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青果期刊 | 武汉大学:揭示地球磁层静电电子回旋谐波的独特全球分布特征

青果期刊 | 武汉大学:揭示地球磁层静电电子回旋谐波的独特全球分布特征 青研之家
2025-11-02
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导读:武汉大学博士后娄悦群、倪彬彬教授等近期发表标题为《多卫星观测揭示地球磁层静电电子回旋谐波的独特全球分布特征》的文章。




研究概要:

    静电电子回旋谐波(Electrostatic Electron Cyclotron Harmonic Waves,ECH波)是地球磁层中典型的静电波模,分布于磁层广阔空间。通过空间波粒相互作用过程,ECH波可以散射磁层能量电子进入损失锥沉降至中高层大气,是产生地球弥散极光的关键机制,在地球磁层-电离层-大气层耦合过程中发挥重要作用。但是,以往对ECH波动特性的研究多依赖于单颗卫星的观测数据,受卫星轨道的影响,对地球磁层ECH波动全球分布特征的认知仍不全面。该研究首次系统整合Van Allen Probes、Arase和MMS多颗卫星的长期观测数据,构建了覆盖地球磁层不同空间区域、跨越一个太阳活动周期的ECH波动事件数据库,实现了对地球磁层ECH波全球分布的全局量化分析。

    研究结果表明:内、外磁层ECH波在空间分布上存在显著差异,内磁层波动主要集中于磁赤道附近(|MLAT|<10°),夜侧发生率最高,并沿电子漂移路径逐渐衰减;外磁层波动则覆盖更宽磁纬范围(|MLAT|<35°),且峰值出现在午前侧。这种分布差异不仅反映出内、外磁层在空间结构和等离子体环境上的显著不同,也暗示其波动激发机制可能存在根本性的区分:内磁层波动主要与电子注入过程相关,而外磁层波动可能受磁场几何结构变化(如非赤道磁场极小值出现)的显著影响,从而形成有利于波动激发的等离子体环境。该成果为深化对ECH波激发与传播机制的认识提供了新的科学视角,并为系统理解磁层波动与粒子相互作用过程提供了坚实的观测依据和重要的理论线索。未来,结合粒子观测和数值模拟,有望进一步对波动激发与传播的基本物理过程进行更为深入的认知。


子午面卫星轨道示意图


基于多卫星波动观测数据的静电电子回旋谐波全球分布特征统计结果




核心PI




倪彬彬

武汉大学
地球与空间科学技术学院

简介:
倪彬彬,武汉大学地球与空间科学技术学院教授,院长,博士生导师。2005年毕业于武汉大学电子信息学院空间物理专业获博士学位,随后去往加拿大纽芬兰纪念大学数学与统计系作博士后研究,2007年去往美国加州大学洛杉矶分校大气与海洋科学系作研究工作,并担任助理研究员、副研究员等职务,2013年来到武汉大学电子信息学院任教,聘为教授,2024年调往地球与空间科学技术学院并担任院长。曾获中国地球物理学会“傅承义青年科技奖”、空间天气科学青年创新奖、腾讯新基石基金“科学探索奖”等荣誉。

研究及招生方向:

1、地球与行星空间物理

2、空间天气研究

3、空间环境探测


主要科研项目:

1、国家科技部重点研发计划项目:基于多源信息感知的临近空间时空演化机理研究,2022.12-2027.11,主持;

2、国家自然科学基金A类项目(原杰出青年基金项目),2021.01-2025.12,主持;

3、中国科学院先导项目(B类)子课题:类地行星磁层高能粒子加速机制,2020.01-2024.12,主持;

4、湖北省自然科学基金创新研究群体项目:空间粒子辐照下纳米器件的失效行为与加固技术研究,2025.03-2028.03,主持;


2、


文章信息:


上述研究成果发表于国际权威期刊《Geophysical Research Letters》。武汉大学地球与空间科学技术学院博士后娄悦群为文章第一作者兼通讯作者,倪彬彬教授为文章共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金青年科学基金项目(A类)(原国家杰出青年科学基金项目)、卓越研究群体项目(原基础科学中心项目)和青年科学基金项目(C类)、国家重点研发计划项目、湖北省自然科学基金、中国博士后科学基金的支持


论文发表:

Yuequn Lou, Binbin Ni, Xing Cao, Qianli Ma, Yoshizumi Miyoshi, Dedong Wang, Shuqin Chen, Jiaming Li, Xudong Gu, Xin Ma, Qi Zhu, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, Atsuki Shinbori, Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Kazuhiro Yamamoto, Iku Shinohara. Distinct Global Distribution of Electrostatic Electron Cyclotron Harmonic Waves in Earth's Magnetosphere Revealed by Multi-Satellite Observations. Geophysical Research Letters.


点击文末“阅读原文”可查看相关原文。











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【声明】内容源于网络
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