北京大学空间物理与应用技术研究所

地球环电流动力学过程研究庄雁;乐超【期刊名称】《地球与行星物理论评》【年(卷),期】2022(53)5【摘要】地球环电流主要分布在赤道附近约2~7个地球半径的区域,是地球磁层最重要的电流系统之一.高能离子(~1 keV到数百keV),例如质子和氧离子,被认为是环电流的主要载流子.地球磁暴期间环电流的增强被广泛认为是地球表面水平磁场扰动的主要原因.在磁暴主相之后,环电流通常需要几天(即磁暴恢复相)才能恢复到平静时期的水平.本文介绍了不同种类的粒子,特别是氧离子,对环电流的相对贡献以及环电流在磁暴恢复相期间的损失情况.在高极光电集流水平时,不同种类粒子的等离子体压强显著增加,其中H^(+)离子的压强主要分布在等离子体层内,并始终占主导地位.重离子和电子的压强在等离子体层外增加,形成强烈的晨昏不对称性,并分别在黄昏和黎明侧达到峰值.此外,无论是平静时期还是活跃时期,能量从50 keV到几百keV的氢离子贡献的压强是环电流等离子体压强的主要组成部分,而氦的贡献一般较小.在活跃时期,10 keV<E<50 keV的O^(+)离子和0.1 keV<E<40 keV的电子的贡献逐渐变得显著,它们在夜侧的贡献分别超过25%和20%.O^(+)离子对环电流的贡献与地磁活动密切相关.在sym-H值小于−60 nT的大磁暴中,无一例外的总是存在丰富的O^(+)离子,其相对压强贡献可以和H+离子相当(O^(+)离子压强与H+离子压强比R>0.8),在L小于3的情况下,其相对压强的贡献量有时甚至会大于H^(+)离子.与没有O^(+)离子贡献环电流的情况相比,当O^(+)离子对环电流有明显贡献时,O^(+)离子和等离子体总压强明显增大,随着sym-H的减小,压强峰值向低L值移动.此外,当sym-H小于−60 nT时,在大多数L壳层上没有O^(+)离子的概率都为0.这些观测特征都表明,在地磁活跃时期,O^(+)离子在环电流中起重要作用,可以说,没有O^(+)离子就没有磁暴.另一方面,在地磁相对平静的情况下,R 值越小,O^(+)离子不出现的概率越高.这种强相关性表明,在地磁平静的情况下,O^(+)离子总是不存在的.在磁暴恢复阶段,H^(+)离子和O^(+)离子的寿命普遍随着L值的增加而增长,当粒子能量<~50 keV时,H^(+)离子的寿命比O^(+)离子的寿命短,而当能量>~50 keV时情况相反,这与理论预测是一致的.同时,理论计算得到的电荷交换寿命与观测结果基本一致,这证实了电荷交换是磁暴恢复相期间环电流离子损失的主要机制.【总页数】11页(P556-566)【作者】庄雁;乐超【作者单位】北京大学空间物理与应用技术研究所【正文语种】中文【中图分类】P354.1【相关文献】1.地球的梯磁发电和环电流球带研究2.环柱状催化剂内强放热复合反应-传质-传热耦合过程研究(Ⅱ)本征反应动力学及反应-传质-传热耦合过程数学模型3.环—盘电极恒电流阶跃法研究二氧化锰阴极过程4.AAN—01南极洲地球动力学演化和古地理研究环南极洲被动大陆边缘：陆壳-洋壳转换的地球动力学指示5.青藏高原的隆升过程与地球动力学模型研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中国空间技术研究院（航天五院）一、单位简介中国航天科技集团公司第五研究院（以下简称五院）隶属于《财富》世界500强的中国航天科技集团公司。

五院成立于1968年2月20日，经过40余年的发展，已成为中国主要的空间技术及其产品研制基地，是中国空间事业的主力军。

建院以来，历代五院人牢记使命、顽强拼搏，树立了中国航天史上一座座新的里程碑，实现了空间技术的新跨越。

1970年4月24日，五院成功研制并发射了中国第一颗人造地球卫星——东方红一号，开创了中国探索外层空间的新纪元。

2003年10月，神舟五号载人飞船载人航天飞行获得圆满成功，使中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。

