高速等離子體流作為能量和物質(zhì)傳輸?shù)闹饕緩?，廣泛存在于地球磁層、太陽(yáng)風(fēng)和行星等離子體環(huán)境中。地球磁尾作為太陽(yáng)風(fēng)-磁層耦合的關(guān)鍵區(qū)域，其儲(chǔ)存的物質(zhì)和能量向近地空間輸運(yùn)是引發(fā)空間天氣爆發(fā)性過(guò)程的主要原因。在這個(gè)過(guò)程中，磁場(chǎng)重聯(lián)加速產(chǎn)生的高速離子流是磁尾等離子體和磁能輸運(yùn)的主要媒介。此前的衛(wèi)星觀(guān)測(cè)和數(shù)值模擬已對(duì)高速離子流的產(chǎn)生、演化和作用開(kāi)展了大量研究，形成了較為全面的認(rèn)識(shí)。然而，關(guān)于等離子體中另一個(gè)主要粒子——電子，其在磁尾中的整體性加速過(guò)程、分布特征和作用尚不清楚。
2015年3月，美國(guó)航空航天局發(fā)射了磁層多尺度任務(wù)衛(wèi)星任務(wù)。該任務(wù)由4顆完全相同的衛(wèi)星組成，以正四面體位形飛行，并攜帶多臺(tái)高精度探測(cè)載荷，能夠提供極高精度的電子三維相空間觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了空間中電子尺度物理過(guò)程的精細(xì)探測(cè)。
基于磁層多尺度任務(wù)衛(wèi)星的磁尾探測(cè)數(shù)據(jù)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合瑞典空間物理研究所、南方科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的科研人員，對(duì)地球磁尾的高速電子流開(kāi)展了系統(tǒng)性搜尋，剖析了其參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征、磁尾空間分布規(guī)律、晨昏不對(duì)稱(chēng)性和與重聯(lián)的關(guān)聯(lián)性。
研究發(fā)現(xiàn)，磁尾高速電子流空間分布呈現(xiàn)顯著的晨昏不對(duì)稱(chēng)性特征，其中約70%的事例分布在地球昏側(cè)，這一特征與磁尾重聯(lián)相關(guān)的結(jié)構(gòu)和物理過(guò)程的空間分布特征一致，說(shuō)明磁尾高速電子流與磁場(chǎng)重聯(lián)相關(guān)。高速電子流可以廣泛地在磁尾的等離子體片、等離子體片邊界層和尾瓣區(qū)中觀(guān)測(cè)到，但不同區(qū)域中高速電子流相對(duì)當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)的運(yùn)動(dòng)特征呈現(xiàn)顯著差異。在等離子體片內(nèi)，高速電子流可沿著當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)任意方向運(yùn)動(dòng)，而在等離子體片邊界層和尾瓣區(qū)中，高速電子流主要沿著當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)運(yùn)動(dòng)。這與重聯(lián)電流片和分離線(xiàn)中電子主要過(guò)程相對(duì)應(yīng)，表明重聯(lián)過(guò)程是高速電子流形成的主要機(jī)制。
該研究獲得了地球磁尾高速電子流的統(tǒng)計(jì)特征，揭示了其與重聯(lián)的密切聯(lián)系，加深了科研人員對(duì)無(wú)碰撞等離子體環(huán)境中電子動(dòng)理學(xué)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。
相關(guān)研究成果以High-speed electron flows in the Earth magnetotail為題，發(fā)表在AGU Advances上。同時(shí)，這一成果作為亮點(diǎn)研究被AGU新聞期刊Eos報(bào)道。研究工作得到國(guó)家航天局、科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院等的支持。
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AGU-Eos報(bào)道鏈接
磁層多尺度任務(wù)衛(wèi)星概念圖（左圖）和高速電子流晨昏不對(duì)稱(chēng)性特征（右圖）
左圖為高速電子流在磁尾等離子體片、等離子體片邊界層和尾瓣區(qū)的運(yùn)動(dòng)特征；右圖為磁尾等離子體片（紅色）、等離子體片邊界層（黑色）和尾瓣區(qū)（綠色）中觀(guān)測(cè)到的典型高速電子流事例與重聯(lián)過(guò)程的對(duì)應(yīng)關(guān)系
本文鏈接：地球磁尾高速電子流研究獲進(jìn)展http://www.sq15.cn/show-12-1045-0.html
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