電子溫度是電離層一個重要物理量，它可以很好地反應電離層中磁層-電離層-熱層耦合的物理過程。在子夜后日出前，該物理量有一個很有意思且重要的現象——電子溫度增強。以往對該現象的研究主要在單臺站和中低緯度區域，它的全球分布特征，以及其對季節性和太陽活動依賴性的研究還比較缺乏。
近日，中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室中高層大氣組博士生梁劍云、徐寄遙研究員、張清和教授等人合作，利用DMSP F16衛星電子溫度、電子密度、能量粒子沉降和地磁場等數據，研究了在2014年和2018年磁平靜期間夜側電子溫度增強分布的全球特征，并詳細給出地球磁場對它的調制過程。
觀測和研究結果表明，夜側電子溫度增強全球分布特征（圖1）如下：（1）在12月至日季節，主要發生在北半球亞歐大陸的中緯度地區，且在北美-大西洋扇區向赤道延伸（南大洋洲）。在太陽活動極大年，甚至可以跨越磁赤道；（2）在6月至日季節，主要位于南大洋州扇區，延伸的緯度沒有北半球低，但在太陽極大年同樣更靠近磁赤道；（3）該增強在春分季節不如至日季節顯著。通過對低能量沉降電子的觀測以及進一步分析軌道上共軛光電子（CP）的分布，發現電子溫度增強極大可能是共軛日側半球的低能量的電子——光電子（PE）的加熱引起。此外，磁偏角和傾斜的磁赤道可以控制電子溫度增強分布以及磁場線的長度和強度會影響共軛半球CPs的通量，進而影響電子溫度增強的分布和強度（圖2）。
該研究成果于近期發表在學術期刊Journal of Geophysical Research-Space Physics上。
文章鏈接：Liang, J., Xu, J., Zhang, Q., Liu, J., Zhang, Y., Zhang, S.-R., et al. (2023). Global distribution of electron temperature enhancement at mid-low latitudes observed by DMSP F16 satellite. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 128, e2023JA031513. https://doi.org/10.1029/2023JA031513
圖1. 2014年(a)和2018年(b)地磁靜時電子溫度增強分布。紅色箭頭指出了冬季半球的電子溫度增強的區域，黑線表示20°間隔的磁緯線。
圖2. 2018年12月22日((a)和(b))在不同扇區CP的分布和2014年12月22日(c)跨越赤道的物理示意圖。圖中DMSP F16在(a1) 90°E，(a2)和(c) 310°E， (b1) 180°E， (b2) 250°E經線飛越40°N。
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