地磁脉动是指在地面上观测到的磁场超低频(Ultra low Frequency,ULF)涨落,后来人们认识到它实际上是磁层超低频磁流体力学波在地面上的反映。其中Pc5波段对应着周期为150-600s的连续型波动。地球磁场在一定范围内可以近似看做偶极子磁场，这种位形磁场中的磁流体力学波根据不同的偏振方向分为环型模(torodial mode)和极型模(polodial mode)。前者对应剪切阿尔芬模(横向扰动)，只扭曲磁力线没有压缩，而后者既包含横向扰动分量，还有压缩分量。对于剪切阿尔芬模而言，南北电离层电导率很高，可以看做良好的反射面，因而每根闭合磁力线都有确定的阿尔芬驻波频率。此外,人们还提出空腔模(cavity modes)和波导模(waveguide mode)来解释在磁层广大空间范围引起的压缩波扰动,即压缩模驻波。一定周期的压缩波通过波模耦合在特定闭合磁力线上激发阿尔芬波形成了驻波振荡，便称为磁力线共振(FLR)。磁力线共振是解释Pc5波的主要机制。

图一、偶极子磁场中的驻波振荡示意图

过去人们对向日面磁层的磁力线共振现象进行了大量实地观测研究。而在背日面，主要基于地面和电离层的探测资料，结果表明在磁尾中心等离子体片可能存在频率为1-7mHz的磁力线共振。但是，很少对夜侧拉伸磁力线的共振现象进行实地以及空间-地面联合观测研究，特别缺乏对‘magic’频率(1.3,1.9,2.6-2.7和3.2-3.4mHz)波动的联合观测研究，也缺乏夜侧等离子体层顶之外是否存在空腔模/波导模的实地观测证据。

本工作根据THEMIS-C,D,E,GOES11,GOES12卫星和地面联合观测充分显示了拉伸磁力线的共振特征,证实了两个‘magic’频率(约1.8和3.1mHz)磁力线共振波动现象，它们发生在靠近午夜磁层区域。同时也给出了夜侧等离子体层顶之外可能存在共振腔/波导结构的有力证据:地磁台站观测的Y分量向西传播(m~-2.6),坡印亭通量有向西的背景能流量，表明共振波激发源在磁层顶。此外，分析表明本次FLRs可能由磁层波导模驱动。

该工作受到国家自然科学基金项目和欧亚太平洋学术联盟奖学金的支持，由我中心、北京大学、奥地利科学院空间物理研究所、中科院地质与地球物理研究所等单位的研究人员合作完成，发表在JGR-space physics上(Tian A. M., et al., J. Geophys. Res., 117, A03211, doi:10.1029/2011 JA016551，2012)

图二、环向扰动磁场Ba与径向扰动电场Er分量有90°相位差表明THEMIS-C,D,E三颗卫星观测到的环形模(~1.8mHz)都具有驻波结构

图三、地磁台站磁场X分量能谱分析。经度跨度达15个磁地方时，共22个台站，绝大多数记录到~1.8mHz和~3.1mHz的分量具有峰值，并在特定经度呈现FLR特征

图四、纬向分布的地磁台站数据表明磁场扰动西向传播，~1.8mHz FLR可能由

磁层波导模驱动

图五、小波互相关分析。卫星(环型模)与其足点附近台站观测的X分量的频谱具有相同的峰值(~1.8mHz和~3.1mHz),谱型也相似表明地磁脉动是空间环型驻波振荡驱动的