太阳风携带的行星际磁场（IMF）的南北分量对于空间中扰动，例如地球的磁暴和亚暴的产生中起着重要作用。然而，人们对IMF晨昏（东西）分量造成的影响则知之甚少。理论研究、数值模型与观测表明，在非零晨昏IMF的影响下，磁尾可能会经历大尺度的形变。磁尾可能会产生一些扭曲现象，包括等离子体片围绕日地连线的旋转和在晨昏方向上的闭合磁力线的弯曲。这种尾部扭曲如何影响等离子体和磁通量传输（磁层对流），目前仍然一个悬而未决的问题。早先的研究主要基于电离层观测，但结果表明磁尾对流存在南北半球的不对称。

本工作利用THEMIS卫星的观测数据，研究了非零晨昏IMF对磁尾对流的影响，并发现观测期间磁尾表现出了明显的扭曲特征。研究发现，非零晨昏IMF分量不仅可以影响磁尾位型，还可以影响磁层对流。而尾部等离子体片磁场对非零IMF By的响应表现为By尾部的变化与IMF By的方向相反（相当于闭合磁场线的弯曲或扭曲），对流的响应表现为晨昏流分量南北半球的不对称性。在扭曲磁尾中IMF By的影响下，对流和其相应的对流电场会出现以下特征：对流在南北部等离子体片中的晨昏方向上相反，这就产生了地向流和尾向流。地向流的发现与以往在夜侧电离层中的观测结果相对应，在非零IMF By条件下，这些观测结果通常显示为等离子对流中的半球不对称性。

这项研究结果表明，非零IMF By分量会对地球磁尾中的等离子体和磁通量传输产生重要的影响。在未来的工作中，我们将联合多卫星的观测数据，包括THEMIS，CLUSTER，Geotail与MMS，统计对流不对称性，并研究它对磁尾动力过程学的作用。

该成果发表于Journal of Geophysical Research: Space Physics（Pitkänen, T., A. Kullen, Q. Q. Shi, M. Hamrin, A. De Spiegeleer, and Y. Nishimura, Convection electric field and plasma convection in a twisted magnetotail: A THEMIS case study 1-2 January 2009, J. Geophys. Res. Space Physics, 123, 7486-7497, doi:10.1029/2018JA025688, 2018.），并被收录为2018年THEMIS卫星亮点工作（2018 THEMIS Science Nuggets）。本研究第一作者为山东大学（威海）空间科学与物理学院访问学者Timo Pitkänen，由山东大学（威海）、瑞典Umeå 大学、瑞典皇家理工学院以及波士顿大学等研究人员合作完成。该研究工作受到SNSB 118/17、国家自然科学基金（41750110486）项目的资助。

图1：太阳风与磁尾的观测。绿、黄与红色分别表示磁尾的正向扭曲（By>0）、转换区与负向扭曲（By<0）。

图2：尾向对流电场与Bx在地向流期间的关系统计结果，表明由电磁场驱动的等离子体对流依赖于扭曲模式。

图3：GSM Y-Z平面内等离子体片内对流电场示意图（由磁尾向地球方向）。

图4：垂直于磁场方向的晨昏离子流与磁尾Bx的统计关系图，显示了等离子体流动如何受到影响。