中國學者地球磁層輻射帶動力學研究取得重要進展

中新網合肥12月26日電 (楊保國吳蘭)記者26日從中國科大獲悉，該校科研人員在地球磁層輻射帶動力學研究取得重要進展，首次證實了全球範圍內超低頻波對輻射帶高能電子的徑向擴散加速過程。國際著名學術期刊《自然-通訊》最新一期在線發表了這一研究成果。

據介紹，中國科大汪毓明教授研究組與合作者，利用美國國家航空航天局的範艾倫探測器高分辨率數據，首次證實了全球範圍內超低頻波對輻射帶高能電子的徑向擴散加速過程，在地球磁層範艾倫輻射帶高能電子加速研究方面取得重要進展。

範艾倫輻射帶是指近地空間中環繞地球的兩層巨型“輪胎狀”的高能粒子輻射層。外輻射帶包含大量速度接近光速、能量高達幾個兆電子伏特的電子，分佈在距離地心3-8個地球半徑的廣闊空間區域。這些極端高能的電子經常受到太陽活動的影響而發生劇烈變化，對在軌航空航天系統，如軍事、導航、通訊和氣象衞星等，造成嚴重威脅。因此，研究輻射帶高能電子形成機制具有重要的科學和現實意義。

輻射帶高能電子可能的形成機制主要有兩種：一是超低頻波驅動低能電子朝向地球擴散並將其加速到高能段；二是甚低頻合聲波直接加速當地電子而不改變其與地球的相對距離。以往的研究缺乏高分辨率的觀測數據，且常常侷限於地磁暴(地球磁場全球性劇烈擾動)時段，普遍強調了甚低頻合聲波對於輻射帶電子的加速作用，而無法準確評估超低頻波可能的加速效應。

該研究組與長沙理工大學、北京大學以及美國多所研究機構科學家合作，利用範艾倫探測器提供的高分辨率數據，研究了非磁暴時段輻射帶電子演化過程。數據顯示，在不存在甚低頻合聲波的條件下，超低頻波能夠近似週期性地調節高能電子強度，在10個小時內，驅動外輻射帶內邊界朝向地球移動0.3-0.8個地球半徑，使得相關區域高能電子強度提升1個數量級。

蘇振鵬説，該研究成果為超低頻波徑向擴散加速輻射帶高能電子提供了直接證據，對於理解輻射帶動力學行為、預報近地空間天氣環境和保障航空航天安全具有重要意義。(完)