电子的速度分布函数指的是电子在相空间内速度分布的函数，是我们描述电子动力学过程的重要工具。在通常的均匀背景下，电子会表现为回旋各向同性分布。然而在电子尺度边界上，电子由于有限回旋效应会生成回旋各向异性电子分布。这些电子分布是不稳定的，可能伴随着剧烈的波粒相互作用，并在粒子和场之间进行能量转换。在之前的研究中，这种回旋各向异性电子分布只被发现在磁层顶和磁尾的有限区域(特别是磁场重联中)，而从前述回旋各向异性电子分布产生的机理来看，这种电子分布的生成极大依赖于电子尺度边界的条件，可以在空间等离子体中广泛存在。那么真实情况又是如何呢？
最近，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室王赤院士团队的高传慧博士生、唐斌斌研究员、郭孝城研究员、李文亚副研究员同国内外合作者一起对回旋各向异性电子分布的广泛存在性进行了研究，首次展示了磁层多尺度卫星在前兆激波的瞬态结构中对回旋各向异性电子分布的观测结果。同时，研究人员利用测试粒子的方法复现了观测结果，进一步证实了回旋各向异性电子分布的生成同磁场重联没有必然关系。这些研究表明回旋各向异性的电子分布可以在空间等离子体中广泛存在，而困难也许在于观测仪器是否能够分辨它们或者人们是否能够从海量数据中识别它们。
由于电子的回旋各向异性分布极有可能是不稳定的，可以激发等离子体波动，在电子尺度上通过波粒相互作用进行能量转换。该研究也暗示着通过能量转化的方式，回旋各向异性电子分布可以如同水面的涟漪产生粼粼波光一样在空间中泛起点点微光——虽然这些能量转化不像磁场重联那样如同急风暴雨般的剧烈。
该研究成果已在线发表于Geophysical Research Letters（https://doi.org/10.1029/2022GL102235）上。
图1：在热流异常事件（HFA）中的电子尺度边界上观测到的回旋各向异性电子分布
图2：利用测试粒子方法对回旋各向异性电子分布的重现
（供稿：天气室）
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