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科研进展

2020年10月27日
中国科大发现地球磁尾磁场重联由电子动力学触发的证据

中国科学技术大学中科院近地空间环境重点实验室陆全明、王荣生研究团队,联合美国加州大学洛杉矶分校卢三博士和其他多家欧美科研机构,在地球磁尾磁场重联触发机制方面取得重要进展。他们结合MMS卫星高分辨率观测资料和数值模拟,发现了地球磁尾磁场重联由电子动力学触发的证据。相关结果10月7日在线发表在《Nature Communications》上。

磁场重联是等离子体中的一种基本物理过程。该过程中,磁能会爆发式地释放、转化为等离子体的动能和热能。日地空间环境中许多爆发式能量释放事件,例如:太阳耀斑、日冕物质抛射、磁层亚暴等,都是由磁场重联导致的。地球磁尾发生的磁场重联,其触发时间只有几秒到几十秒,卫星很难直接地探测到触发阶段的粒子动力学行为。因此,磁场重联触发机制的研究主要来源于理论和数值模拟。

依据理论和数值模拟的研究,地球磁尾的磁场重联触发有两种可能的机制。第一种机制是强驱动环境中电子动力学触发磁场重联。第二种是离子动力学驱动磁场重联。关于两种机制的争论持续了长达半个世纪。研究团队结合高时间分辨率卫星数据和数值模拟,发现地球磁尾位型下的磁场重联触发过程起始于小尺度的电子尺度区域的证据,由该区域内电子动力学行为主导,并导致了进一步的爆发式能量释放过程。这为长达半个世纪的地球磁尾磁场重联触发问题的解决提供了新思路。

论文共同第一作者是中国科学技术大学王荣生教授和加州大学洛杉矶分校卢三博士,通讯作者是中国科学技术大学陆全明教授。该研究获得了中国科学院和国家自然科学基金委的资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-18787-w


(地球和空间科学学院、科研部

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