2007年10月，嫦娥一号月球探测器进入环月轨道，实现了中华民族千年的飞天梦想——嫦娥奔月。

2008年9月，神舟七号载人飞船成功实现了中国航天员首次空间出舱活动。

2011年11月“天宫一号”目标飞行器与神舟八号飞船成功实现交会对接，标志着中国载人航天事业发展实现了新的重大突破。

迄今为止，五院共研制、发射和在轨运行一百多个不同类型的航天器，已经形成了以载人航天、深空探测、导航定位、对地观测、通信广播、空间科学与技术试验等六大系列航天器，实现了大、中、小、微型航天器的系列化、平台化发展。

五院十分重视空间技术专业领域人才的培养，现有中国科学院和中国工程院院士7名，国际宇航科学院院士12人，俄罗斯宇航科学院院士8人，11名国家级突出贡献专家和4100多名高级专业技术人才。

自1978年招收研究生以来，已经形成学科专业齐全，管理体制配套的硕士、博士和博士后高层次人才培养体系。

现有博士学位授权一级学科2个，博士学位授权二级学科1个，硕士学位授权一级学科8个，硕士学位授权自主设置二级学科3个，博士后流动站3个，博士后工作站4个。

博士生导师130余人，硕士生导师400余人。

五院设有以研究生培养、员工培训、客户培训为中心任务的神舟学院，拥有包括研究生教室、多媒体电化教室、集同设计实验室等8000多平米的教学实践场地。

冉冉升起的科学新星监利籍青年科学家王劲松小传冉冉升起的科学新星-监利籍青年科学家王劲松小传2011-03-14 19：03王劲松，1970年10月出生于龚场镇王家村，现任国家空间天气监测预警中心空间天气室主任，中国气象局国家级空间天气业务负责人，博士、研究员、博士生导师。

禀赋聪颖，燕园学成王劲松1976年(5岁半)始业于秦场小学；1981年毕业后进入秦场中学初中，一年后转校至龚场中学初中部学习；1983年初中毕业后考入监利县第一中学，1987年高中毕业，并于当年高分考入北京大学。

劲松禀赋聪颖，从小喜欢读书，广泛阅读并常能过目成颂，且善于独立思考。

自小学至初中毕业的八年中，多次获得县、区、乡各级别数学竞赛和作文竞赛一、二等奖，屡蒙"神童"之赞。

进入中学后，劲松的人生理想渐渐明朗，献身于科学、为人类做贡献成为了一生笃定之追求。

王劲松自1987年八月进入北京大学美丽的燕园，为实现既定人生目标而勤奋研习。

分别于1991年7月和1994年7月获得北京大学理学学士和理学硕士学位(空间物理学)；后考入中国科学院攻读博士，并于1997年6月获得中科院理学博士学位(空间物理学)；接着，再回北大，进入博士后研修阶段，于1999年6月完成研修任务出站，随即受聘为北大地球物理系任副教授。

从小学到博士后，求学历程长达25年！劲松从一个农村娃成为出身并任教于中国最高学府之一的燕园学者！受邀访欧，守诺归来2001年初，时任北大副教授、北京大学空间物理与应用技术研究所副所长、在空间物理方面已取得一系列科学成果的王劲松，受德国马克斯-普朗克高空物理研究所邀请，成为该所客座研究员，并参与欧洲"火星快车"计划中的电离层研究，成为国内第一个参与欧洲火星计划的科学家。

在他接触火星研究的第三个月，他的第一篇关于火星研究的论文被公认为国际最好的空间科学学术期刊接受--他预言了火星和金星电离层顶层有一种新的波动，很快在同一刊物，他又用数据证明了这一波动的存在。

