科学家揭示行星际磁场对磁尾场向电流的控制作用

　　近日，中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室科研人员程征伟、史建魁、M. Dunlop和刘振兴首次给出了磁尾等离子体片边界层（Plasma Sheet Boundary Layers, PSBL）区场向电流与行星际磁场（Interplanetary Magnetic Field, IMF）时钟角（clock angle）φ和锥角（cone angle）θ的变化关系。该研究成果发表在美国地球物理学会（American Geophysical Union, AGU）学术期刊《地球物理快报》（Geophysical Research Letters）上。

　　太阳风与地球磁层的相互作用是日地空间物理研究中的前沿课题。太阳风/行星际磁场对地球磁层中的扰动变化具有重要控制作用。以往研究表明，地球磁层中的场向电流会受到行星际磁场的调控作用。然而，由于卫星观测条件限制，其具体物理过程并不十分清晰。迄今为止，未见有关磁尾等离子体片边界层区场向电流与行星际磁场时钟角和锥角关系的确切论述。

　　该项研究利用欧空局Cluster星簇计划四颗卫星的探测数据，通过对2001和2004年7至11月间1839个磁尾PSBL区场向电流事件进行统计分析，首次揭示了IMF时钟角和锥角与场电流发生率及密度之间的关系。研究表明，磁尾PSBL区场向电流的发生率会随IMF时钟角的增大而增大，并在IMF锥角等于-90º和+110º时出现两个峰值；与其在-180°<φ<0°范围内的发生率相比，场向电流的发生率在0°<φ<180°的范围内更高，这表明场向电流更易发生在IMF昏向条件；与其在|φ|< 90°范围内的发生率相比较，场向电流的发生率在90° < |φ|< 180°的范围内更高，这表明场向电流更易发生在IMF南向条件下。该项研究还进一步揭示，密度大的场向电流通常出现在60º<|φ|<120º的范围内，且IMF昏向条件下的密度会更大。

　　该项研究对于进一步认识太阳风-磁层-电离层的耦合关系及太阳风能量向磁层传输的物理过程具有重要科学意义。同时，将对进一步认识空间天气因果链关系及其模型建立发挥重要作用。

　　原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013GL056737/pdf

　　Citation: Cheng, Z . W ., J. K. Shi , M. Du nlop , and Z. X. Liu ( 2013) , Influences of the interplanetary magnetic field clock angle and cone angle on the field-aligned currents in the magnetotail, Geophys. Res. Lett., 40, 5355–5359, doi:10.1002/20 13GL056737.

    （供稿：空间天气学国家重点实验室）

　图一：行星际磁场锥角对磁尾场向电流发生率及密度的控制作用

　　图二：行星际磁场时钟角对磁尾场向电流发生率及密度的控制作用