赤道等離子體泡（equatorial plasma bubbles）是電離層F層的等離子體空腔結(jié)構(gòu)，由日落后F層底部的電子耗空區(qū)向頂部抬升并向兩極擴(kuò)展而形成，經(jīng)常伴隨有電磁場(chǎng)的擾動(dòng)。

　　火箭、衛(wèi)星對(duì)等離子體泡的原位探測(cè)已有50余年的歷史。然而，受到多普勒效應(yīng)等因素的影響，來(lái)自等離子體泡的電磁場(chǎng)信號(hào)往往難以分析。人們通常認(rèn)為，等離子體泡中的靜電信號(hào)是空間靜態(tài)電荷結(jié)構(gòu)相對(duì)于航天器運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)，近似各向同性，而非可傳播的“波動(dòng)”。借助“張衡一號(hào)”（CSES）較為完備的場(chǎng)和粒子測(cè)量，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“張衡一號(hào)”高精度磁強(qiáng)計(jì)研究小組，通過(guò)綜合分析電磁場(chǎng)、等離子體觀測(cè)數(shù)據(jù)，確認(rèn)電離層等離子體泡內(nèi)存在靜電離子回旋波。

　　在一次穿越等離子體泡時(shí)，CSES發(fā)現(xiàn)泡內(nèi)主要區(qū)域充斥著靜電擾動(dòng)（圖1），擾動(dòng)矢量的平均方向垂直于背景磁場(chǎng)，圍繞磁力線螺旋狀分布（圖2），擾動(dòng)信號(hào)在頻譜上呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，符合靜電離子回旋波的特征。計(jì)算表明，波動(dòng)的頻率接近當(dāng)?shù)匮蹼x子的回旋頻率，波動(dòng)相速度與氧離子熱速度相當(dāng)。同時(shí)，伴隨波動(dòng)，CSES還觀測(cè)到了離子的加熱和極向減速，與離子回旋共振加熱現(xiàn)象一致。據(jù)此，研究人員確認(rèn)，等離子體泡內(nèi)存在氧離子靜電回旋波。泡內(nèi)的橫向電場(chǎng)及密度梯度超過(guò)了一定閾值，很可能觸發(fā)了非均勻能量密度驅(qū)動(dòng)的不穩(wěn)定性（IEDDI）并產(chǎn)生了靜電離子回旋波。

　　相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際期刊Geophysical Research Letters上。文章審稿人評(píng)價(jià)，“文章給出了令人信服的證據(jù)，等離子體泡內(nèi)存在離子回旋波”（“This interesting paper makes a pretty convincing case for the presence of ion cyclotron waves in an equatorial plasma bubble”）。

　　Citation:

　　Gou, X., Li, L., Zhou, B., Zhang, Y., Xie, L., Cheng, B., et al. (2023). Electrostatic ion cyclotron waves observed by CSES in the equatorial plasma bubble. Geophysical Research Letters, 50, e2022GL101791. https://doi.org/10.1029/2022GL101791.

圖1. CSES觀測(cè)到等離子體泡內(nèi)的電場(chǎng)ELF波動(dòng)

圖2. 等離子體泡中電場(chǎng)波動(dòng)方向和極性

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