地球内磁层低纬大尺度电场研究进展

学术综述

作者：

张钊1 2 张典钧*1 2 刘文龙1 2

作者单位：

1. 北京航空航天大学空间与地球科学学院2. 北京航空航天大学空间环境监测与信息处理工信部重点实验室

摘要：

地球内磁层的大尺度电场由太阳风与地球磁场的相互作用产生.在高纬区域，平行电场起着更为重要的作用，而在低纬地区，电场则主要表现为共转电场、对流电场和脉冲电场.本文着重讨论低纬区域大尺度电场的特征及其在内磁层中的作用，这些电场共同作用于内磁层中的多种动力学过程.共转电场和对流电场驱动的电场漂移分别引起地球磁层等离子体的共转运动和对流运动，从而决定了等离子体层的形态及其动态演化；而脉冲电场能加速内磁层的带电粒子，并且导致高能粒子的向内注入.近年来，基于卫星观测的研究表明，大尺度电场的分布受到地磁活动和太阳风条件的显著影响.对流电场整体呈晨昏向，但其在内磁层中的空间分布并不均匀.在距离地球约5个地球半径（R_E）范围内，对流电场受到明显屏蔽，其屏蔽边界会随着Kp指数的增加逐渐向地球方向移动.此外，亚极光区极化流在距地球约4 R_E的区域引起了强径向电场，显著影响了磁地方时黄昏到午夜区域对流电场的分布.磁暴主相期间以及行星际磁场南转后，对流电场会显著增强，但不同区域的电场增强幅度或响应时间存在差异.共转电场基于等离子体层24小时的共转周期进行计算.然而，观测研究表明，等离子体层存在共转滞后现象，这意味着共转电场强度可能被高估.在行星际激波事件中，增强的动压会压缩磁层并激发脉冲电场.脉冲电场在内磁层中的传播速度与快磁声波及行星际激波的传播速度密切相关，其中快磁声波的速度决定了脉冲电场的初始响应时间，而行星际激波的速度则与脉冲电场的峰值到达时间相对应.本文回顾了近年来对流电场、共转电场和脉冲电场的研究进展，并展望了内磁层大尺度电场研究中亟待解决的科学问题.

关键词：

内磁层大尺度电场共转电场对流电场脉冲电场

刊期：

2025，4（56）

所属栏目：

综述

基金资助：

国家自然科学基金资助项目(42304175,42350710793)

分类号：

P353

DOI：

10.19975/j.dqyxx.2024-061

页数：

页码：

372-387

来源期刊

地球与行星物理论评(中英文)