近日, 國際期刊Advances in Space Research（ASR）報道了我國雙星計劃衛(wèi)星探測分析的新結果，國家空間科學中心科研人員燕廣慶等利用雙星計劃探測數(shù)據(jù)，揭示了在行星際磁場(IMF)南北分量近乎為零時磁層頂準連續(xù)磁場重聯(lián)的物理過程和新特點。

　　地球磁層與太陽風的相互作用是磁層物理研究的一個熱點問題。當太陽風攜帶的行星際磁場與地球磁場在磁層頂相遇時，在特定的磁場位形下——尤其是行星際磁場南向時——會發(fā)生磁場重聯(lián)，將磁場能量轉變?yōu)榈入x子體能量，以磁場位形的重新聯(lián)結以及等離子體高速流的形式完成磁場重聯(lián)過程，并導致太陽風向磁層輸運能量、物質和動量。多年來，對磁場重聯(lián)發(fā)生的位置、條件、方式、物理細節(jié)等的研究，是磁層物理乃至空間物理研究和爭論的一個焦點問題。

　　雙星計劃是我國第一個以空間物理科學目標驅動的空間科學探測計劃，其兩顆衛(wèi)星分別于2003年12月和2004年7月發(fā)射至赤道軌道和極地軌道，星上各攜帶8臺科學探測儀器，對地球空間的磁場、等離子體、波動等物理參數(shù)展開了實地探測。兩個衛(wèi)星在地球空間采集的數(shù)據(jù)，為空間科學研究提供了第一手資料，其科學產(chǎn)出也在空間物理科學家的努力工作和數(shù)據(jù)分析中不斷呈現(xiàn)，并見諸國內(nèi)外學術期刊發(fā)表的論文中。

　　燕廣慶等與美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家合作，分析了雙星計劃探測一號（TC-1）衛(wèi)星在行星際磁場南北分量近乎為0 nT條件下觀測到的晨側磁層頂準連續(xù)重聯(lián)過程，經(jīng)過分析研究，衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)提供了磁場重聯(lián)及其連續(xù)性的證據(jù)，表明在此種行星際磁場條件下，地球磁層頂?shù)拇艌鲋芈?lián)過程可以準連續(xù)地發(fā)生并擴展到晨側磁層頂區(qū)域。此項研究成果日前通過了國際期刊同行專家評審，即將發(fā)表在COSPAR官方國際期刊Advances in Space Research（ASR）上。

　　TC-1衛(wèi)星在晨側在磁地方時約為8：00的向陽面晨側磁層頂位置觀測到一連串等離子體高速流，速度可達500km/s，明顯超出了磁鞘太陽風的背景速度，衛(wèi)星在此條件下多次穿越了磁層頂，并伴隨磁場位型由北向的磁層磁場位型轉為行星際磁場南北分量 Bz≈0 nT的磁鞘磁場位型，等離子體在磁層頂位置出現(xiàn)被加速的高速流，同時在磁層頂內(nèi)側的邊界層里，高速流也相當連續(xù)地持續(xù)出現(xiàn)了大約1個小時，并受到磁層頂運動的調制。Wallén 試驗表明，這些高速流確由磁場重聯(lián)產(chǎn)生，并于磁場重聯(lián)理論模型所預測的Alfven加速是一致的，并且分析表明衛(wèi)星位于重聯(lián)區(qū)域的南側，這與已有的關于磁層頂重聯(lián)位置的預測吻合。對等離子體探測數(shù)據(jù)的進一步分析表明，在高速流持續(xù)的大約1個小時里，磁場重聯(lián)是準連續(xù)的發(fā)生的，這與以前所觀測到的連續(xù)重聯(lián)過程有所類似。與此同時，衛(wèi)星還觀測到與上述穩(wěn)態(tài)過程并存的瞬態(tài)過程——通量傳輸事件（FTE）, 長久以來對此爭論頗多，一般認為磁場重聯(lián)要么是穩(wěn)態(tài)的，要么是瞬態(tài)的。但此次TC-1的觀測到的是穩(wěn)態(tài)的準連續(xù)重聯(lián)過程背景下存在著瞬態(tài)的FTE過程，目前認為FTE可能是由準連續(xù)重聯(lián)和磁層頂運動產(chǎn)生，也可能是與外界驅動無關的一連串的等離子團所形成。考慮這次觀測中特殊的行星際磁場條件以及衛(wèi)星位于晨側磁層頂，這樣的準連續(xù)重聯(lián)對于研究磁層頂重聯(lián)模式以及由此引起的太陽風向磁層輸運的效率等問題，具有重要的參考價值。

　　這一觀測分析結果，以中國雙星的觀測事實為依據(jù)，回答了磁場重聯(lián)在行星際磁場南北分量近乎為0 nT的條件下，能否在磁層頂以及在什么區(qū)域準連續(xù)發(fā)生的問題，目前已在COSPAR官方國際期刊Advances in Space Research（ASR）上發(fā)表。

　　Citation: Yan G. Q., F. S. Mozer,T. Phan, C. Shen, T. Chen, Y. V. Bogdanova, H. Rème, C. Carr, Z. X. Liu: Quasi-continuous reconnection accompanied by FTEs during IMF B_z≈0 nT observed by Double Star TC-1 at the dawnside magnetopause, Advances in Space Research,56,Advances in Space Research, 2015. doi:10.1016/j.asr.2015.08.014.

　　（供稿：天氣室）

　　圖1 雙星TC-1衛(wèi)星與Cluster SC1所在位置。其中Cluster SC1在上游太陽風中提供了行星際磁場條件的觀測數(shù)據(jù)。

　　圖2 雙星TC-1衛(wèi)星所觀測到的準連續(xù)重聯(lián)過程和通量傳輸事件。