日侧重联极光的多波段观测和产生机制研究

利用中国北极黄河站和南极中山站日侧极光观测上的地理优势及其十多年的连续多波段观测数据，统计分析分量重联和反平行重联等不同重联过程发生时日侧极光的多波段观测特征；通过选择典型日侧重联极光事件，联合IMAGE卫星的质子极光、多波段地面极光观测、Cluster/Double Star/THEMIS卫星的磁层探测、DMSP/REIMEI卫星以及SuperDARN/EISCAT雷达的电离层探测，确定影响日侧极光形态和光谱特征的关键重联物理参量，理论分析重联极光的电离层和磁层特征，探索日侧重联极光的形成机制。

利用北极黄河站的全天空多波段极光观测，获得日侧极光在557.7和630.0nm波段上的平均强度的综观分布。日侧极光卵可以划分成5个极光活动区：晨侧(Da,06:00-07:30 MLT)和昏侧(Du,15:30-17:00 MLT)的绿色极光扇区，午前(W, 07:30-10:00 MLT)和午后(H, 13：00-15:30 MLT)557.7和630.0nm极光激发峰值区，正午(M,10:00-13:00)绿色极光激发间隙区。利用磁层模型，通过磁力线追踪，确认日侧极光活动区对应的磁层边界层源区：极光卵午前0900MLT和午后1500MLT区域分别对应着磁层边界层午前/午后扇区，而极光卵0630MLT和1600MLT极光活动区分别对应着晨侧和昏侧磁层边界层区域。进一步研究发现行星际空间环境对各个极光活动区日侧极光激发具有明显的调制作用：1）日侧630.0nm极光强度对Kan-Lee电场的增强而增强，并且日侧09MLT和15MLT区域内,红色极光在行星际时钟角90°和270°时出现激发峰值，而10-13MLT扇区的红色极光主要在90-270°之间激发。这分别与午前/午后高纬磁层顶发生的反平行重联过程以及日下点分量磁重联过程有关。2）半球间电场（Ez=By×Vsw）产生的上行场向电流对午后1530-1700MLT扇区的557.7nm极光的激发强度具有调制作用，当By是昏晨向时，极光强度随Ez的增强而增强。此外半球间电场能对正午的cusp-mantle电流体系具有调制作用，导致正午630.0nm极光激发强度随|Ez|的增强而增强。.此外，我们研究了在0900-1500磁地方时范围内发生的 PMAFs发生率对太阳风参数及行星际条件的依赖性关系。我们观测到59%，60%和57%的PMAFs事件分别发生在负向Bz，正向By和负向Bx的行星际磁场条件下。我们还发现PMAFs事件更倾向于发生在较大的IMF |Bx|期间。从PMAFs在磁地方时上的分布来看，在磁正午扇区有个明显的弱发生区，并且呈现出明显的与IMF By有关的午前-午后不对称性分布，这与重联的通量管在磁张力作用下的运动方向一致。我们首次观测到，这种午前-午后不对称性分布在Bz > 0时比Bz < 0时更加明显，这可能是尾瓣重联效应的影响。统计结果表明了PMAFs不太可能是由太阳风动压脉动引起的，而是由脉动重联引起的。