地球磁层顶磁通量绳因其特殊的磁力线拓扑结构被认为是太阳风物质直接进入地球空间的一种重要途经。近期，实验室唐斌斌副研究员与国内外研究者一起利用MMS卫星数据研究了波粒相互作用对小尺度磁绳内物质输运的可能贡献，并取得进展。
随着MMS卫星发现磁场重联可以发生在Kelvin�CHelmholtz(KH)涡旋尾侧，由多x线重联产生的小尺度磁绳也在KH涡旋尾侧被观测到。磁绳内部存在着磁层电子和磁鞘电子的混合，暗示着局地小尺度磁绳可以在KH涡旋输运太阳风物质这一过程中扮演有力角色。进一步研究发现低混杂波存在于磁绳的磁层一侧，其波电势达到了电子温度的17，可以有效对电子进行散射。其相关横向扩散系数能够达到1×108 m2s-1，足够解释观测中的电子密度的局部低值。这一研究也表明低混杂波能通过引起磁绳内电子的横向扩散对磁绳的演化施加影响
波粒相互作用除了能引起磁绳内等离子体横向扩散外，还能有利于等离子体的轴向输运――这是通过动力学阿尔芬波完成的。动力学阿尔芬波通过其平行电场和磁镜力能够有效捕获电子并使其发生朗道共振，使得电子在场向方向获得加速。在MMS观测到的一个伴随动力学阿尔芬波活动的小尺度磁绳内，我们发现整个磁绳内部90°投掷角附近的电子相空间密度有着多达50的下降，并且其投掷角宽度与理论上电子被捕获共振的投掷角宽度非常符合。这一结果证实了动力学阿尔芬波可以将磁绳内电子转移到场向方向。电子转移到场向方向之后能够激发哨声波，可以进一步促使电子沿磁绳轴向的快速输运。这一研究不但揭示了一种磁绳等离子体沿场向损耗的新机制，也显示了能量从离子尺度到电子尺度的可能串级过程。
相关文章分别发表于Ann. Geophys.和Chinese Physics Letters，其具体信息如下:
Tang, B., Li, W., Wang, C., Dai, L., Khotyaintsev, Y., Lindqvist, P.-A., Ergun, R., Contel, O. L., Pollock, C., Russell, C. and Burch, J: Magnetic depression and electron transport in an ion-scale flux rope associated with Kelvin�CHelmholtz waves, Ann. Geophys., 36, 879�C889, 2018, https://doi.org/10.5194/angeo-36-879-2018
Tang, B.-B., Li, W.-Y., Wang, C., Dai, L., and Han, J.-P.: Effect of Kinetic Alfvén Waves on Electron Transport in an Ion-Scale Flux Rope, Chinese Physics Letters, 35, 119401, 2018.
图1. KH涡旋尾侧的小尺度磁绳观测。
图2. 小尺度磁绳和其内部由动力学阿尔芬波引起的电子输运。