Pc1地磁脉动是指频率在0.2-5Hz的低频波动，与地磁活动密切相关，最易发生在磁暴恢复相期间，与空间的离子回旋波（EMIC）相对应。自1936年在地磁数据中发现Pc1脉动以来，科学家对Pc1脉动的起源和传播途径进行了大量的观测研究。然而，受限于空间观测位置，以及EMIC（Pc1）波动传播过程中在电离层波腔内的极化反转、频率反射以及回旋吸收等作用，磁层中激发的EMIC（Pc1）波动是如何传播到地面的，这一疑问目前尚无定论。
    在2018年8月27日磁暴恢复相期间，电磁监测试验卫星“张衡一号”首次在南北共轭电离层观测到了一个Pc1波动事件。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苟晓晨，李磊，张艺腾，周斌等随即利用“张衡一号”高精度磁强计、电场仪数据，并结合Swarm卫星和地磁台站观测，对波动的特性和产生机制进行了深入研究。
    结果表明，“张衡一号”在电离层波注入源区附近（L~3）观测到了Pc1波动，波动以Alfvén波的形式注入到南北电离层，呈混合偏振。比对等离子体层顶的位置，科研人员推测，磁暴恢复相期间，等离子体层顶向外移动，赤道环电流中能离子注入，引起冷等离子体不稳定性而激发了EMIC波动。该EMIC（Pc1）波动以Alfvén波的形式沿磁力线向南北高纬区域传播到达电离层，在电离层波腔内传播并被多个地面台站所观测到。“张衡一号”为Pc1理论提供了直接观测证据。
    “张衡一号”高精度磁强计由空间天气学国家重点实验室自主研发。该研究成果发表于国际学术期刊Annales Geophysicae 上。

论文链接：https://doi.org/10.5194/angeo-38-775-2020

图一：张衡一号（CSES）和Swarm卫星及SGO地面台站观测到的Pc1波动时空关系图

图二：张衡一号观测到的Pc1波动磁场频谱分析图

图三：CSES卫星观测到的Pc1波动传播特性分析图

来源：NSSC