空间等离子体中跨尺度能量输运的直接观测

空间和天体物理环境中的无碰撞等离子体本质上具有多尺度特性，表现为在宏尺度上类似导体、在微尺度上呈现动力学特性，后者可与离子或电子等离子体的 gyroradius 相当。理解等离子体动力学的核心问题之一在于探讨能量如何在不同尺度之间传递和耗散。本文报道了在地球弓形冲击前的太阳风中进行的航天器测量结果，其中宏尺度的超低频率波和微尺度的 whistler 波同时与离子共振。离子从超低频波中加速，产生的速度分布对 whistler 波的增长不稳定；而 whistler 波又与电子共振，以完成跨尺度能量输运。这些观测结果与在离子和电子分布出现相位捆绑现象时的数值模拟结果一致，同时也凸显了异常共振——即经典圆柱共振的非线性修正——在跨尺度波耦合和能量输运过程中的重要作用。