“張衡一號(hào)”衛(wèi)星首次對(duì)Pc1地磁脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)南北共軛觀測(cè)

陸成寬

7月1日，筆者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心獲悉，我國(guó)自主研發(fā)的電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”首次在電離層對(duì)Pc1地磁脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)了南北共軛觀測(cè)。來自該中心的高精度磁強(qiáng)計(jì)研制團(tuán)隊(duì)利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)數(shù)據(jù)以及歐洲空間局Swarm衛(wèi)星和地磁臺(tái)站觀測(cè)，對(duì)波動(dòng)的特性和產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行深入研究。相關(guān)研究成果發(fā)表于《地球物理學(xué)年鑒》上。

Pc1地磁脈動(dòng)是指頻率在0.2～5赫茲的低頻波動(dòng)，與地磁活動(dòng)密切相關(guān)，最易發(fā)生在磁暴恢復(fù)相期間，與空間的電磁離子回旋波（EMIC）相對(duì)應(yīng)。1936年在地磁數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)Pc1地磁脈動(dòng)以來，科學(xué)家對(duì)Pc1地磁脈動(dòng)的起源和傳播途徑進(jìn)行了大量觀測(cè)研究。“受限于空間觀測(cè)位置，以及EMIC（Pc1）波動(dòng)傳播過程中在電離層波腔內(nèi)的極化反轉(zhuǎn)、頻率反射以及回旋吸收等作用，磁層中激發(fā)的EMIC（Pc1）波動(dòng)如何傳播到地面這一問題尚無定論?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中科院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員李磊說。

在2018年8月27日磁暴恢復(fù)相期間，“張衡一號(hào)”在電離層內(nèi)依次飛越南北共軛區(qū)域時(shí)，觀測(cè)到Pc1波動(dòng)。得益于“張衡一號(hào)”電磁場(chǎng)的聯(lián)合觀測(cè)，研究確定Pc1地磁脈動(dòng)以阿爾芬波的形式注入到南北電離層，并呈混合偏振狀態(tài)。通過比對(duì)等離子體層頂?shù)奈恢?，研究人員推測(cè)，磁暴恢復(fù)相期間，等離子體層頂向外移動(dòng)，赤道環(huán)電流中能離子注入，引起冷等離子體不穩(wěn)定性而激發(fā)EMIC波動(dòng)。該EMIC（Pc1）波動(dòng)沿磁力線向南北高緯區(qū)域到達(dá)電離層，在電離層波腔內(nèi)傳播并被多個(gè)地面臺(tái)站觀測(cè)到。

李磊表示，這次觀測(cè)為Pc1理論提供了直接的觀測(cè)證據(jù)，“張衡一號(hào)”將為地球空間環(huán)境研究提供更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。