ｒｃ≈ｒｉ）不在本文的讨论范围之内．

亚暴期间高纬黄昏—子夜扇区极光弧增亮与衰减及其与IMF的关系

利用南极中山站极光全天空摄相、地磁、地磁脉动数据和Wind卫星的行星际磁场IMF观测数据 ,分析了 7个亚暴期间高纬黄昏—子夜扇区极光弧的短暂增亮现象 .极光弧特征是 ,短暂增亮随后很快衰减 ,历时 1 0— 2 0min ,基本沿着日 -地方向 ,有明显黄昏方向运动 .这些事件大都发生在IMFBz 南转之后 ,亚暴增长相或膨胀相期间 ,极光浪涌到达之前1 0— 73min消失 .相应的IMFBx>0 ,IMFBy<0 .这种极光弧和亚暴极光不同 ,它们与地磁活动及Pi2脉动不相关 .这 7个极光弧的形态和IMF特征表明 ,极光弧的增亮很可能由尾瓣重联产生 ,很快衰减归因于IMFBz 南向条件 ,而黄昏方向运动受IMFBy

我国磁层物理研究的进展和展望

在我国空间科学的开拓者赵九章教授的倡导下，1959年我国开始开展磁层物理研究工作．70年代中期以后，经过20多年的努力，我国磁层物理研究有了很大进展，现已具备重点发展和重点突破的条件本文在文献[1-3]综述的基础上，对近年来我国在磁层物理若干领域内的主要成果进行了补充评述。

磁尾等离子体片对流对亚暴的影响

采用2维全粒子电磁模拟方法研究了等离子作片中稳态对流及局地爆发高速流对磁层亚暴触发过程的影响．研究发现，地向瞬时局地高速流可触发磁场重联，导致储存于磁尾磁场能量的快速释放．但是，等离子体片稳态对流可抑制磁尾磁场重联过程．此项研究结果表明，局地爆发高速流能够触发磁层亚暴；而行星际磁场（IMF）持续南向时的稳态磁层对流期间，不易发生亚暴．

浅谈极区空间物理学的科学革命

极区空间物理学重要的研究方向之一是剖析南北两极的热层、电离层和磁层的耦合问题。本文简明扼要地描述了极区空间物理学的一场革命——即理论框架的革新。这场科学革命是用磁流体力学理论取代电机工程理论,目前进行得比较缓慢,但将在今后的30~50年彻底改变人们对于热层-电离层-磁层的认知。

北京地区Pi2脉动和地磁AE指数的关系

分析了北京地区 1998年 1月 1日至 3月 2 6日和 4月 2 4日至 6月 13日共 136天记录的Pi2脉动事件特性 ,并与同时期亚暴AE指数进行了对比 .结果发现 ,在北京地区越靠近日侧 ,观测到的Pi2脉动事件越少 ,幅度也越小 .并不是每次亚暴都能激发空腔振荡模 ,亚暴强度的增加也并不代表空腔振荡模产生概率的增加 .随着亚暴AE指数的增大 ,Pi2脉动的平均幅度基本上也在增大 .但也有例外 ,可能是由于北京观测地点距离亚暴电流楔位置较远造成的 .北京地区的Pi2脉动可以发生于亚暴的整个过程中 ,从AE指数开始增长期间 (亚暴增长相 ) ,一直到亚暴AE指数恢复正常 (亚暴膨胀相后期 ) .某些亚暴没有对应着Pi2脉动事件 ,其AE指数从小于 2 0 0nT一直到80 0nT以上 .从观测数据来看 ,北京地区虽然纬度分区在低纬区域 ,但其Pi2脉动的特性与中纬Pi2特性更为靠近 .所以不宜用北京地区Pi2来预报亚暴 。

