地質地球所揭示近地磁尾高緯度動力學阿爾文波的產生過程

　　諸多觀測研究表明磁尾高緯度區域存在動力學阿爾文波，且攜帶的場向電場對等離子加速為極光的高能帶電粒子提供了充分條件。研究人員普遍認為動力學阿爾文波是極光粒子加速的主要機制，但近地磁尾高緯度動力學阿爾文波的產生機制仍是目前研究的主要內容。

　　（1）快速地向流與近地低緯度強偶極場相互作用，激發剪切阿爾文波；（2）低緯度阿爾文波沿磁力線向南北兩極傳播；（3）高緯度存在比較大的磁場與等離子體密度梯度，剪切阿爾文波向高緯度傳播的過程中，通過相混合，轉化為動力學阿爾文波，其色散與極化關系與理論上的動力學阿爾文波有著很好的對應關系。基于該三點論據，中國科學院地質與地球物理研究所地磁與空間天氣學科組郭志芳等人利用二維全球混合模擬的方法，通過近地磁尾低高緯度的動力學研究，證實了高緯度動力學阿爾文波的源來自于低緯度剪切阿爾文波。

　　研究提出，低緯度的阿爾文波沿磁力線向高緯區域傳播的過程中，動力學阿爾文波逐漸轉化為動力學阿文波，且可進一步加速高緯粒子。該演化過程可進一步理解地球磁尾能量運輸的過程，地球遠磁尾能量通過高速地向流向地球運輸，當到達近地磁尾剎車區區域，地向流與強偶極場相互作用，激發阿爾文波并沿著磁力線向南北兩極傳播，粒子動能轉化為阿爾文波能。由于高緯度區域存在較大的磁場與密度梯度，阿爾文波逐漸轉化為動力學阿爾文波，此波所攜帶的場向電場可對高緯度等離子體加速加熱，實現波的能量向等離子體動能熱能的轉換，從而完成遠磁尾能量向近地磁尾高緯度高能粒子能量轉換過程。該研究內容對進一步了解磁尾能量運輸與波動的激發過程有很大幫助。

　　以上研究成果近期發表在等離子體領域期刊Physics of Plasmas（Guo et al. Generation of kinetic Alfven waves in the high-latitude near-Earth magnetotail: A global hybrid simulation. Physics of Plasmas. 2015, 22(2): 022117）。