能量耗散率的量化：地球弓激波中的电磁波观测

利用 THEMIS 航天器的数据，我们首次给出了地球无碰撞弓激波过渡区中高频电磁波单位体积能量耗散率的量化测量结果。所检查的每一个带有可用波突发数据的 THEMIS 激波穿越事件，均在整个过渡区直至磁鞘中显示出低频（< 10 Hz）磁声-哨声波和高频（> 10 Hz）电磁波与静电波。两个频段的波均具有较大振幅，但作为本研究重点的高频波对 Poynting 通量和能量耗散率的贡献更大。这些高频波被识别为离子声波、电子回旋漂移不稳定性驱动的波、静电孤立波和哨声模波的组合。发现这些波具有：(1) 振幅可超过 $dB \sim 10$ nT 和 $dE \sim 300$ mV/m，但更典型的值为 $dB \sim 0.1-1.0$ nT 和 $dE \sim 10-50$ mV/m；(2) 能量通量超过 $2000 \times 10^{-6}$ W m$^{-2}$；(3) 电阻率 > 9000 Ohm m；(4) 能量耗散率 > $3 \times 10^{-6}$ W m$^{-3}$。发现耗散率比解释跨激波熵增加所需的量高出四个数量级以上。因此，这些波只需在部分时间具有 < 0.01% 的效率，即可平衡产生激波的非线性波变陡。因此，这些结果首次表明，高频电磁波和静电波具有调节无碰撞激波整体结构的能力。