磁通量繩表現(xiàn)為一種螺旋狀的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，是空間物理中能量和粒子傳輸?shù)闹匾ǖ?，在太?yáng)系中各個(gè)區(qū)域（太陽(yáng)表面到行星際空間再到行星磁層）都能看到。一般認(rèn)為磁通量繩產(chǎn)生于磁化等離子體中，其產(chǎn)生機(jī)制有兩種：一是多點(diǎn)磁重聯(lián)；二是速度剪切。然而，近年來(lái)探測(cè)結(jié)果表明在金星、火星等非磁化的電離層中也有很多磁通量繩，其直徑通常與離子回旋半徑相當(dāng)。這種發(fā)生在非磁化電離層中的磁通量繩不能用傳統(tǒng)的磁重聯(lián)或者速度剪切來(lái)解釋，其形成機(jī)制一直是個(gè)謎。 

　　最近，空間中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝良海副研究員、李磊研究員等與臺(tái)灣中研院地球科學(xué)研究所的李羅權(quán)教授合作，提出一種電離層非均勻擠壓帶來(lái)的發(fā)電機(jī)效應(yīng)，它可產(chǎn)生方位角方向上的電場(chǎng)旋度和磁場(chǎng)打轉(zhuǎn)，最終形成觀測(cè)上看到的磁通量繩現(xiàn)象（如下圖1）。利用多流體MHD模擬，謝等人還發(fā)現(xiàn)電離層離子會(huì)沿著磁通量繩的兩頭逃逸（如下圖2），向陽(yáng)面逃逸率可達(dá)2.06×10²³ s^-1，約占火星空間總離子逃逸率的10%，從而成為火星電離層離子逃逸的重要通道。此外，謝等人還模擬了不同參數(shù)下磁通量繩的產(chǎn)生過程，發(fā)現(xiàn)下沉速度、離子回旋半徑等會(huì)對(duì)磁通量管的特征產(chǎn)生影響，模擬結(jié)果可解釋金星、火星上觀測(cè)到的相關(guān)現(xiàn)象。 

　　該研究打破了人們對(duì)磁通量繩形成機(jī)制的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，有助于人們進(jìn)一步理解火星電離層的磁通量繩分布特征以及離子逃逸過程。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在國(guó)際著名期刊The Astrophysical Journal上：論文鏈接。 

　　Citation: Xie, L., Lee, L. C.*, Lei L.*, et al. 2021, Multifluid MHD Studies of the Ionospheric Magnetic Flux Ropes at Mars, ApJ, 915 (1), 6, doi: 10.3847/1538-4357/abfdaf. 

　　（供稿：天氣室） 

圖1 非均勻擠壓帶來(lái)的發(fā)電機(jī)效應(yīng)（左）及其產(chǎn)生的磁通量繩（右）

圖2 火星電離層磁通量繩沿軸向的受力以及離子逃逸速度