金泽大学
图1
电磁波稻草状“传播路径”的多点观测图像
学分:ERG科学团队 一个国际合作研究小组利用通过多颗卫星同时测量的电磁波和等离子体粒子的数据，发现了电磁波不可见的“传播路径”的存在，并阐明了电磁波传播到地面的机制
众所周知，各种电磁波在地球空间中自然产生，并通过一种被称为波-粒子相互作用的物理过程引起地球周围等离子体环境的变化
特别是，当地球空间风暴由于太阳和太阳风的干扰而发生时，电磁波变得更加活跃，有时地球空间环境的变化可能会对航天器造成损害，使宇航员暴露在辐射中，并导致地面电网故障
为了了解空间电磁波引起的等离子体环境变化，在空间使用航天器进行了原位测量，例如日本地球空间卫星Arase
由于电磁波在空间中传播的距离很远，为了正确理解电磁波的影响，了解电磁波在空间中的生成位置和传播方式至关重要
然而，仅靠单点观测很难解开电磁波的起源和电磁波如何在空间传播的奥秘
“电磁离子回旋波(EMIC波)”是本研究的重点，是地球空间中控制地球空间等离子体环境变化的一类重要的电磁波
离子模式波的源区域具有有限的空间范围，并且产生的EMIC波被认为沿着地磁场线从北向南传播
EMIC波源区域的具体空间大小以及传播路径如何从空间到地面形成的3D方面还有待阐明
图2
范艾伦探测器、阿拉斯、普宁和卡里斯玛的多点EMIC波测量结果
学分:金泽大学 国际合作研究小组将日本“阿拉斯”号和美国“范艾伦”号探测器的空间观测结果与日本“PWING项目”和加拿大“CARISMA磁力计阵列”的观测结果联系起来，成功地对不同位置的EMIC波进行了同步观测(图
1)
通过比较从每个位置获得的观测数据，澄清了只有存在于稻草形状的“传播路径”中的波能够从空间传播到地面
地磁赤道附近的范艾伦探测器和地面上的PWING和CARISMA磁强计观测到相同的EMIC波，表明EMIC波在空间和地面之间存在传播路径
Arase在中纬度观察到EMIC波，并帮助确定传播路径的空间大小(图
2)
阿拉斯利用航天器上的等离子体波实验(PWE)和磁场实验(MGF)仪器实现了高质量的电磁波测量，通过国际合作，阿拉斯观测的价值得到了显著提高
从“阿拉斯”和“范艾伦探测器”获得的等离子体粒子的精确测量结果也表明，EMIC波在热离子沿“传播路径”传播时给热离子提供能量因此，它们引起周围等离子体环境的变化
众所周知，EMIC波会产生质子极光，这项研究的结果可以解释为阐明了质子极光的能量源从空间传播到地面时所走的路径
这项研究阐明了从空间到地面引导EMIC波的“传播路径”
通过了解EMIC波在空间中的发生位置及其传播方式，有可能阐明空间等离子体环境变化在广阔的地球空间中同时发生的机制
这项研究的结果将有助于提高空间天气预报的准确性
此外，国际合作研究小组的成员负责在水星轨道器的BepiColombo/ Mio和木星系统的JUICE航天器(计划于2022年发射)上开发波浪仪器
基于这些结果，我们旨在阐明电磁波在地球以外的行星上产生和传播的机制，并朝着全面了解空间环境和促进空间天气预报的方向前进
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