MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0磁洞是一种空间中广泛存在的结构。其观测特点是磁场强度在短时间内迅速下降并恢复。早先人们在行星际空间，行星磁鞘等诸多区域中观测到了这种结构。其空间尺度可以从几个到数千个离子回旋半径，持续时间从数秒到数分钟。磁洞的产生机制一般被认为是镜像模不稳定性。也有人将其与孤立子、波波相互作用等理论联系在一起。

早先观测到磁洞均为大尺度（磁流体力学尺度），与其相关的理论也都基于磁流体力学理论。最近我们利用MMS卫星的高精度数据，在地球磁鞘内观测到一类小尺度（动理学尺度）的磁洞。其时间与空间尺度在0.3秒，20电子回旋半径以内。结构示意图如图1所示。

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图1：小尺度磁洞结构示意图。

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研究发现，这种磁洞主要由以下特点：

1.结构的磁场强度沿背景磁力线方向降低。结构内部电子数密度升高，并出现了强烈的电子温度各向异性特征。离子没有明显变化。

2.垂直于磁场方向存在电子涡旋。

3.计算得到的电流密度主要由电子的抗磁漂移贡献。

4.对于90°投掷角的电子，其通量在34eV到66eV之间明显降低，在109eV到1024eV之间明显升高（图2）。我们猜测产生这种现象的原因，可能是由于磁洞尺度的变化对电子产生了某种加速作用，如费米加速等。

5.结构的尺度与深度与电子磁流体力学下的二维孤立子有很好的相关性。

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图2：（1）磁场强度。（2-17）电子投掷角分布。（18-21）相空间密度对应电子回旋半径，红线与黑线对与左图对应。

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本项研究由山东大学、哈尔滨工业大学、北京大学等研究人员合作完成。该项研究工作得到国家自然科学基金的资助。研究结果已于近期发表于J. Geophys. Res.-Space Physics。

Yao, S. T., et al. (2017), Observations of kinetic-size magnetic holes in the magnetosheath, J. Geophys. Res. Space Physics, 122, 1990–2000, doi:10.1002/2016JA023858.