地球磁层对流新模式揭示
科技日报讯 （记者陆成宽）记者1月29日从中国科学院国家空间科学中心获悉，通过研究太阳风对地球磁层的影响，该中心王赤院士团队揭示了地球磁层对流新模式，即向日面磁重联和背日面磁重联可以独立驱动磁层大尺度对流。相关研究论文在线发表于《自然·通讯》。
太阳是个“脾气暴躁”的大火球，总是向宇宙中乱“扔”东西。这些东西被称为太阳风，由电子和质子等带电粒子组成。当太阳风与地球磁场相互作用时，地球的磁场会阻挡太阳风粒子入侵并在地球周围形成一个空腔结构，该结构被称作地球磁层。在地球磁层与太阳风交会的地方一定会有一个边界来“挡住”太阳风，这个边界就是磁层顶。
“我们可以把地球磁层理解为地球的保护罩。在太阳风的作用下，地球磁层向日面被压缩成一个椭球面，背日面被拉伸成向外略张开的圆筒形。太阳风的磁场和地球自身磁场的纠缠作用会产生磁重联，磁重联又可以直接驱动磁层全球尺度的对流。”论文共同通讯作者、中国科学院国家空间科学中心研究员戴磊介绍。
磁层对流是指磁层等离子体物质的大尺度运动，是行星际磁场与磁层相互作用的结果。20世纪60年代以来，磁层大尺度对流循环的经典模式一直是描绘太阳风—磁层相互作用的基本物理图像，在认识地球空间能量爆发事件，如磁暴、亚暴等空间天气现象中发挥着关键作用。“经典模式认为，向日面磁重联和背日面磁重联联合驱动磁层对流。然而，这一经典对流循环模式预言的等离子体对流周期一般在小时量级，而在解释10—20分钟的快速响应对流事件时却遇到困难。”戴磊说。
此次，研究人员剖析了2016年3月11日发生的太阳风对地球磁层的影响。他们通过数值模拟和观测数据分析发现，向日面磁重联和背日面磁重联可以独立快速驱动磁层大尺度对流，提出了经典对流循环模式以外的新模式。
戴磊表示，这一新模式有望在未来中欧联合空间科学卫星项目“微笑计划”任务中得到进一步检验。