地質地球所發現日球層太陽高能粒子的經度非對稱分布

　　太陽高能粒子（SEPs）由太陽劇烈爆發活動（比如耀斑、日冕物質拋射）產生并在日地空間中傳播，單個粒子能量最高可達GeV量級，對在太空中作業的宇航員和衛星上的電子元器件均能構成嚴重危害。因此，太陽高能粒子成為影響日地空間環境和空間天氣的重要因素。為規避和減輕它對人類空間探測活動以及生產生活的影響，深入了解高能粒子在日地空間中的傳播過程及其效應變得十分重要。

　　太陽高能粒子在太陽表面釋放出來以后，將在充滿磁湍流的行星際空間中擴散與傳播，主要包括平行擴散、垂直擴散、絕熱冷卻、絕熱磁聚焦以及太陽風對流等基礎物理機制。這些物理機制以非線性方式耦合在一起，加之復雜多變的行星際磁場條件，深入理解太陽高能粒子在行星際空間的傳播過程成為一項極具挑戰性的課題。隨著國際上若干飛船相繼升空，定量預測和解釋各飛船的高能粒子觀測現象成為該領域的國際研究熱點。

　　中國科學院地質與地球物理研究所地磁與空間物理研究室副研究員何宏青和研究員萬衛星通過對高能粒子多維聚焦傳播方程開展了一系列數值模擬研究，系統發現了太陽高能粒子在日球層的“相對經度”東-西非對稱分布現象，即觀測者的磁力線足點與高能粒子源區之間的日面經度距離相同時，源自東邊源區的太陽高能粒子強度大于源自西邊源區的太陽高能粒子強度，太陽高能粒子峰值強度亦具有相同規律。多個典型粒子能量段的數值模擬研究均證實了該發現。因此，對于日球層同一空間位置處，源自磁足點東邊源區的高能粒子輻射劑量勢必大于源自磁足點西邊源區的高能粒子輻射劑量。

　　太陽高能粒子事件從太陽表面或附近觸發以后，能否被行星際空間或地球附近的飛船觀測到，一般取決于該事件到達飛船位置時的粒子通量強度，強度越大，越易于被發現；強度越弱，越易于被錯失。因此，該研究喻示源自磁足點東邊源區的太陽高能粒子事件易于被飛船發現，并且易于到達地球附近并影響近地空間環境和空間天氣。進一步的理論分析表明，太陽高能粒子事件的“相對經度”非對稱分布現象歸因于行星際磁場東-西非對稱結構及垂直擴散對高能粒子傳播過程的重要作用。該項研究對于深入理解日地聯系具有重要價值，對于空間天氣預報具有重要意義。該研究成果在第33屆國際宇宙射線大會上報告后，引起了國際同行的廣泛關注和興趣，目前國際上已有相關跟蹤研究。

　　該研究成果近期發表在國際天文期刊The Astrophysical Journal Supplement Series上（He et al. Numerical Study of the Longitudinally Asymmetric Distribution of Solar Energetic Particles in the Heliosphere. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2015, 218(2): 17, doi:10.1088/0067-0049/218/2/17）。