近日，前沿交叉科学青岛研究院空间天文物理融合研究中心在量化地球等离子体层嘶声波波功率方面取得重要进展。研究成果以“Dependence of Plasmaspheric Hiss Power on ω_pe/Ω_ce”为题，发表在空间物理TOP期刊Geophysical Research Letters上。山东大学（青岛）硕士研究生路明月为论文第一作者，朱辉教授为唯一通讯作者，山东大学为唯一完成单位。

等离子体层嘶声波是广泛存在于地球高密度等离子体层内的一种哨声模电磁波。它通过与辐射带电子的回旋共振作用，主导着粒子的沉降、能量耗散以及辐射带整体结构的演化，在空间天气和辐射带动力学中扮演着关键角色。传统上，嘶声波的空间统计研究主要依赖磁壳参数L值。然而，Malaspina 等人 (2016) 指出，相较于L值，等离子体层顶的位置参数能更可靠地表征嘶声波功率的分布特征。后续研究进一步发现，嘶声波功率与等离子体数密度(n_e)的相关性显著高于其与L值的相关性。

朱辉教授带领课题组成员，基于范艾伦探测器2013–2018年期间的高分辨率磁场数据，首次系统比较了嘶声波功率对L值和等离子体频率与电子回旋频率之比（ω_pe/Ω_ce）的依赖性。统计研究涵盖了广泛的磁地方时、频带和亚暴活动水平，结果表明嘶声波功率与ω_pe/Ω_ce的相关性比其与L的相关性更强，特别是在低频和亚暴活动增强期间。

该研究首次通过统计结果，验证了ω_pe/Ω_ce作为量化等离子体层嘶声波功率参数的优越性。ω_pe/Ω_ce作为一个综合参数，同时包含了电子数密度和磁场强度的信息，因此具有更强的物理表征能力，能够更直接地反映局地等离子体环境对嘶声波产生和传播的物理约束机制。相较于传统L值，ω_pe/Ω_ce的动态响应特性为提升辐射带动力学模型的预测精度提供了新的理论支撑。将ω_pe/Ω_ce纳入全球等离子体层波动模型，也许可以提高对波功率空间变化的表征精度，有助于更准确地理解和预测辐射带高能电子的动态演化过程。

朱辉教授长期致力于磁层中波粒相互作用、辐射带电子演化以及等离子体波动特性研究，该系列研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和山东大学杰出中青年基金联合支持。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2025GL116589

图1：不同激发机制产生的等离子体波动分布于地球周围不同的空间区域（图源：NASA）

图2：嘶声波中值磁场功率谱密度随（a）L值（b）ω_pe/Ω_ce 及（c）n_e的统计分布