中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的王赤研究員、韓金鵬博士等利用自主開發(fā)的三維全球磁流體力學(xué)模式（PPMLR-MHD）獲得了全新的太陽風(fēng)-磁層的能量耦合函數(shù)，在太陽風(fēng)能量進(jìn)入地球空間的定量研究中取得新進(jìn)展。該成果發(fā)表在最新一期的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research (JGR): Space Physics 上。
空間天氣事件的源頭是太陽，太陽劇烈活動(dòng)釋放電磁能和動(dòng)能，以光輻射、高能粒子和空間等離子體云等形式先后到達(dá)地球附近，通過能量的傳輸、轉(zhuǎn)換（如磁能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能）、儲(chǔ)存（如動(dòng)能轉(zhuǎn)換為磁能）和耗散，引起地球空間環(huán)境高動(dòng)態(tài)、短時(shí)間尺度的劇烈變化。太陽風(fēng)能量是導(dǎo)致磁暴、亞暴等地球空間天氣現(xiàn)象的根本驅(qū)動(dòng)源。定量評(píng)估太陽風(fēng)能量進(jìn)入地球空間是空間物理和空間天氣領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的難題之一。衛(wèi)星的觀測(cè)總是局部測(cè)量，從局部觀測(cè)值來計(jì)算從太陽風(fēng)進(jìn)入地球空間的整體能量輸運(yùn)過程需要很多人為的假設(shè)。而由于太陽風(fēng)-磁層-電離層系統(tǒng)的復(fù)雜性，非線性和動(dòng)態(tài)的本質(zhì)，使得理論分析和計(jì)算無法獲得定量的結(jié)果。
王赤等通過對(duì)不同太陽風(fēng)速度、密度和行星際磁場(chǎng)的240個(gè)算例進(jìn)行能流計(jì)算和詳細(xì)分析，擬合得到了太陽風(fēng)進(jìn)入地球空間總能量與上游太陽風(fēng)條件的函數(shù)關(guān)系。通過該函數(shù)與Dst，Kp，ap，AE等各種地球磁層活動(dòng)指數(shù)的相關(guān)性分析研究表明，該函數(shù)比國(guó)際目前最為流行的太陽風(fēng)-磁層能量耦合ε函數(shù)有更好的表現(xiàn)，ε函數(shù)在特定條件下成倍低估了太陽風(fēng)進(jìn)入磁層的總能量。該函數(shù)可以普遍適用于各種太陽風(fēng)和行星際磁場(chǎng)條件，為定量評(píng)估太陽風(fēng)能量進(jìn)入地球空間提供了強(qiáng)有力的工具。
磁層頂三維結(jié)構(gòu)：數(shù)值模擬結(jié)果
太陽風(fēng)能量輸入與行星際磁場(chǎng)時(shí)鐘角關(guān)系
