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张衡一号在南北共轭电离层对Pc1地磁脉动的观测

2020年06月30日 星期二 09:09:06

Pc1地磁脉动是频率在0.2-5 Hz的低频波动,与地磁活动密切相关,最易发生在磁暴恢复相期间,对应于空间的离子回旋波(EMIC)。自1936年在地磁数据中发现Pc1脉动以来,人们对Pc1脉动的起源和传播已经进行了大量的观测研究。然而,由于空间观测位置的限制,以及EMIC(Pc1)波动传播过程中在电离层波腔内的极化反转、频率反射以及回旋吸收等作用,磁层中激发的EMIC(Pc1)波动是如何传播到地面,目前尚不明确。

2018年8月27日磁暴恢复相期间,电磁监测试验卫星“张衡一号”首次在南北共轭电离层观测到了一个Pc1波动事件。实验室苟晓晨,李磊,张艺腾,周斌等利用“张衡一号”的高精度磁强计、电场仪数据,并结合Swarm卫星和地磁台站观测,对波动特性、产生机制进行了深入研究。结果表明,“张衡一号”在电离层波注入源区附近(L~3)观测到了Pc1波动,波动以Alfvén波的形式注入到南北电离层,呈混合偏振。比对等离子体层顶的位置,研究者推测,磁暴恢复相期间,等离子体层顶向外移动,赤道环电流中能离子注入,引起冷等离子体不稳定性而激发了EMIC波动。该EMIC(Pc1)波动以Alfvén波的形式沿磁力线向南北高纬区域传播到达电离层,在电离层波腔内传播并被多个地面台站所观测到。“张衡一号”为Pc1理论提供了观测证据。

“张衡一号”高精度磁强计由空间天气学国家重点实验室自主研发。以上研究成果发表于Annales Geophysicae(https://doi.org/10.5194/angeo-38-775-2020)。



图1. 张衡一号(CSES)和Swarm卫星及SGO地面台站观测到的Pc1波动时空关系图。

图2. 张衡一号观测到的Pc1波动磁场频谱分析图。

图3. CSES卫星观测到的Pc1波动传播特性分析图。

 

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