太陽風中的高價重離子和地球大氣逃逸出的中性成分碰撞，發(fā)生電荷交換（solar wind charge exchange, SWCX），從而輻射X射線。以此為原理對地球磁層進行X射線成像探測將有望首次在大尺度上揭示太陽風-磁層相互作用的基本模式。在成像探測過程中，視線方向的X射線信號將被疊加，損失掉了一個維度上的信息，因此最終觀測到的二維圖像將無法提供視線方向的信息。但是，磁層頂是三維結(jié)構(gòu)，如何通過二維圖像分析，得到三維的太陽風-磁層相互作用信息就顯得至關重要。

　　近日，空間天氣學國家重點實驗室王赤院士團隊的孫天然研究員與美國阿拉斯加大學、新墨西哥理工大學、及英國萊斯特大學的學者合作，提出了由二維X射線成像圖反演三維磁層頂位形的新方法——切向擬合法（Tangent Fitting Approach，TFA），并對磁層頂反演方法“兵器庫”中的四種現(xiàn)有的反演方法進行了對比。TFA方法首先通過分析X射線成像圖，得出X射線信號的極大值方向，以此作為真實磁層頂?shù)那芯€方向；然后，通過含可變參數(shù)的磁層頂模型獲得一系列磁層頂位形，針對各種可能位形計算切線方向，找到與真實切線方向最佳匹配的磁層頂位形，以此作為三維磁層頂?shù)姆囱萁Y(jié)果。該方法具有計算速度快、準確度高等特點，并且可以實現(xiàn)由單幅X射線圖像反演磁層頂位形，適用于磁暴期等太陽風條件迅速變化的情況。磁層頂反演方法“兵器庫”如下圖所示，包括切向擬合法（TFA）、邊界擬合法（BFA），切線方向法（TDA）和計算機斷層成像分析法（CTA）四種反演方法。

　　上述研究成果發(fā)表于Journal of Geophysical Research 雜志，將為中歐聯(lián)合空間科學衛(wèi)星計劃SMILE的科學應用系統(tǒng)軟件研發(fā)及衛(wèi)星后期科學產(chǎn)出打下基礎。

　　Sun, T., Wang, C., Connor, H. K., Jorgensen, A. M., & Sembay, S. (2020). Deriving the magnetopause position from the soft X-ray image by using the tangent fitting approach. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 125, e2020JA028169. https://doi.org/10.1029/2020JA028169

　　　　圖：磁層頂反演方法“兵器庫”