开尔文-赫姆霍兹不稳定性区域在不同时刻的X射线成像图（数值模拟）

太阳风重离子（如O7+）与磁层中性气体成分（如H）发生碰撞的过程中可以发生电荷交换，发射出软X射线波段的光子。在地球磁鞘区和极尖区中太阳风重离子密度较高，因而该区域X射线较强，利用此原理可以对磁层顶进行X射线成像研究，从而给出磁层的大尺度特性及三维动力学演化过程，对磁层物理学研究起到至关重要的作用。

在此背景下，明升中国app院空间app与应用研究中心研究员王赤和伦敦大学学院教授G.Branduardi-Raymont共同提出了对地球磁层进行X射线成像的SMILE计划，即Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer。

作为该计划的一个子方向，空间中心空间天气学国家重点实验室副研究员孙天然、研究员王赤及探测室副研究员韦飞与英国app家S. Sembay合作，利用全球三维磁流体力学（MHD）模拟研究了磁层顶开尔文-赫姆霍兹（Kelvin-Helmholtz, KH）不稳定性的X射线成像特性。在磁层顶低纬边界层中，由于磁鞘和磁层等离子体间存在速度剪切，较易产生KH不稳定性。KH涡旋将磁鞘中的太阳风等离子体卷起，从而可以造成X射线成像图中的亮斑。该增亮区域可以采用在X射线成像图中减去高纬背景的方式提取出来。并进一步针对KH区域X射线强度的时空分布进行研究，给出了磁层顶KH涡旋的三维结构特点及演化特性。

该研究利用全球MHD模拟首次给出了磁层顶低纬边界层中KH不稳定性的X射线成像图，并指出X射线成像技术在磁层物理学研究方面具有极其重要的应用前景。该研究成果发表在美国地球物理学会（AGU）学术期刊（Journal of Geophysical Research (JGR): Space Physics）上。（来源：空间app与应用研究中心 ）