近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員史建魁、張子迎、程征偉等根據(jù)Cluster衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，在極尖區(qū)發(fā)現(xiàn)了通量最大的場(chǎng)向電子擾動(dòng)事件，并首次對(duì)場(chǎng)向電子事件的時(shí)空尺度進(jìn)行了分析。該研究成果發(fā)表在美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)（American Geophysical Union, AGU）學(xué)術(shù)期刊《地球物理期刊》（Journal of Geophysical Research）上。
地球極尖區(qū)是太陽(yáng)風(fēng)-磁層-電離層耦合的重要區(qū)域。沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電子在這一耦合過(guò)程中起著重要的作用，是空間物理研究中的前沿課題。過(guò)去對(duì)場(chǎng)向電子事件的的研究都是根據(jù)單一衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)得到。由于單一衛(wèi)星觀測(cè)條件限制，到目前為止，還沒(méi)有關(guān)于場(chǎng)向電子事件的空間尺度和時(shí)間尺度的研究。該項(xiàng)研究利用歐空局Cluster星簇計(jì)劃四顆衛(wèi)星的探測(cè)數(shù)據(jù)，分析研究了四顆衛(wèi)星在2001年9月30日穿越極尖區(qū)期間觀測(cè)到的場(chǎng)向電子擾動(dòng)事件。首次得到了目前所有衛(wèi)星觀測(cè)到的沿磁場(chǎng)方向通量最大的擾動(dòng)電子事件，并分析了該擾動(dòng)事件的時(shí)空尺度。研究結(jié)果認(rèn)為本次場(chǎng)向電子擾動(dòng)事件的時(shí)間尺度至少為50分鐘，其沿著Cluster衛(wèi)星運(yùn)行方向上的空間尺度約為540 km，在地方時(shí)方向的空間尺度至少為1800 km。這也是目前為止觀測(cè)到的最大時(shí)空尺度的極尖區(qū)場(chǎng)向電子擾動(dòng)事件。進(jìn)一步的分析研究結(jié)果表明，在本次事件中場(chǎng)向電子是場(chǎng)向電流的主要載體。對(duì)本次事件的形成機(jī)制分析認(rèn)為：該場(chǎng)向電子擾動(dòng)事件是由持續(xù)南向的行星際磁場(chǎng)和太陽(yáng)風(fēng)動(dòng)壓的增大所引起的，下行電子主要來(lái)源于太陽(yáng)風(fēng)，上行電子主要源于電離層。
該研究對(duì)于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)太陽(yáng)風(fēng)-磁層-電離層耦合過(guò)程有著重要的科學(xué)意義，同時(shí)對(duì)于極區(qū)的帶電粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程與加速、場(chǎng)向電流的形成機(jī)制以及極區(qū)的電位分布等都具有重要的作用，同時(shí)對(duì)于空間天氣預(yù)報(bào)模型的建立也具有重要的應(yīng)用價(jià)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(wèi)星穿越北半球極尖區(qū)時(shí)觀測(cè)到的電子能譜（上圖）和場(chǎng)向電子通量密度（下圖）