爱考机构-北大考研-地球与空间科学学院研究生导师简介-傅绥燕傅绥燕Email：suiyanfu(at)联系电话：62767194个人主页：办公室：物理北楼418职称职务：教授/高级职称党委副书记个人简历教育背景：1988年毕业于北京大学地球物理学系，获学士学位，1991年获北京大学空间物理学硕士学位。

2001年于德国不伦瑞克技术大学，获博士学位。

工作经历：1991年之后在北京大学地球物理系工作。

1993、1994年先后两次在意大利国际理论物理中心（ICTP）访问。

1996年被破格提升为副教授。

1997年赴德国马普高空大气所（MPAe）做访问研究，2001年回国到北京大学地球与空间科学学院工作，2003年晋升为北京大学教授，博士生导师。

曾任北京大学空间物理与应用技术研究所所长。

主要从事地球磁层物理方面的研究，发表与合作发表科研论文80余篇。

荣誉、获奖情况（省部级及以上）：曾先后于1992年获光华安泰青年科研成果奖，1993年获北京大学第四届科学技术成果一等奖（参加者），1995年获“宝钢优秀教师奖”，1996年获得第四届“赵九章优秀中青年科学工作奖”，2000年获教育部《中国高校科学技术奖》一等奖（参加者）。

2004年国家自然科学基金委杰出青年基金获得者，2005年基金委海外杰出青年基金合作者，2006年获得由中国科学技术委员会、中华全国妇女联合会、中国联合国教科文组织委员会联合颁发的”中国青年女科学家奖”提名奖。

