2015年3月17日和6月22日發(fā)生了本太陽活動周最大的兩次地磁暴，度量地磁暴的Dst指數(shù)分別為 ?223 nT 和 ?195 nT，這也是近10年來最大的兩次地磁暴。全世界高緯地區(qū)迎來了兩場絢麗的極光秀，極光爆發(fā)的地區(qū)甚至包括相對低緯的澳大利亞的Perth、美國的San Jose等。國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉潁研究員等人結(jié)合日冕成像觀測和太陽風(fēng)就地測量，對比研究了產(chǎn)生該兩次地磁暴的日冕物質(zhì)拋射的等離子體和磁場特征。

　　這兩次地磁暴均呈現(xiàn)多步發(fā)展的特性。研究表明，3月17日的地磁暴由兩個(gè)日冕物質(zhì)拋射相互作用導(dǎo)致，并伴隨后續(xù)高速太陽風(fēng)的壓縮，這樣可以維持較強(qiáng)的磁場和較高的速度。這本質(zhì)上是劉潁等人在2014年提出的“完美風(fēng)暴”（perfect storm）機(jī)制，即不同因素的耦合可導(dǎo)致非同尋常的強(qiáng)度，所以“完美風(fēng)暴”可能比其隱含的發(fā)生頻率更廣泛。6月22日的地磁暴是由單個(gè)日冕物質(zhì)拋射導(dǎo)致，但伴隨多個(gè)前驅(qū)激波，這些激波產(chǎn)生的太陽風(fēng)南向磁場也參與了該地磁暴的產(chǎn)生?；谝陨辖Y(jié)果，劉潁等人對多步地磁暴的發(fā)展提出了鞘層－拋射體－拋射體（sheath-ejecta-ejecta）、鞘層－鞘層－拋射體（sheath-sheath-ejecta）機(jī)制。另外，對拋射體太陽風(fēng)數(shù)據(jù)的重構(gòu)表明，產(chǎn)生6月22日地磁暴的拋射體磁流繩結(jié)構(gòu)具有大的南向傾角和相對較強(qiáng)的軸向磁場；而產(chǎn)生3月17日地磁暴的拋射體磁流繩結(jié)構(gòu)則為低傾角，其軸向磁場遠(yuǎn)小于環(huán)向磁場。這一結(jié)果指出磁流繩的南向定向并非產(chǎn)生強(qiáng)地磁暴的必需條件。

　　這一工作發(fā)表于美國The Astrophysical Journal Letters，對于理解日冕物質(zhì)拋射的等離子體、磁場特征如何影響地磁暴的強(qiáng)度和演化具有重要意義。

　　Citation: Liu, Ying D., Hu, Huidong, Wang, Rui, Yang, Zhongwei, Zhu, Bei, Liu, Yi A., Luhmann, Janet G., and Richardson, John D, Plasma and Magnetic Field Characteristics of Solar Coronal Mass Ejections in Relation to Geomagnetic Storm Intensity and Variability, 2015, Astrophys. J. Lett., 809, L34

　　原文鏈接：http://iopscience.iop.org/2041-8205/809/2/L34/

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圖：Wind衛(wèi)星觀測到的地球附近太陽風(fēng)特征。左為2015年3月份事件，表現(xiàn)為兩個(gè)相互作用的拋射體和前驅(qū)激波；右為6月份事件，表現(xiàn)為多個(gè)前驅(qū)激波和單個(gè)拋射體。