太阳风向磁层的进入、传输及其效应的观测与模拟

摘要

太阳风如何进入磁层是磁层物理和空间天气学的关键问题之一,因为在一定条件下,这些进入磁层的太阳风带电粒子可以被有效的加速,并参与到磁层、电离层和高层大气中的许多爆发性物理过程中(如磁暴、磁层亚暴、极光等）.一些过去已探明的太阳风入侵地球的窗口主要发生于地磁活跃期,但是对于也很重要的地磁平静期,这种窗口在何处、以及如何开放,人们一直争论不休,问题尚未解决.利用Cluster卫星的独特轨道,并基于发展的新方法,首先,发现,地磁平静期,向阳面高纬存在一个过渡层,其中含有大量太阳风成分.因为进入层以前只在地磁活跃期看到过，所以这成为了平静期“进入层”的直接观测证据。接着发现，在背阳面尾瓣中存在反常的高密度太阳风，这就是发现的地磁平静期太阳风新的“入侵”窗口。计算表明此窗口进入率足够高，主导了平静期的进入过程。而它出现在背阳面，挑战了以往从向阳面进入的原有理论，为今后的工作提供了全新的途径和思路。还发现有两次太阳风入侵都紧跟着跨极区极光弧增亮，且多卫星观测证据显示，跨极区极光可能同时存在向日面和背日面两个来源，对传统的十余个单一来源的跨极区极光模型提出了质疑。最近，还发现来自太阳的高能电子可以直接进入地球磁层，可能会有部分被地球磁层捕获或者进入高层大气产生极光。