张典钧, 刘文龙*, 杜俊峰, 张钊

1 北京航空航天大学空间与环境学院, 北京 102206 2 北京航空航天大学空间环境监测与信息处理工信部重点实验室, 北京 102206

0 引言

行星际激波(Interplanetary shocks,IPS)是影响内磁层物理过程的重要因素,一般伴随着日冕物质抛射(CME)或共转相互作用区(CIR)产生(Gibson et al., 2009),可能会导致剧烈的地磁活动甚至是磁暴和亚暴(Cao et al., 2008, 2010; Fu et al., 2011, 2012; Liu et al., 2009, 2013, 2016; Ma et al., 2020; Shi et al., 2013, 2014; Sun et al., 2015; Wang et al., 2010; Yu et al., 2015, 2017; Zhang et al., 2020, 2022; Zong et al., 2007, 2017).行星际激波导致内磁层压缩的这段时间也被称为磁暴急始期(Chapman and Bartels, 1940),在这一期间,由于行星际激波压缩导致的地球磁场急速抬升,内磁层会感应产生出全球尺度的西向的脉冲电场(Kim et al., 2009; Korotova et al., 2018; Schmidt and Pedersen, 1988; Shinbori et al., 2004; Sun et al., 2015; Tian et al., 2016; Zhang et al., 2018).由于脉冲电场方向平行或反平行于内磁层的粒子漂移方向,脉冲电场会导致高能粒子的加速,同时也会在电漂移的作用下快速地发生注入(Blum et al., 2021; Hudson et al., 2017; Kanekal et al., 2016; Patel et al., 2019; Schiller et al., 2016; Xiao et al., 2020).

Blake等(1992)初次报道了1991年3月24日行星际激波事件,CRRES卫星在夜侧内磁层观测到了持续时间大约2 min且幅度约40 mV·m-1的双极性(Bi-polar)脉冲电场,同时观测到相对论电子的注入,其深度达到了L=2.5 的位置,脉冲电场的双极性特征是由磁层依次被太阳风压缩和舒张产生的向内和向外的等离子体流动导致的.Li等(1993)通过对1991年3月24日事件观测的电磁场进行建模,并结合实验粒子成功模拟出观测中的相对论电子的漂移回声信号(drift-echo).Kress等(2007)利用磁流体力学方法(MHD)模拟的2003 年万圣节磁暴急始期中观测到的脉冲电场也成功再现出漂移回声信号,脉冲电场幅度为10 mV·m-1且持续时间为1～2 min.Foster等(2015)报道了范艾伦卫星观测的2013年10月8日的行星际激波事件,发现环向的脉冲电场可以使初……