空间中心科研人员在内磁层能量离子注入方面取得进展

内磁层等离子体注入是太阳风-磁层耦合的关键环节之一。当太阳风冲击磁层时，磁场重联与对流会将太阳风能量和等离子体注入到内磁层。能量离子注入是磁暴主相期间环电流增强的主要来源之一，但以往能量离子注入研究多聚焦于L>4.0区域和同步轨道区，对L<4.0区域能量离子注入鲜有报道。

中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室王赤院士团队的何兆海副研究员、戴磊研究员等人利用辐射带风暴探测器（Van Allen Probes） 2013–2016年四年的观测数据，对L<4.0区域能量离子注入开展了深入系统的研究，成果发表于Journal of Geophysical Research: Space Physics.

该研究利用Van Allen Probe-A每8轨（约3天）重复相同轨道的特性，将轨道分为8类，以同类磁静期(AE<200 nT, Kp<2)观测作基准，本文建立了L<4.0区域磁静期能量离子通量随L壳变化的参考基线，通过计算磁活动期与磁静期通量比(Factive/Fquiet)自动扫描识别注入事件，克服了L<4.0区域磁静、磁扰期背景差异小的识别难题。

研究发现能量离子注入存在明显的能量依赖性（如图1所示）：150–750 keV离子几乎无法注入L<4.0区域；而50–150 keV离子在磁暴期可以注入L<4.0，最深注入位置可达L=2.4。此外该研究还筛选出120例能量离子注入事件（15个孤立亚暴注入事件，105个磁暴期间注入事件），发现孤立亚暴期间能量离子极少注入至L<3.0；而磁暴期间注入显著更深（如图2所示）。

该项工作深化了内磁层能量离子输运及其对环电流贡献的理解，为空间天气建模提供了重要观测依据。

图1. 上升轨道1的第1–6能道（50 keV < E < 150 keV）（左）和第7–17能道（150 keV < E < 750 keV）（右）中，磁活动期与相邻磁静期离子通量的相关系数。

图2. 孤立亚暴与磁暴期间的能量离子注入事件随L壳的分布。其中黑色柱代表孤立亚暴注入，红色柱代表磁暴期间注入。

论文链接：https://doi.org/10. 1029/2026JA035057

He, Z., Dai, L., Duan, S., Roth, I., & Wang, C. (2026). The depth of energetic ions injected into the inner magnetosphere observed by Van Allen Probes. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 131, e2026JA035057. https://doi.org/10. 1029/2026JA035057