空間中心觀測證實空間物理原創(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)諾貝爾獎得主H.Alfvén預(yù)言提出。動力學(xué)阿爾芬波（Kinetic Alfvén Wave，KAW）由阿爾芬波演化而來，特征是在垂直磁力線方向上的波長小于離子運動尺度。磁層中電流片經(jīng)常很薄，可以接近離子運動的特征尺度；在薄電流片中，不均勻性的空間尺度和波長相當(dāng)，KAW必然從平面波過渡到本征模的形式。Dai[2009]從理論上原創(chuàng)提出動力學(xué)阿爾芬本征波模（Kinetic Alfvén Eigenmode）的概念，用來解釋磁重聯(lián)電流片中的Hall電磁場，Hall電流。

　　中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點實驗室段素平、戴磊、王赤等人近期結(jié)合THEMIS衛(wèi)星和地面臺站的觀測資料，首次從觀測上證實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)傳播出來的Hall電磁場。這一研究為KAW本征模這個原創(chuàng)物理概念提供了強有力的觀測支持。如示意圖1所示，觀測上KAW本征模的顯著特征是具有強單一方向擾動電磁場脈沖，攜帶強的、沿背景磁場方向的Poynting通量。觀測結(jié)果表明該KAW本征模與亞暴過程膨脹相過程中極光增亮有強相關(guān)性。KAW本征模攜帶的能量和場向電流能很好地解釋亞暴膨脹過程中的極光增亮，如圖2所示。

　　KAW本征模是空間物理中的原創(chuàng)物理概念，其觀測證實有重要的意義，對深入研究動力學(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到的KAW本征模結(jié)構(gòu)。

圖2 亞暴膨脹相過程中觀測到的KAW本征波模期間對應(yīng)的極光增亮。