由于受到太陽(yáng)風(fēng)的沖擊，地球磁層頂前會(huì)形成一個(gè)彎曲的舷激波，舷激波的非穩(wěn)態(tài)特性研究是空間物理學(xué)的一個(gè)前沿問(wèn)題，激波面非穩(wěn)態(tài)會(huì)直接影響能量的耗散機(jī)制和粒子的加速機(jī)制。此外，磁層頂非對(duì)稱磁場(chǎng)重聯(lián)和磁尾重聯(lián)均會(huì)受到行星際磁場(chǎng)和太陽(yáng)風(fēng)等離子體參數(shù)的調(diào)制，是太陽(yáng)風(fēng)-磁層耦合的重要紐帶。構(gòu)建一個(gè)包含電子-離子的全球（Global）磁層動(dòng)理學(xué)全粒子模型（Particle-in-cell, PIC）對(duì)于進(jìn)一步研究太陽(yáng)風(fēng)-磁層多尺度耦合的物理問(wèn)題和粒子動(dòng)理學(xué)行為具有重要的意義，還可聯(lián)合磁層的全球磁流體模型（MHD），服務(wù)空間中心主持和參與的多個(gè)空間衛(wèi)星計(jì)劃項(xiàng)目。

　　目前，國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊忠煒和劉潁等人利用自主研發(fā)的全球全粒子模擬程序，系統(tǒng)研究了南向行星際磁場(chǎng)對(duì)激波非穩(wěn)態(tài)和重聯(lián)結(jié)構(gòu)的影響。他們通過(guò)改變太陽(yáng)風(fēng)馬赫數(shù)和等離子體beta值，發(fā)現(xiàn)高馬赫數(shù)和低beta條件下，激波面會(huì)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非穩(wěn)態(tài)特征；準(zhǔn)垂直激波下游的粒子可以流動(dòng)到準(zhǔn)平行激波下游并漏出到前兆激波區(qū)域；磁尾重聯(lián)在該條件下更加容易發(fā)生。他們的模擬結(jié)果不但與此前衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果以及局地全粒子重聯(lián)模擬的結(jié)果一致，還能夠展示太陽(yáng)風(fēng)粒子穿越舷激波在磁鞘內(nèi)激發(fā)波動(dòng)并最終影響磁層頂重聯(lián)等多尺度耦合過(guò)程。

　　該工作揭示了非穩(wěn)態(tài)舷激波發(fā)生的行星際條件，并首次給出了與局地模擬相當(dāng)?shù)臅r(shí)空分辨率下的全球磁層精細(xì)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步研究太陽(yáng)風(fēng)和磁層的耦合和相關(guān)粒子動(dòng)理學(xué)行為奠定了基礎(chǔ)。該研究成果發(fā)表在SCI期刊The Astrophysical Journal Supplement series上，并被ResearchGate選為焦點(diǎn)文章（“Your research is in the spotlight”）。

　　相關(guān)鏈接：http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0067-0049/225/1/13

　　Citation：Z. W. Yang, C. Huang, Y. Liu, G. K. Parks, R. Wang, Q. M. Lu, and H. D. Hu (2016), Global explicit particle-in-cell simulations of the nonstationary bow shock and magnetosphere, ApJS, 225:13, 1.

　　（供稿：天氣室）

圖太陽(yáng)風(fēng)-磁層相互作用的全球PIC模型：非穩(wěn)態(tài)激波和非對(duì)稱磁場(chǎng)重聯(lián)。