利用THEMIS卫星数据研究内磁层中Pc4和Pc5波段超低频波

Pc4和Pc5波段的超低频波普遍存在于地球的内磁层，对辐射带能量粒子的传输和加速有着重要的作用，研究内磁层中超低频波的来源可以帮助我们更好地理解太阳风与磁层之间的能量传输。然而，由于卫星轨道和观测仪器的限制，超低频波在内磁层中分布和传播等几个基本问题还没有被解决。美国THEMIS卫星搭载了电场、磁场和粒子探测仪器，其轨道完整地覆盖了整个内磁层的赤道平面，提供了很好的解决这些问题的机会。本项目计划利用THEMIS卫星数据研究超低频波在内磁层中的产生与分布。争取在以下两个方面取得重要进展：（1）研究超低频波在内磁层赤道平面的分布，为量化超低频波在辐射带电子加速中的作用提供观测数据；（2）研究超低频波分布与太阳风参数和地磁活动指数的关系，分析各种激发机制对超低频波强度的贡献。

内磁层中的超低频波是辐射带高能粒子输运的主要机制，也是太阳风与磁层耦合的主要手段。我们针对这些问题进行了深入的研究，获得了一系列的研究成果：我们结合THEMIS和Cluster卫星观测数据首次获得了内磁层超低频波的完整三维全球分布，为进一步研究辐射带径向传输和超低频波磁力线驻点结构提供了重要的观测数据；研究了超低频波强度与太阳风参数之间的关系，发现了太阳风速度是影响超低频波的主要因素；提出了等离子体层顶表面波是等离子层顶附近的超低频波的新激发机制；揭示了等离子体层顶边界层中等离子体密度调制超低频波的物理过程；提出了利用MHD模拟与观测相结合计算全球径向扩散系数的新方法。在本项目的资助下发表了6篇国内外顶级SCI论文，其中包括2篇GRL和3篇JGR论文，研究成果获得了国际同行的关注，2次在国际学术会议上做特邀报告，该项目的负责人获得了2014年第31届国际无线电联盟大会的青年科学家奖。