什么是磁层，在哪里？ _航天器

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导语：什么是磁层，在哪里？

磁层物理学家试图了解太阳风与地球磁层相互作用的性质。一些人试图预测对磁层内航天器运行有害的环境条件，例如范艾伦辐射带内高能离子和电子的通量增强。其他人则关注控制交互的基本过程。在AGU 最近出版的一本书《白天磁层相互作用》中，领先的磁层研究人员描述了我们目前对这种相互作用的理解。在这里，本书的编辑概述了地球白天磁层的研究。
什么是磁层，在哪里？
地球磁场在迎面而来的太阳风等离子体中形成了一个称为磁层的空腔。因为太阳风以超音速和超阿尔芬速度流动，所以“弓形激波”位于该磁层的上游，以转移围绕该障碍物的无碰撞等离子体流。

大多数太阳风的质量、动量和能量只是在磁鞘中的磁层周围流动。然而，一小部分成功地穿透了磁层的外边界，即磁层顶。尽管这一比例很小，但足以为地磁暴和亚暴提供动力，这是磁层内空间天气的两种主要表现形式。

地球磁层，由地球磁场控制的空间区域。磁重联过程发生在白天的磁层顶和磁尾。根据以往会议总结的研究，我们知道太阳风-磁层的相互作用通常是不稳定的。被磁层短暂捕获的质量、能量和动量最终返回到太阳风或沉积在电离层中。
是什么让白天的磁层成为如此有趣的研究空间区域？
白天的磁层及其周围环境，即磁鞘和低纬度边界层，承载着一系列惊人的相互耦合现象，这些现象的空间尺度从电子回转半径到许多地球半径，时间尺度从几秒到几天不等。

与太阳物理学的其他分支一样，磁层物理学是一个研究领域，其中微尺度过程可以而且通常确实会产生全球影响。例如，与电子陀螺半径相对应的尺度长度上的重新连接可以控制磁层在地球半径几十倍的尺度长度上的配置。前震中的动力学过程会产生影响磁层顶的中尺度密度扰动。

【什么是磁层，在哪里？】
热流异常是前震中的一个动力学过程，会激发共振振荡，其频率取决于磁层中的局部条件。
相反，全球现象为微观过程设置了先决条件。行星际冲击扰动磁层，改变粒子分布，并激发频率取决于当地条件的共振振荡。

以场对齐电流和沉淀带电粒子形式的遥相关将磁层顶的瞬态事件与白天高纬度电离层中的瞬态事件沿着延伸到许多地球半径长距离的磁场线连接起来。
磁层顶处重新连接的爆发会产生气辉斑块、场对齐电流和传播到极冠的沉淀粒子。

使用哪些仪器和技术来观察和收集白天磁层的数据？
研究白天的磁层是一项国际努力。磁层很大，那里没有多少太阳物理学航天器，而那些主要测量其周围环境中的现象的航天器。易于观察的原位参数包括直流电场和磁场强度和方向，定义等离子体密度、温度和速度的粒子分布，以及辐射环境，以及交流电场和磁场波活动频率范围从 100s of kHz 到 1 mHz 或更低。

幸运的是，磁层中的现象在地面上有对应物。密集的地面天文台阵列为磁层中孤立的航天器提供了背景信息。它们有助于寻求确定因果关系并区分空间和时间效应的时间研究。地面观测者测量磁场、无线电波和 GPS 闪烁，但也通过电离层密度增强来查看极光和宇宙噪声吸收。地基雷达提供有关电离层等离子体响应太阳风和磁层驱动器的运动的重要信息。

什么是磁层，在哪里？

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