实验室博士生何仁杰在地球磁尾首次观测到嵌套于离子尺度磁绳内的亚离子尺度磁绳

近日，在符慧山教授的指导下，课题组博士研究生何仁杰在地球磁尾，首次观测到嵌套于离子尺度磁通量绳内的亚离子尺度磁通量绳。研究成果以《Subion-Scale Flux Rope Nested Inside Ion-Scale Flux Rope in Earth’s Magnetotail》为题，发表于空间物理学领域著名期刊《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)，见图1。符慧山教授为文章通讯作者，博士生何仁杰为第一作者。

磁通量绳（Flux Rope）是日地空间中一种极为常见的磁场瞬态结构，常与磁重联等重要能量过程相关联，也是理解粒子加速、能量耗散等问题的关键。各空间领域内、各大尺度的磁通量绳已被广泛研究。然而，有关嵌套型、离子尺度以下磁通量绳的研究以往从未被报道。

课题组使用了MMS卫星的数据，充分利用卫星间距极小和四面体列队观测的特点，开展研究。该磁绳结构被发现在一地向爆发性整体流（Bursty Bulk Flow，BBF）中，偶极化锋面（Dipolarization Front，DF）后。在GSM坐标系下，大磁绳轴向为y向，约有9.1个离子惯性尺度；小磁绳轴向为z向，约有0.7个离子惯性尺度（28.3个电子惯性尺度），见图2。二者相比之下，亚离子尺度磁绳具有更明显的波动和新月型电子分布等特点。这些极具特色的波动和粒子信息，以及不同于已经观测到的磁绳的轴向方向，均表明该结构可能产生于3D磁重联。此外，课题组利用Cluster卫星数据 ，也发现了类似的嵌套型双极（bipolar）结构——这种在以往研究中被忽视的结构，或许在空间中普遍存在。

该研究加深了我们对空间磁通量绳结构和能量级联过程的认识，并在国家自然科学基金委创新群体项目的资助下顺利完成。

相关论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL096169