近日，国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室科研人员史建魁、张子迎、程征伟等根据Cluster卫星的观测数据分析，在极尖区发现了通量最大的场向电子扰动事件，并首次对场向电子事件的时空尺度进行了分析。该研究成果发表在美国地球物理学会（American Geophysical Union, AGU）学术期刊《地球物理期刊》（Journal of Geophysical Research）上。

　　地球极尖区是太阳风-磁层-电离层耦合的重要区域。沿磁场方向运动的电子在这一耦合过程中起着重要的作用，是空间物理研究中的前沿课题。过去对场向电子事件的研究都是根据单一卫星的观测数据得到。由于单一卫星观测条件限制，到目前为止，还没有关于场向电子事件的空间尺度和时间尺度的研究。该项研究利用欧空局Cluster星簇计划四颗卫星的探测数据，分析研究了四颗卫星在2001年9月30日穿越极尖区期间观测到的场向电子扰动事件。首次得到了目前所有卫星观测到的沿磁场方向通量最大的扰动电子事件，并分析了该扰动事件的时空尺度。研究结果认为本次场向电子扰动事件的时间尺度至少为50分钟，其沿着Cluster卫星运行方向上的空间尺度约为540 km，在地方时方向的空间尺度至少为1800 km。这也是目前为止观测到的最大时空尺度的极尖区场向电子扰动事件。进一步的分析研究结果表明，在本次事件中场向电子是场向电流的主要载体。对本次事件的形成机制分析认为：该场向电子扰动事件是由持续南向的行星际磁场和太阳风动压的增大所引起的，下行电子主要来源于太阳风，上行电子主要源于电离层。

　　该研究对于进一步认识太阳风-磁层-电离层耦合过程有着重要的科学意义，同时对于极区的带电粒子运动过程与加速、场向电流的形成机制以及极区的电位分布等都具有重要的作用，同时对于空间天气预报模型的建立也具有重要的应用价值。

    论文信息：Shi, J., Z. Zhang, K. Torkar, M. Dunlop, A. Fazakerley, Z. Cheng, and Z. Liu (2014), Temporal and spatial scales of a high-flux electron disturbance in the cusp region: Cluster observations, J. Geophys. Res. Space Physics, 119, doi:10.1002/2013JA019560.

    文章链接

2001年9月30日Cluster四颗卫星穿越北半球极尖区时观测到的电子能谱（上图）和场向电子通量密度（下图）