《磁層壓縮期間能量電子的損失和壓縮極光的關係》是依託北京航空航天大學，由李柳元擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁層壓縮期間能量電子的損失和壓縮極光的關係
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：李柳元
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
增強的太陽風動壓壓縮地球磁層能夠造成許多激烈的空間天氣擾動事件，譬如衛星殺手電子的增多、各種波動的增強和極光的點亮（俗稱壓縮極光）等等。以前的研究主要考察了磁層壓縮期間能量粒子(keV～MeV)的加速機制。最近幾年的觀測發現，磁層壓縮不僅可以造成一些壓縮區域能量電子通量的增加，而且可以造成另外一些壓縮區域能量電子通量的顯著減小。不同的電子變化應該和不同區域的電磁環境的變化有關。但是，相關的電子損失機制和壓縮極光的形成過程都不清楚。本項目將利用多衛星觀測（GOES、LANL、RBSP、CLUSTER、THEMIS、IMAGE和POLAR）結合數值模擬的方法，主要研究磁層壓縮期間磁層頂禁止效應、粒子損失錐變化和波粒相互作用在能量電子損失中的貢獻，以及能量電子損失和極光活動的關係。相關的研究有助於全面認識磁層壓縮對能量電子和和極光活動的影響。
結題摘要
磁層壓縮可以造成不同區域高能粒子的加速或損失、以及壓縮極光的增亮。但是，相關的粒子損失機制和壓縮極光的形成過程都不清楚。本項目主要分析了輻射帶高能粒子在磁層壓縮期間發生的多種損失過程、以及太陽風動壓變化對壓縮極光、亞暴極光和亞暴電子注入的影響。研究取得的重要進展有：（1）增強的太陽風動壓或行星際激波導致向陽面磁層頂向地球方向移動，從而觸發輻射帶外邊界附近高能粒子的漂移損失（也稱作“磁層頂陰影效應”），同時壓縮增強的ULF波可以驅動晝側高Ｌ區高能粒子向外的徑向擴散，最終造成全球漂移軌道上高能電子數的減少。磁層壓縮增強的高能電子漂移損失可以造成地球同步軌道附近亞暴電子注入現象的消失。（2）磁層壓縮可以造成不同極化性質EMIC波的增長，但是觀測顯示只有左手極化的EMIC波造成了高能電子的沉降損失，而右手和線性極化的EMIC波對高能電子的影響並不明顯。（3）即使在一個磁暴急始相期間，壓縮增強的EMIC波、電漿層嘶聲和ULF波就可以聯合地造成高能電子的投擲角擴散損失和向外的徑向擴散損失。（4）快磁聲波在等離子層頂裡面的高電漿密度區域主要加速400keV能量以下的電子，因而它並不影響電漿層嘶聲造成相對論電子（＞ 500keV）的投擲角擴散損失。(5) 顯著的太陽風動壓波動（約0.5 – 3nPa）不僅調節著晝側壓縮極光的亮度，而且還會改變夜側亞暴極光弧的緯度位置。壓縮增強的電漿波誘發的keV電子或質子沉降被認為是導致壓縮極光變亮的一個重要原因。（6）和電漿波造成電子的投擲角擴散損失相比，損失錐在壓縮前後的改成對高能電子的影響是可以忽略的。這些研究成果在國際學術期刊上正式發表了9篇SCI論文（Q1區8篇，Q2區1篇）。GRL評審專家認為 “該結果對理解太陽風-磁層不穩定性（包括粒子和波動）耦合的因果關係是非常重要的”。其中一篇文章被JGR作為高閃光論文發表，同時被美國地球物理學會（AGU）官網作為地球和空間科學（EOS）新聞報導。另外，北京航空航天大學新聞網在2017年6月10號也做了詳細的報導。
