電子的速度分布函數(shù)指的是電子在相空間內(nèi)速度分布的函數(shù)，是我們描述電子動(dòng)力學(xué)過(guò)程的重要工具。在通常的均勻背景下，電子會(huì)表現(xiàn)為回旋各向同性分布。然而在電子尺度邊界上，電子由于有限回旋效應(yīng)會(huì)生成回旋各向異性電子分布。這些電子分布是不穩(wěn)定的，可能伴隨著劇烈的波粒相互作用，并在粒子和場(chǎng)之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。在之前的研究中，這種回旋各向異性電子分布只被發(fā)現(xiàn)在磁層頂和磁尾的有限區(qū)域(特別是磁場(chǎng)重聯(lián)中)，而從前述回旋各向異性電子分布產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，這種電子分布的生成極大依賴于電子尺度邊界的條件，可以在空間等離子體中廣泛存在。那么真實(shí)情況又是如何呢？

　　最近，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)室王赤院士團(tuán)隊(duì)的高傳慧博士生、唐斌斌研究員、郭孝城研究員、李文亞副研究員同國(guó)內(nèi)外合作者一起對(duì)回旋各向異性電子分布的廣泛存在性進(jìn)行了研究，首次展示了磁層多尺度衛(wèi)星在前兆激波的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)中對(duì)回旋各向異性電子分布的觀測(cè)結(jié)果。同時(shí)，研究人員利用測(cè)試粒子的方法復(fù)現(xiàn)了觀測(cè)結(jié)果，進(jìn)一步證實(shí)了回旋各向異性電子分布的生成同磁場(chǎng)重聯(lián)沒(méi)有必然關(guān)系。這些研究表明回旋各向異性的電子分布可以在空間等離子體中廣泛存在，而困難也許在于觀測(cè)儀器是否能夠分辨它們或者人們是否能夠從海量數(shù)據(jù)中識(shí)別它們。

　　由于電子的回旋各向異性分布極有可能是不穩(wěn)定的，可以激發(fā)等離子體波動(dòng)，在電子尺度上通過(guò)波粒相互作用進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。該研究也暗示著通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方式，回旋各向異性電子分布可以如同水面的漣漪產(chǎn)生粼粼波光一樣在空間中泛起點(diǎn)點(diǎn)微光——雖然這些能量轉(zhuǎn)化不像磁場(chǎng)重聯(lián)那樣如同急風(fēng)暴雨般的劇烈。

　　該研究成果已在線發(fā)表于Geophysical Research Letters（https://doi.org/10.1029/2022GL102235）上。

圖1：在熱流異常事件（HFA）中的電子尺度邊界上觀測(cè)到的回旋各向異性電子分布

圖2：利用測(cè)試粒子方法對(duì)回旋各向異性電子分布的重現(xiàn)

　　（供稿：天氣室）