磁尾對流對于質(zhì)量、能量和磁通的地向傳輸有著重要作用，一直以來都是磁暴/磁層亞暴期間磁層動力學(xué)研究的關(guān)鍵課題。不論是等離子體片邊界層還是中性等離子體片，等離子體的流速通常都很�。�< 100 km/s）。然而在某些情況下，磁尾同樣存在持續(xù)時間在分鐘量級的高速流事件（>幾百km/s）。學(xué)者們推斷出了一系列高速流的形成機(jī)制，其中廣為流行的是近地磁場重聯(lián)機(jī)制，即通過磁場重聯(lián)，將磁能轉(zhuǎn)化成等離子的動能，從而形成高速流。
磁尾高速流、磁尾偶極化以及極區(qū)極光活動是磁層亞暴的三個主要現(xiàn)象。一直以來，針對磁尾高速流與磁尾偶極化和極光活動之間關(guān)系的研究存在很大的爭議；有些學(xué)者認(rèn)為，磁尾高速流在地向傳播過程中的“剎車”效應(yīng)產(chǎn)生磁尾偶極化，從而觸發(fā)了極光爆發(fā)的亞暴活動。這也是亞暴經(jīng)典模型——近地中性線（NENL）模型給出的物理圖像。近些年，學(xué)者們傾向于利用近地中性線（NENL）模型來理解高速流與亞暴活動之間的關(guān)系。盡管如此，依然有部分學(xué)者認(rèn)為，高速流與亞暴活動之間沒有必然的因果聯(lián)系，因為高速流也可以通過磁尾偶極化等其他過程產(chǎn)生，并且不是所有的高速流事件都與亞暴活動一一對應(yīng)。
日前，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點實驗室李暉副研究員、王赤研究員和北京大學(xué)傅綏燕教授合作，利用THEMIS五顆衛(wèi)星磁尾探測期的觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究了子夜磁尾等離子體片中的高速流事件，并系統(tǒng)考察了高速流與磁尾偶極化以及亞暴活動的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，距離地球15 Re以外的高速流期間并沒有明顯的亞暴活動跡象，而距離地球15 Re以內(nèi)的高速流可以按照其與亞暴活動的相關(guān)性分為明顯的兩類：短時高速流（持續(xù)時間< 2分鐘）和長時高速流（> 4分鐘）。短時高速流與亞暴活動有著非常強(qiáng)的相關(guān)性，并且偶極化區(qū)域（-9~-11Re）短時高速流的急始基本與亞暴以及偶極化急始同時發(fā)生，然而，在近地（-7~-9Re）和近磁尾（-11~-15Re）區(qū)域，短時高速流的急始則出現(xiàn)2至4分鐘的延遲。如果認(rèn)為短時高速流是由偶極化時的非平衡力產(chǎn)生的，這些特征與柯林電流回路亞暴模型（CECL）和越尾電流中斷模型（CD）的預(yù)測相一致。相比之下，盡管長時高速流擁有更大的地向磁通傳輸能力，卻并沒有明顯的亞暴活動與之對應(yīng)，這并不符合時下流行的NENL亞暴模型的預(yù)測。另外，這兩類高速流的速度分布特征也有明顯不同；對于短時高速流，可以發(fā)現(xiàn)多個月牙形的離子分布；而對于長時高速流，只有一個月牙形的離子分布。這也是區(qū)分兩類高速流的重要特征。
該項研究成果對于理解高速流與亞暴活動之間的關(guān)系具有重要意義。該研究成果發(fā)表在美國地球物理學(xué)會（American Geophysical Union, AGU）學(xué)術(shù)期刊《地球物理期刊》（Journal of Geophysical Research (JGR): Space Physics）上。
圖1：磁尾等離子體片中的兩類高速流
圖2：不同區(qū)域不同持續(xù)時間的高速流與亞暴活動以及偶極化的關(guān)系
圖3：亞暴活動與短時高速流相關(guān)性更好
圖4：高速流的離子速度分布：長時高度流（左）和短時高速流（右）
