空間中心觀測(cè)證實(shí)空間物理原創(chuàng)概念

　　阿爾芬波是等離子體中的基本波模，由空間物理先驅(qū)諾貝爾獎(jiǎng)得主H.Alfvén預(yù)言提出。動(dòng)力學(xué)阿爾芬波（Kinetic Alfvén Wave，KAW）由阿爾芬波演化而來(lái)，特征是在垂直磁力線方向上的波長(zhǎng)小于離子運(yùn)動(dòng)尺度。磁層中電流片經(jīng)常很薄，可以接近離子運(yùn)動(dòng)的特征尺度；在薄電流片中，不均勻性的空間尺度和波長(zhǎng)相當(dāng)，KAW必然從平面波過(guò)渡到本征模的形式。Dai[2009]從理論上原創(chuàng)提出動(dòng)力學(xué)阿爾芬本征波模（Kinetic Alfvén Eigenmode）的概念，用來(lái)解釋磁重聯(lián)電流片中的Hall電磁場(chǎng)，Hall電流。

　　中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室段素平、戴磊、王赤等人近期結(jié)合THEMIS衛(wèi)星和地面臺(tái)站的觀測(cè)資料，首次從觀測(cè)上證實(shí)了近地磁尾等離子體片中存在KAW本征模結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)KAW本征模很好地符合重聯(lián)區(qū)傳播出來(lái)的Hall電磁場(chǎng)。這一研究為KAW本征模這個(gè)原創(chuàng)物理概念提供了強(qiáng)有力的觀測(cè)支持。如示意圖1所示，觀測(cè)上KAW本征模的顯著特征是具有強(qiáng)單一方向擾動(dòng)電磁場(chǎng)脈沖，攜帶強(qiáng)的、沿背景磁場(chǎng)方向的Poynting通量。觀測(cè)結(jié)果表明該KAW本征模與亞暴過(guò)程膨脹相過(guò)程中極光增亮有強(qiáng)相關(guān)性。KAW本征模攜帶的能量和場(chǎng)向電流能很好地解釋亞暴膨脹過(guò)程中的極光增亮，如圖2所示。

　　KAW本征模是空間物理中的原創(chuàng)物理概念，其觀測(cè)證實(shí)有重要的意義，對(duì)深入研究動(dòng)力學(xué)阿爾芬波、磁重聯(lián)中的小尺度結(jié)構(gòu)、磁層和電離層的耦合等研究領(lǐng)域，有重要的應(yīng)用價(jià)值。該論文發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research （JGR）：Space Physics。

圖1 亞暴膨脹相期間THEMIS衛(wèi)星在近地磁尾等離子體片中觀測(cè)到的KAW本征模結(jié)構(gòu)。

圖2 亞暴膨脹相過(guò)程中觀測(cè)到的KAW本征波模期間對(duì)應(yīng)的極光增亮。