学术或社会职务：现任中国空间科学学会空间物理专业委员会委员，中国地球物理学会空间天气专业委员会副主任委员，中国地球空间双星探测计划中国工作队成员，FGM 合作科学家，欧空局CLUSTER卫星计划RAPID项目合作科学家，曾任亚太地球物理学会（AOGS）磁层组学术秘书职务等，并担任《中国物理快报》等期刊特约编审工作情况及研究方向教学与主讲课程：《电磁学》《等离子体物理基础》《空间等离子体物理》所在专业与主要研究方向：磁层物理学与等离子体物理主持的主要科研课题：自然科学基金项目、国家科技部973项目、总装备部863项目等科研成果与主要论著国内外学术刊物：[1]Pu,Z.Y.,S.Y.Fu,?and?S.C.Guo,?ThePropertiesofKineticDriftUnstableModesattheMagnetopausei naCollisionlessPlasma,inProceedingsoftheSecondSymposiumonPlasma-MatterInteraction,?p.35,?1 989.[2]濮祖荫、傅绥燕、郭世宠、刘振兴,磁层顶的漂移动力学Alfven波不稳定性和反常输运,地球物理学报,V.34,?p.404,?1991.??[3]Fu,S.Y.,?Z.Y.Pu,?andZ.X.Liu,??Vortex-inducedStochasticreconnectionin?theSolarWind-Magne tospheric?Boundary?Region,?in?ThefourthInternational?SchoolforSpaceSimulations,?p.134,?199 1.*[4]傅绥燕、濮祖荫、刘振兴,?磁层顶的涡旋诱发重联和单X线重联,地球物理学报,V.36,p.553-,1993.*[5]傅绥燕、濮祖荫、刘振兴,地球磁层顶湍动重联的数值模拟,地球物理学报,V.37,p.282-,1994.*[6]濮祖荫、傅绥燕、刘振兴,磁场湍动重联的新模型,?科学通报,V.39,p.1584,1994.[7]濮祖荫、傅绥燕、李尧亭、陈祖幸、刘振兴、A.Korth、G.Kremser,磁层亚暴膨胀相的近地触发模型,空间科学学报,V.14,p.30,1994.[8]傅绥燕、濮祖荫、李尧亭、刘振兴,?磁层顶剪切系统的非线性性态和混沌,中国科学(A),V.24,p.424,1994.*??(英文版：ScienceinChina(A),37,N.12,p.1497,1994).[SCIQH632][9]濮祖荫、傅绥燕,磁场二维随机重联,非线性科学和数值模拟通讯,?p.1,?1994.[10]Fu,S.Y.,Z.Y.Pu,andZ.X.Liu,Vortex-InducedMagneticReconnectionandSingleXLineReconnecti onattheMagnetopause,J.Geophys.Res.,100,5657-5663,1995.?[SCIQR195][11]Fu,S.Y.,Pu,Z.Y.,Z.X.Liu,andZong,Q.G.,SimulationStudyonStochasticReconnectionattheMagn etopause,J.Geophys.Res,100,12001-12009,1995.?[SCIRG737][12]Pu,Z.Y.,?S.Y.Fu,?Z.X.Liu,?and?F.Li,?Vortex-InducedReconnectionandTurbulentReconnection? in?Magnetospheric?BoundaryRegion,?in?AGUGeophysical?Monograph86,SpacePlasma:Couplin gBetweenSmallandMediumProcesses,?ed.byM.Ashour-Abdallaetal.,p.181,1995.[13]Fu,S.Y.,Pu,Z.Y.,GaoS.C.,andZ.X.Liu,KineticAlfvenWaveInstabilityandWave-ParticleInteracti onattheMagnetopause,inAGUMonograph86:SpacePlasma:CouplingBetweenSmallandMediumPro cesses,ed.byM.Ashour-Abdallaetal.,p.73,1995.*[14]傅绥燕、李尧亭、濮祖荫,?带电粒子在尾瓣磁场中的非线性运动,?1995年中国青年学者技术科学讨论会,1995.*[15]Pu,Z.Y.,?and?Fu,S.Y.,?MagneticReconnectionattheMagnetopauseinthePresenceofaVelocitySh ear,in1996InternationalConferenceonPlasmaPhysics,Nagoya,Japan,p.9Y3,(特邀报告)1996. [17]濮祖荫、洪明华、王宪民，陈祖幸、傅绥燕、宗球刚、王敬芳、刘振兴等,?亚暴膨胀相近磁尾位形不稳定性模型1.近磁尾位性不稳定性模型,地球物物理学报,V.39,p.441.1996.(英文版：Puetal.,ASubstormExpansionModelBasedonConfigurationInstabilityoftheNear-EarthMagnetotail.I. ConfigurationInstabilityintheNear-EarthMagnetotail.,ChineseJ.ofGeophysics.,V.39,N.4,461-472,1 996).[18]濮祖荫、傅绥燕、颜小洋、康孔斌、徐良、刘振兴,磁层顶侧面的的磁重联及其发电机效应,?“地磁、大气、空间研究和应用”,?pp.507,地震出版社,1996.[19]刘振兴、张洪、陈涛、濮祖荫、傅绥燕,?磁层顶边界区的瞬时重联和等离子体团事件,"地磁、大气、空间研究和应用",?p.495,地震出版社,1996.[20]Pu,Z.Y.,?and?S.Y.Fu,?TransientMagnetic?Reconnectionatthe?MagnetopauseinthePresenceofa VelocityShear,PlasmaandControlledFusion,39,A251-260,1997.[SCIXD875][21]Pu,?Z.Y.,Korth,A.,Chen,Z,X.,R.H.W.Friedel,Q.G.Zong,,XM.Wang,MH,Hong,SY.Fu,,Z.X.Liu, PulllinenTI,MHDDriftBallooningInstabilityNeartheInnerEdgeoftheNear-EarthPlasmaSheetandIts ApplicationtotheSubstormOnset,J.Geophys.Res.,102,14397-14406,1997.[SCIXJ204][22]Pu,Z.Y.,Fu,S.Y.,andLiu,Z.X,?SmallandMedium-Scale?MagneticReconnectionatthemagnetopa use,?inProceedingsofTheFifthInternationalSchool/SymposiumforSpaceSimulations,p.114,Kyoto,J apan,1997.[23]Liu,Z.X,...Pu,Z.Y.,andFu,S.Y.,MagneticReconnectionattheMagnetopauseBoundary?Layer,inE xtended?Abstractof?TheFifthInternational?School/Symposiumfor?SpaceSimulations,p.106,Kyoto, Japan,1997.