2001年3月2日磁通量传输事件特性的研究

20 0 1年 3月 2日 1 1 :0 0至 1 1 :1 5UT期间 ,ClusterⅡ在南半球极尖区晨侧附近磁鞘内探测到 3个通量传输事件 (简称FTEs) .本文利用ClusterⅡ星簇 4颗卫星观测到的磁场和等离子体资料研究了这些通量传输事件的磁场形态和粒子特征 .并利用它们探测到的空间磁场梯度资料由安培定律直接求出星簇所在区域的电流分布 .结果指出 :(1 )BY 占优势的行星际磁场结构在磁层顶的重联可以在极尖区附近发生 ;(2 )FTEs通量管形成初期内外总压差和磁箍缩应力不一定平衡 ,达到平衡有一发展过程 ;(3)FTEs通量管截面在L M平面内的线度约为 1 .89RE;(4 )FTEs通量管中等离子体主要沿轴向场方向流动 ,整个通量管以慢于背景等离子体的速度沿磁层顶向南向尾运动 ;(5 )FTEs通量管中不仅有轴向电流 ,也存在环向电流 .轴向电流基本沿轴向磁场方向流动 .轴向和环向电流在管内均呈体分布 ,因而轴向电流产生的环向磁场接近管心时不断减小到零 ,而环向电流生成的轴向场则不断增大到极值 ;(6 )在通量管的磁鞘部分观测到磁层能量粒子流量的增强 ,这表明通量管通过磁层顶将磁鞘和磁层内部连通起来了 .

地球空间双星探测计划

地球空间双星探测计划包括两颗小卫星 ,将分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的近地赤道区和近地极区 .双星计划的主要科学目标是用高分辨率的仪器在近地空间的主要活动区探测场和粒子的时空变化 ;研究磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴的触发机制及磁层空间暴对太阳活动和行星际扰动的响应过程 ;建立地球空间环境的动态模式 .为了实现科学目标 ,赤道卫星和极区卫星上各载有 9台探测仪器 .赤道卫星的轨道是 :近地点550km ,远地点 6 0 0 0 0km ,倾角约 2 8 5°;极区卫星轨道是 :近地点 3 50km ,远地点 2 50 0 0km ,倾角约 90°左右 .为了使双星计划与欧空局ClusterⅡ相配合 ,赤道卫星计划于 2 0 0 2年 1 2月发射 ,极区卫星计划于 2 0 0 3年 6月发射 .双星计划与ClusterⅡ相配合 ,可形成地球空间 6点探测计划 ,这将成为 2

磁场偶极化过程中磁尾离子加速:Ⅱ上行离子速度和能量的变化

根据采用动力学方程对亚暴期间磁尾磁场向偶极形弛豫过程中离子分布函数的模拟结果 ,研究了磁尾来自电离层的O+,H+和He+离子的速度及能量随时间的变化 .主要结果为 :(1 )离子的加速及能量变化主要发生在磁场偶极化过程的中期 ,对应的地心距离位于- 1 2RE到 - 8RE 之间 ;(2 )垂直于磁场方向上离子加速及能量变化较快 ,平行方向上较慢 ;(3)轻离子较重离子加速及能量变化快 ,磁场偶极化终结 ,3种离子的能量均可增加 2 0 0倍左右 ;(4)初始能量较高时 ,离子加速及能量变化较快 ,离子最终获得的能量较大 .理论计算的磁尾离子能量在磁场偶极化过程终了可达 1 0 2 keV的量级 ,这与观测结果一致 .

高速流减速区特征研究:Hall MHD模拟

为了更深入理解磁层亚暴触发的物理机制,理论分析了近年来观测到的磁层亚暴过程中在近地磁尾出现的高速流减速区;采用数值模拟方法,分析了高速流减速区中的电磁力和压强梯度力,以及它们的合力在地向和尾向的相互作用。结果表明:携带磁结构的高速流地向运动,会造成近地磁通量和等离子体的堆积,形成减速区,开始时电磁力和压强梯度力的作用效果相当,而后,电磁力逐渐占主导地位,由于近地磁压和热压的增加,尾向力在减速区占主导地位,磁通量堆积区开始转为尾向运动,高速流退出减速区。