空间中心科研人员揭示行星际磁场北向期间IMF By对磁尾场向电流的控制作用

　　近日,中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室程征伟、史建魁、M. Dunlop和刘振兴首次揭示了行星际磁场北向(IMF Bz<0)期间IMF By对磁尾等离子体片边界层（PSBL）区场向电流流向和密度的影响。该研究成果发表在欧洲空间物理杂志《Journal of Atmosphere and Solar Terrestrial Physic》(JASTP)上。

　　太阳风与地球磁层的相互作用问题一直是日地空间物理研究中的前沿课题。太阳风/行星际磁场对地球磁层中的扰动变化有着重要的控制作用。以往的研究表明行星际磁场By不仅会对近地闭合磁力线区的场向电流有影响，这种影响也同样存在于近地磁尾甚至远磁尾区。然而，以往没有研究给出行星际磁场北向期间IMF By对磁尾等离子体片边界层区场向电流的影响，人们对行星际磁场北向期间太阳风-磁层耦合过程的了解还很不足。

　　空间中心科研人员利用Cluster四颗卫星的探测数据，通过对2001和2004年7月-11月748个行星际磁场北向期间的场向电流事件进行统计分析，首次揭示了行星际磁场北向条件下IMF By对磁尾等离子体片边界层区场向电流的影响。研究显示，IMF By对磁尾场向电流的流向有着非常重要的控制作用。对于北半球，当IMF By为正（负）时对应地向（尾向）FAC。对于南半球则恰好相反，当IMF By为正（负）时对应尾向（地向）FAC。当IMF By为正（负）时，等离子体片边界层区场向电流的极性显示出明显的南北半球不对称性，这种不对称性在IMF By为正时更加明显。场向电流的南北不对称性主要是由于磁层结构的不对称性，电离层对流运动和不同的太阳风-磁层耦合过程造成的。研究还显示，当|IMF By|>10nT时，等离子体片边界层区场向电流的密度与|IMF By|存在明显的正相关系，但是当|IMF By|<10nT时，二者无明显关系。这可能与IMF By在磁尾的渗透过程有关，IMF By较大时更容易渗透进等离子体片边界层区。

　　该研究对于人们认识行星际磁场北向期间太阳风-磁层耦合关系以及太阳风能量向磁层传输的物理过程具有重要的科学意义，同时对于认识空间天气的因果链关系以及模型的建立具有重要的作用。

　　原文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364682613002927 

　　引文：Cheng, Z. W., J. K. Shi , M. Dunlop , and Z. X. Liu ( 2014) , IMF By-controlled field-aligned currents in the magnetotail during northward interplanetary magnetic field, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 115-116, 52-58, doi: 10.1016/j.jastp.2013.11.003.

　　（供稿：天气室）

行星际磁场北向条件下，当IMF By为正时等离子体片边界层区场向电流事件在GSM坐标系下X-Y平面的分布（左）和其通过T96模型在极区的投影（右）。

行星际磁场北向条件下，当IMF By为正时等离子体片边界层区场向电流事件在GSM坐标系下X-Y平面的分布（左）和其通过T96模型在极区的投影（右）。

磁尾场向电流密度与|IMF By|的关系。