空间中心科研人员观测证实空间物理原创概念——动力学阿尔芬本征波模

　　阿尔芬波是等离子体中的基本波模，由空间物理先驱诺贝尔奖得主H.Alfvén预言提出。动力学阿尔芬波（Kinetic Alfvén Wave，KAW）由阿尔芬波演化而来，特征是在垂直磁力线方向上的波长小于离子运动尺度。磁层中电流片经常很薄，可以接近离子运动的特征尺度；在薄电流片中，不均匀性的空间尺度和波长相当，KAW必然从平面波过渡到本征模的形式。Dai[2009]从理论上原创提出动力学阿尔芬本征波模（Kinetic Alfvén Eigenmode）的概念，用来解释磁重联电流片中的Hall电磁场，Hall电流。 

　　国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室段素平、戴磊、王赤等人近期结合THEMIS卫星和地面台站的观测资料，首次从观测上证实了近地磁尾等离子体片中存在KAW本征模结构，发现KAW本征模很好地符合重联区传播出来的Hall电磁场。这一研究为KAW本征模这个原创物理概念提供了强有力的观测支持。如示意图1所示，观测上KAW本征模的显著特征是具有强单一方向扰动电磁场脉冲，携带强的、沿背景磁场方向的Poynting通量。观测结果表明该KAW本征模与亚暴过程膨胀相过程中极光增亮有强相关性。KAW本征模携带的能量和场向电流能很好的解释亚暴膨胀过程中的极光增亮，如图2所示。 

　　KAW本征模是空间物理中的原创物理概念，其观测证实有重要的意义；对于深入研究动力学阿尔芬波，磁重联中的小尺度结构，磁层和电离层的耦合等研究领域，有重要应用价值。本论文发表在本领域著名的学术期刊Journal of Geophysical Research （JGR）： Space Physics。

　　文章列表及链接：

　　Duan, S. P., L. Dai, C. Wang, J. Liang, A. T. Y. Lui, L. J. Chen, Z. H. He, Y. C. Zhang, and V. Angelopoulos (2016), Evidence of kinetic Alfvén eigenmode in the near-Earth magnetotail during substorm expansion phase, Geophys. Res. Space Physics, 121, doi:10.1002/2016JA022431.

　　http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JA022431/full

　　Dai, L. (2009), Collisionless magnetic reconnection via Alfvén eigenmodes, Phys. Rev. Lett., 102, 245003, doi:10.1103/PhysRevLett.102.245003.

　　http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.102.245003

　　（供稿：天气室）

图1亚暴膨胀相期间THEMIS卫星在近地磁尾等离子体片中观测到的KAW本征模结构。

图2 亚暴膨胀相过程中观测到的KAW本征波模期间对应的极光增亮。