磁绳爆发形成日冕物质抛射(CME)。CME传播到行星际空间后被称为行星际日冕物质抛射(ICME)。当卫星从ICME中部穿过时(如图1(a)中紫色箭头所示)往往可以探测到磁云(即磁绳)结构。已有研究表明垂直于磁云轴向的一个截面内的成分(包括离子电荷态和元素丰度)可以是不均匀的，即沿着图1(b)中的黑色和蓝色箭头(两者位于同一个截面内)穿越磁云将探测到不同的成分。这被用来分析磁绳的形成过程以及CME的物质来源。磁云作为一个大尺度的三维结构，人们不禁要问其轴向成分是否均匀，即沿着图1(b)中的黑色和红色箭头穿越磁云探测到的成分会相同么？回答这一问题需要两颗卫星在磁云轴上不同位置穿越它，而一个磁云往往仅被一颗卫星探测到。

图1 卫星穿越ICME示意图。图(a)中蓝色矩形表示ICME的中间部位，其被放大显示于图(b)中。红色虚线表示磁云的轴，绿色圆点表示磁云截面的中心。

1998年3月ACE和Ulysses两颗卫星都在黄道面附近且大致排列在同一径向上，其经度(纬度)差别为5.5(2.2)度。非常幸运的是在此期间同一个磁云先后被ACE和Ulysses探测到。GS重构显示两颗飞船的轨迹都非常接近磁云的中心(Du et al. 2007)。而且磁通量接近，说明磁云传播过程中没有被严重腐蚀。这为我们分析磁云轴向成分的均匀与否提供了一次绝佳的机会。我们结合两颗卫星上的数据对比了同一磁云轴向上不同位置处的成分，结果如图2所示。图中黑色和红色线分别代表ACE与Ulysses的探测结果，其平均值也用对应颜色标注在各子图中。

图2 ACE和Ulysses卫星测量磁云内部成分对比。

对于离子电荷态，可以看到Ulysses的C⁶⁺/C⁵⁺平均值比ACE高 12倍，O⁷⁺/O⁶⁺高21%，而<Q_Fe>则基本一致。而对于元素丰度，ACE的Fe/O平均值比Ulysses高42%，He²⁺/H¹⁺高75%。除了平均值相差明显外，两颗卫星观测数据显示在轴上不同位置处截面内成分的分布轮廓也有明显区别。例如，Ulysses的C⁶⁺/C⁵⁺轮廓中间有峰值，而ACE则没有。Ulysses的O⁷⁺/O⁶⁺轮廓呈现多峰特征，也不同于ACE。ACE探测到磁云后半部分的He²⁺/H¹⁺明显高于前半部分，而Ulysses观测并无此特征。这些都说明沿着磁云轴向的成分是不均匀的，意味着磁绳不同部分经历了不同的形成与爆发过程。从而提示我们对磁绳形成与爆发过程的研究不能简单地将其作为一个整体。

上述研究结果由山东大学、阿拉巴马大学、南京大学、乔治梅森大学、国家天文台和洛阳师范学院共同完成，已被Frontiers in Physics接收，将于近期发表。论文作者感谢国家自然科学基金、鸿鹄计划和太阳活动重点实验室开放课题的资助。