(特邀报告).[24]濮祖荫、陈祖幸、傅绥燕、宗秋刚、刘振兴、R.Friedel、A.Korth，能量粒子净通量强度分析法及其在磁层亚暴研究中的应用，赵九章先生纪念文集，p.238-253，叶笃正主编，科学出版社，1997.[25]濮祖荫、康孔斌、洪明华、陈祖幸、傅绥燕、宗秋刚、刘振兴、R.Friedel、A.Korth，磁层亚暴的协同学全球模型，北京大学学报,V.34,N.2-3,p.193-200,1998.[26]濮祖荫、徐良、徐涛、傅绥燕，刘振兴,磁层顶向阳面磁重联，刘光鼎先生70华诞纪念文集,?科学出版社,798-809,1998.[27]Pu,Z.Y.,M.H.Hong,K.B.Kang,Z.X.Chen,S.Y.Fu,X.MWang,A.Korth,R.H.W.Friedel,Q.G.Zong, andZ.X.Liu,ConfigurationInstabilityintheNear-EarthTail:ASynthesisofReconnectionandCurrentDi sruptionModelsintheGlobalInitiationofSubstorms,inProceedingsofInternationalConferenceonSubst orms-4,pp.405-408,TerraScientificPublishingCompany(Tokyo)andtheKluwerAcademicPublishers( Dordrecht,London,andBoston),1998.[28]濮祖荫、康孔斌、洪明华、陈祖幸、傅绥燕、宗秋刚、刘振兴、A.Korth,R.H.W.,Friedel、磁层亚暴的中磁尾-近磁尾-极区电离层全球模型，空间物理前沿进展：北京大学100周年校庆文集，pp.148-175,濮祖荫主编，气象出版社，1998.[29]Zong,Q.-G.,B.Wilken,S.Y.Fu,T.Doke,andS.Kokubun,Energeticoxygen?ionsinthemagnetosheat 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cale/MultipointPlasmaMeasurementsESASP-449,P.379-385,2000[36]Zong,Q.-G.,B.Wilken,and?S.Y.Fu,Nonlineareffectsofthemagnetotail?particlemotionintime-dep endentelectricfield,?AstrophysicsandSpaceScience,747-754,2000.[37]傅绥燕，濮祖荫，宗秋刚，肖池阶，B.Wilken，“大磁暴环电流离子成分的变化及其与磁暴演化的关系”，地球物理学报,44，1,2001,*（英文版：IonCompositionVariationsinIntenseMagneticStormsandTheirrelationtoStormEvolution，FuSuiyan，PuZuyin，ZongQiugang，XiaoChijie，Xielun，andB.Wilken,Chinese,J.Geophysics,44,2001）.?[SCI415CA][38]S.Y.Fu,Q.G.Zong,B.Wilken,Z.Y.Pu,Temporalandspatialvariationofthe ioncompositionintheringcurrent,SpaceSci.Rev.,inSpecialIssue"ChallengetoLong-standingUnsolvedSpacePhysicsProblemsinthe20thCentury",ed.byC.deJager&S.Akasofu,95,539-554,2001.?[SCI39 1PU][39]Pu,Z.Y.,A.Korth,Z.X.Chen,Z.X.Liu,S.Y.Fu,G.Zong,M.H.Hong,X.M.Wang,AGlobalSynthesis 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s.,VOL27,No.12,inpress,2002[52]傅绥燕，宗秋刚，濮祖荫，刘文龙，地磁活动与太阳活动对于环电流离子成分与位置的影响，地球物理学报，46(6),725-730,2003(英文版：Effectofgeomagneticactivityandsolar-cyclevariationontheringcurrentions，FuSuiyan，ZongQiugang,PuZuyin，，LiuWenlong,Chinese,J.Geophysics,46,2003[54]谢?伦，濮祖荫，周煦之，傅绥燕，宗秋刚,磁暴环电流形成过程，科学通报，2004，Vol.49(6),603?(（L.Xie,Z.Y.Pu,X.Z.Zhou,S.Y.Fu,Q.G.Zong,T.Fritz，ENERGETICIONINJECTIONANDFORMATIONOFTHESTORM-TIMERINGCURRENT）[55]Q.-G.Zong,T.A.Fritz,Z.Y.Pu,S.Y.Fu,?D.N.Baker,H.Zhang,A.T.Lui,?I.Vogiatzis,K.H.Glassmeie r,A.Korth,P.W.Daly,A.Balogh,andH.Reme,Clusterobservationsofearthwardflowingplasmoidintheta il?Geophys.Res.Lett.,Vol.31,L18803,doi:10.1029/2004GL020692,2004[56]濮祖荫,史全岐，肖池阶，傅绥燕，张慧，涡旋重联的Hall-MHD模拟及其在高纬磁层顶的应用，中国科学E辑，2004，34（7）：804-817（英文版：Simulationstudiesofhigh-latitudemagnetosphericboundarydynamics,?PUZuyin,SHIQuanqi,XIAO Chijie,Fu,Suiyan,ZhangHui,ZongQiugangandLIUZhenxin.ScienceinChinaSerE,2004,Vol47,No.4, 421-435）[57]黄宗英，濮祖荫，肖池阶，宗秋刚，傅绥燕，谢?伦，史全岐,曹晋滨，刘振兴，沈?超,史建魁,?路?立，王迺权，陈?涛,?T.Fritz,?K.-H.Glassmeier，P.Daly，Reme,2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究（I）,地球物理学，Vol.47,181-190，2004.(HUANGZong-Ying,PUZu-Yin,XIAOChi-Jie,etal.,MultipleFluxRopeEventsattheHigh-Latit udeMagneto-Pause:Cluster/RapidObservationonJanuary26,2001,CHINESEJOURNALOFGEOPH YSICSVol.47(2),197,2004[58]肖池阶，濮祖荫，黄宗英等，2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究——空间电流密度计算分析，地球物理学报，47(4),555-561,2004。

