近日，空間中心楊曉超副研究員、朱光武研究員和孫越強(qiáng)研究員等人，應(yīng)用風(fēng)云一號衛(wèi)星空間環(huán)境監(jiān)測器（空間環(huán)境探測室自主研制）獲得的高能電子探測數(shù)據(jù)及相關(guān)國外數(shù)據(jù)，細(xì)致研究了一次罕見的長壽命相對論電子增強(qiáng)事件，研究發(fā)現(xiàn)多種加速機(jī)制復(fù)合作用激發(fā)強(qiáng)烈相對論電子增強(qiáng)事件，行星際環(huán)境變化以及磁層/等離子體層對行星際環(huán)境變化的響應(yīng)決定地球外輻射帶的動態(tài)演化。該結(jié)果發(fā)表于American Geophysical Union（AGU）學(xué)術(shù)期刊《Journal of Geophysical Research: Space Physics》，正如審稿人意見所述：“The results from the study have a potential impact on the radiation belt community”。

　　研究發(fā)現(xiàn)，這次事件發(fā)生在三次日冕物質(zhì)拋射（CME）相繼爆發(fā)的太陽活動背景下，CME導(dǎo)致的行星際磁云攜帶著高強(qiáng)度、南向的行星際磁場，太陽風(fēng)高速流和頻繁出現(xiàn)的太陽風(fēng)動壓脈沖，使得行星際環(huán)境呈現(xiàn)劇烈擾動的狀態(tài)。對磁層磁場和等離子體波動的分析表明，行星際的劇烈擾動驅(qū)動強(qiáng)烈的磁層ULF波動和哨聲模波。文章在仿真計(jì)算電子漂移共振條件的基礎(chǔ)上，分析同期能量電子通量的演化，發(fā)現(xiàn)能量電子與ULF波共振導(dǎo)致的徑向擴(kuò)散是本次事件中重要的電子加速機(jī)制，同時哨聲模合聲波驅(qū)動的本地加速也是激發(fā)本次事件的原因之一。增強(qiáng)后的外輻射帶被迅速恢復(fù)的等離子體層頂一分為二，電子通量增長幅度較大的部分被“留”在等離子體層頂以內(nèi)，而其余部分被“擋”在等離子體層頂以外；在等離子體層頂以外，越遠(yuǎn)離等離子體層頂，相對論電子衰減越快，而在等離子體層內(nèi)，hiss驅(qū)動的緩慢衰減最終導(dǎo)致本次事件的長壽命特征。

　　相對論電子具有很高能量（>1MeV），能夠直接穿透各種航天器的表面材料，產(chǎn)生內(nèi)部靜電放電，造成航天器部件的損壞。當(dāng)外輻射相對論電子通量劇烈增長，即發(fā)生相對論電子增強(qiáng)事件時，運(yùn)行其中的航天器內(nèi)部靜電放電風(fēng)險顯著增加，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致航天器失效，因此外輻射帶相對論電子增強(qiáng)事件一直被認(rèn)為是地球空間航天器在軌安全的最重要威脅之一。同時，外輻射帶相對論電子的演化在日-地能量耦合種扮演著重要的角色，因此對這種空間環(huán)境事件物理機(jī)制的研究具有顯著的工程價值和深刻的科學(xué)意義。

　　相關(guān)鏈接：http:/onlinelibravy.wiley.com/enhanced/doi/10.1002/2014JA019797/Citation: Yang, X. C., G. W. Zhu, X. X. Zhang, Y. Q. Sun, J. B. Liang, and X. H. Wei (2014), An unusual long-lived relativistic electron enhancement event excited by sequential CMEs, J. Geophys. Res. Space Physics, 119, doi:10.1002/2014JA019797.

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圖1 相對論電子通量-L shell的時間演化

圖2 磁層磁場的ULF波動

圖3 不同L處的相對論電子衰減