“张衡一号”卫星首次对Pc1地磁脉动实现南北共轭观测

陆成宽

7月1日，笔者从中国科学院国家空间科学中心获悉，我国自主研发的电磁监测试验卫星“张衡一号”首次在电离层对Pc1地磁脉动实现了南北共轭观测。来自该中心的高精度磁强计研制团队利用磁场和电场数据以及欧洲空間局Swarm卫星和地磁台站观测，对波动的特性和产生机制进行深入研究。相关研究成果发表于《地球物理学年鉴》上。

Pc1地磁脉动是指频率在0.2～5赫兹的低频波动，与地磁活动密切相关，最易发生在磁暴恢复相期间，与空间的电磁离子回旋波（EMIC）相对应。1936年在地磁数据中发现Pc1地磁脉动以来，科学家对Pc1地磁脉动的起源和传播途径进行了大量观测研究。“受限于空间观测位置，以及EMIC（Pc1）波动传播过程中在电离层波腔内的极化反转、频率反射以及回旋吸收等作用，磁层中激发的EMIC（Pc1）波动如何传播到地面这一问题尚无定论。”论文通讯作者、中科院国家空间科学中心研究员李磊说。

在2018年8月27日磁暴恢复相期间，“张衡一号”在电离层内依次飞越南北共轭区域时，观测到Pc1波动。得益于“张衡一号”电磁场的联合观测，研究确定Pc1地磁脉动以阿尔芬波的形式注入到南北电离层，并呈混合偏振状态。通过比对等离子体层顶的位置，研究人员推测，磁暴恢复相期间，等离子体层顶向外移动，赤道环电流中能离子注入，引起冷等离子体不稳定性而激发EMIC波动。该EMIC（Pc1）波动沿磁力线向南北高纬区域到达电离层，在电离层波腔内传播并被多个地面台站观测到。

李磊表示，这次观测为Pc1理论提供了直接的观测证据，“张衡一号”将为地球空间环境研究提供更多有价值的数据。