行星際日冕物質拋射（ICME）在內日球層徑向傳播過程中會不斷膨脹?？臻g天氣學國家重點實驗室王赤研究員、劉潁研究員等早期的統(tǒng)計研究表明：ICME的膨脹過程是非絕熱的，存在局地加熱過程。一般認為，行星際空間的低頻阿爾芬波通過非線性串級過程可將能量從大尺度向小尺度結構傳輸，是ICME等離子體的主要加熱機制之一。

　　然而，學者們對阿爾芬波加熱機制的了解更多的是通過理論分析和數(shù)值模擬獲得的，觀測方面的工作并不多見。2016年，天氣室的李暉、王赤、張靈倩，與北京大學和麻省理工學院的合作者一起，利用統(tǒng)計研究找到了阿爾芬波加熱ICME等離子體的間接觀測證據(jù)。他們統(tǒng)計分析了Voyager 2觀測到的33個ICME事件，發(fā)現(xiàn) ICME中存在數(shù)量可觀的阿爾芬波信號并隨著日心距的增加而減少；與此同時，阿爾芬波和等離子溫度均呈現(xiàn)類似的“W”型分布，間接證明了阿爾芬波對ICME等離子體局地加熱的貢獻。

　　最近，天氣室的李暉和王赤研究員與合作者，利用Wind和Ulysses衛(wèi)星數(shù)據(jù)追蹤研究了1998年3月的同一個ICME事件從1 AU到5.4 AU的演化過程，進一步給出了更為直接的加熱證據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)：1 AU時，ICME中的阿爾芬波信號約占到ICME總時間的21.7%，其頻率范圍較寬（4×10^?4 -- 5×10^?2 Hz）。當ICME傳播到5.4 AU處時，阿爾芬波衰減的很劇烈，僅在幾個非常窄的頻帶可以見到，并且只占到總時間的3%。另外，對于阿爾芬波貧瘠區(qū)，磁場強度由于膨脹效應從1.0 AU到5.4 AU降低了10倍，但湍流串級率還幾乎保持在同一個水平上；而對于阿爾芬波富含區(qū)而言，阿爾芬波的耗散引起磁能向熱能的轉化，導致磁場強度和湍流串級率有了更大幅度的下降，分別降低了20倍和36倍。進一步地，ICME在1 AU處的串級耗散率為2688.6 J kg^?1 s^?1,可以滿足ICME等離子體局地加熱所需的1653.2 J kg^?1 s^?1。

　　該項研究首次追蹤了同一個ICME事件中阿爾芬波的徑向演化過程，給出了阿爾芬波耗散加熱ICME等離子體的直接證據(jù)，為理解空間物理學的世紀難題——太陽風的加熱和加速提供了新的觀測線索。本論文發(fā)表在本領域著名的學術期刊The Astrophysical Journal Letters上。

　　　　文章列表及鏈接：

　　　　Li. H., C. Wang, J. D. Richardson, et al., Evolution of Alfvénic Fluctuations inside an Interplanetary Coronal Mass Ejection and Their Contribution to Local Plasma Heating: Joint Observations from 1.0 to 5.4 au, 2017, ApJL, 851, 1.

　　　　(http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa9c3f/meta)

　　　　圖1：1998年3月的ICME事件概況，左）Wind衛(wèi)星在1 AU；右）Ulysses衛(wèi)星在5.4 AU

　　　　圖2：ICME內磁擾的功率譜，左）Wind衛(wèi)星在1 AU；右）Ulysses衛(wèi)星在5.4 AU