“張衡一號”衛星首次對Pc1地磁脈動實現南北共軛觀測

陸成寬

7月1日，筆者從中國科學院國家空間科學中心獲悉，我國自主研發的電磁監測試驗衛星“張衡一號”首次在電離層對Pc1地磁脈動實現了南北共軛觀測。來自該中心的高精度磁強計研制團隊利用磁場和電場數據以及歐洲空間局Swarm衛星和地磁臺站觀測，對波動的特性和產生機制進行深入研究。相關研究成果發表于《地球物理學年鑒》上。

Pc1地磁脈動是指頻率在0.2～5赫茲的低頻波動，與地磁活動密切相關，最易發生在磁暴恢復相期間，與空間的電磁離子回旋波（EMIC）相對應。1936年在地磁數據中發現Pc1地磁脈動以來，科學家對Pc1地磁脈動的起源和傳播途徑進行了大量觀測研究。“受限于空間觀測位置，以及EMIC（Pc1）波動傳播過程中在電離層波腔內的極化反轉、頻率反射以及回旋吸收等作用，磁層中激發的EMIC（Pc1）波動如何傳播到地面這一問題尚無定論。”論文通訊作者、中科院國家空間科學中心研究員李磊說。

在2018年8月27日磁暴恢復相期間，“張衡一號”在電離層內依次飛越南北共軛區域時，觀測到Pc1波動。得益于“張衡一號”電磁場的聯合觀測，研究確定Pc1地磁脈動以阿爾芬波的形式注入到南北電離層，并呈混合偏振狀態。通過比對等離子體層頂的位置，研究人員推測，磁暴恢復相期間，等離子體層頂向外移動，赤道環電流中能離子注入，引起冷等離子體不穩定性而激發EMIC波動。該EMIC（Pc1）波動沿磁力線向南北高緯區域到達電離層，在電離層波腔內傳播并被多個地面臺站觀測到。

李磊表示，這次觀測為Pc1理論提供了直接的觀測證據，“張衡一號”將為地球空間環境研究提供更多有價值的數據。