地球磁层软X射线信号的辐射特性研究
孙天然1
张颖洁2
韦飞3
彭松武3
尧中华4
王赤2
1.中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室,北京1001902.中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室,北京100190;中国科学院大学地球与行星科学学院,北京1001903.中国科学院国家空间科学中心中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室,北京100190;中国科学院国家空间科学中心天基空间环境探测北京市重点实验室,北京1001904.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029
摘要：太阳风-磁层耦合和地球空间的动力学过程是空间天气的基本驱动要素,在系统尺度上认知这些过程对于空间物理和空间天气的研究至关重要.太阳风电荷交换(solar wind charge exchange,SWCX)机制的提出,为磁层大尺度特性研究提供了一种全新的探测方式,即地球磁层的软X射线成像.SWCX发生在太阳风中的高价态重离子(例如C6+、N7+、O7+、O8+等)和中性原子或分子(例如地球空间中的中性氢原子,日球层中的中性氢原子和氦原子,彗星和其它行星上的水分子、CO2等)发生碰撞时.太阳风离子得到一个或多个电子后进入激发态,随后在回到基态的过程中释放出一个或多个软X射线波段的光子.地球磁层的SWCX软X射线辐射主要发生在日侧的磁鞘和极尖区,因此利用软X射线大范围成像技术可以对磁层进行远距离全景成像,从而在大尺度上认知太阳风-磁层相互作用的基本模式.在此背景下,中欧联合空间科学卫星计划太阳风-磁层相互作用全景成像卫星(Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer,SMILE)得到立项和实施.SMILE卫星将针对日下点附近区域的磁层顶、弓激波、部分极尖区和地球极光进行成像探测,同时对太阳风等离子体和磁场进行原位测量.SMILE卫星计划于2024—2025年发射.本文将阐述地球磁层软X射线辐射的机制、回顾磁层软X射线辐射观测证据及辐射特性方面的研究、总结磁层信号的模拟仿真进展、介绍磁层成像探测计划,并提出未来行星磁层软X射线成像探测的概念.
关键词：太阳风-磁层耦合X射线成像数值模拟
分类号：P353(空间物理)
资助基金：国家自然科学基金(42188101)国家自然科学基金(42074202)国家自然科学基金(41731070)中国科学院青年创新促进会项目(Y202045)
论文发表日期：2023-09-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 541-557 )
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