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展而形成，經(jīng)常伴隨有電磁場的擾動。

　　火箭、衛(wèi)星對等離子體泡的原位探測已有50余年的歷史。然而，受到多普勒效應等因素的影響，來自等離子體泡的電磁場信號往往難以分析。人們通常認為，等離子體泡中的靜電信號是空間靜態(tài)電荷結(jié)構(gòu)相對于航天器運動而產(chǎn)生的多普勒效應，近似各向同性，而非可傳播的“波動”。借助“張衡一號”（CSES）較為完備的場和粒子測量，中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室“張衡一號”高精度磁強計研究小組，通過綜合分析電磁場、等離子體觀測數(shù)據(jù)，確認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，CSES發(fā)現(xiàn)泡內(nèi)主要區(qū)域充斥著靜電擾動（圖1），擾動矢量的平均方向垂直于背景磁場，圍繞磁力線螺旋狀分布（圖2），擾動信號在頻譜上呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，符合靜電離子回旋波的特征。計算表明，波動的頻率接近當?shù)匮蹼x子的回旋頻率，波動相速度與氧離子熱速度相當。同時，伴隨波動，CSES還觀測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，等離子體泡內(nèi)存在氧離子靜電回旋波。泡內(nèi)的橫向電場及密度梯度超過了一定閾值，很可能觸發(fā)了非均勻能量密度驅(qū)動的不穩(wěn)定性（IEDDI）并產(chǎn)生了靜電離子回旋波。

　　相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Geophysical Research Letters上。文章審稿人評價，“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觀測到等離子體泡內(nèi)的電場ELF波動

圖2. 等離子體泡中電場波動方向和極性

　　（供稿：天氣室）