電子的速度分布函數指的是電子在相空間內速度分布的函數，是我們描述電子動力學過程的重要工具。在通常的均勻背景下，電子會表現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會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，并在粒子和場之間進行能量轉換。在之前的研究中，這種回旋各向異性電子分布只被發(fā)現在磁層頂和磁尾的有限區(qū)域(特別是磁場重聯中)，而從前述回旋各向異性電子分布產生的機理來看，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。那么真實情況又是如何呢？
最近，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王赤院士團隊的高傳慧博士生、唐斌斌研究員、郭孝城研究員、李文亞副研究員同國內外合作者一起對回旋各向異性電子分布的廣泛存在性進行了研究，首次展示了磁層多尺度衛(wèi)星在前兆激波的瞬態(tài)結構中對回旋各向異性電子分布的觀測結果。同時，研究人員利用測試粒子的方法復現了觀測結果，進一步證實了回旋各向異性電子分布的生成同磁場重聯沒有必然關系。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儀器是否能夠分辨它們或者人們是否能夠從海量數據中識別它們。
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，在電子尺度上通過波粒相互作用進行能量轉換。該研究也暗示著通過能量轉化的方式，回旋各向異性電子分布可以如同水面的漣漪產生粼粼波光一樣在空間中泛起點點微光——雖然這些能量轉化不像磁場重聯那樣如同急風暴雨般的劇烈。
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到的回旋各向異性電子分布
圖2：利用測試粒子方法對回旋各向異性電子分布的重現
