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实验室符慧山教授指导硕士生付文鼎揭示偶极化锋面背后超热电子“擀面杖”分布的形成机制

近日,在符慧山教授指导下,实验室硕士研究生付文鼎揭示了地球磁尾偶极化锋面背后的超热电子“擀面杖”分布的形成机制。研究成果《Formation of Rolling-Pin Distribution of Suprathermal Electrons Behind Dipolarization Fronts》发表于空间物理学领域著名期刊《Journal of Geophysical Research: Space Physics》,见图一。符慧山教授为文章通讯作者,硕士生付文鼎为第一作者。

图一 JGR论文截图

超热电子的“擀面杖”分布是在近些年新被观测到的一种电子投掷角分布,其特征是电子投掷角主要分布在0°, 90°到180°。该现象在模拟和观测中均有发现,但其形成机制并不清晰。

课题组充分利用MMS卫星上的高精度仪器,对偶极化锋面背后的超热电子“擀面杖”分布及其中的子结构进行了深入分析并揭示了其形成机制。在0°与180°方向上的超热电子由费米机制加速产生,90°方向上的电子被偶极化锋面背后变化的磁瓶所束缚,并且这种磁瓶的膨胀与收缩控制着电子的出现与消失,而45°和135°附近的电子在中尾过渡区因磁场曲率和梯度而漂移。在这些机制的共同作用下,在偶极化锋面背后形成了具有两个子结构的“擀面杖”分布。

该研究加深了我们对偶极化锋面背后电子动力学的理解,为磁层物理中的微观过程带来了新的认知。

图2 超热电子“擀面杖”分布形成机制示意图

此项研究获得了国家自然科学基金创新研究群体项目的支持。

论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021JA029642

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