第27卷 第2期核电子学与探测技术V ol.27 N o.22007年 3月Nuclear Electr onics &Detection T echnolo gyM ar ch 2007Si PIN 硅条带探测器的电子学测试邹 鸿1,陈鸿飞1,邹积清1,宁宝俊2,施伟红1,田大宇2,张 录2(1.北京大学空间物理与应用技术研究所;2.北京大学微电子所北京100871)摘要:采用电子学等效方法对所研制的Si PIN 条带探测器的基本性能进行测试。

SiPI N 条带探测器是在一个硅基片上刻蚀多个条带探测器,常用于空间探测中的粒子方向测量。

介绍了对Si PI N 条带探测器电子学等效测试方法和结果,重点探讨了条带之间的串扰问题。

关键词:硅条带探测器;空间粒子探测;耗尽电容;条间串扰中图分类号: T L814 文献标识码: A 文章编号: 0258 0934(2007)02 0170 04收稿日期:2005 12 11基金项目:国家自然科学杰出青年基金资助(40425004)作者简介:邹鸿(1975 ),男,四川人,博士,北京大学空间物理与应用技术研究所博士后,从事空间物理与空间探测的研究硅条带探测器阵列具有位置分辨率高,处理速度快等优点,被广泛用于高能物理实验中[1 3],另外还可用于X 射线和 射线成像。

根据其良好的位置分辨率,它还被用于探测空间粒子的投掷角分布[4]。

由于空间粒子辐射是各向异性的,投掷角测量对认识空间粒子分布和研究空间物理过程非常重要。

在欧空局的CLU STER 星簇计划中的IES (Im ag ing Elec tro n Spectrom eter 成像电子能谱仪)中,有三个相同的针孔相机组成探头。

每个针孔相机覆盖60 的极角扇面,且在焦面上放置硅条带探测器测量更细的扇角,如图1所示。

整个探头可以覆盖180 极角扇面,随着卫星自转扫过360 方位角,因而可以进行全方位成像探测。