嫦娥四号能量中性原子观测揭示太阳风与月面相互作用新特征

作     者：谢良海 张爱兵 李磊 王慧姿 史全岐 张江 王文静 WEISER Martin 张艺腾 孔令高 冯永勇 周斌 王劲东 XIE Lianghai;ZHANG Aibing;LI Lei;WANG Huizi;SHI Quanqi;ZHANG Jiang;WANG Wenjing;WEISER Martin;ZHANG Yiteng;KONG Linggao;FENG Yongyong;ZHOU Bin;WANG Jindong

作者机构：中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室北京100190 中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049 山东大学空间科学与物理学院威海264209 瑞典空间物理研究所基律纳SE-981 

出 版 物：《空间科学学报》 (Chinese Journal of Space Science)

年 卷 期：2022年第42卷第1期

页      面：11-24页

核心收录：

学科分类：070802[理学-空间物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020 YFE0202100) 国家自然科学基金项目(41941001,42174216)共同资助 

主　　题：太阳风–月面相互作用 能量中性原子 微磁层 嫦娥四号 

摘      要：与地球不同,月球暴露在太阳风中。太阳风注入到月面,与月壤相互作用,部分太阳风质子以能量中性原子(Energetic Neutral Atom, ENA)的形式被月表散射。另外,月球局部地区的磁异常能阻挡太阳风到达月面,并形成微磁层,成为月面天然的保护屏障。然而以往相关的观测数据都来自轨道器,月面的真实情况无从知晓。嫦娥四号任务搭载的中性原子探测仪首次在月面就位测量ENA,为研究月面和太阳风相互作用提供了新的视角。本文综述了嫦娥四号的ENA探测,重点介绍了一些不同于以往遥感观测的新现象,包括月面ENA反射率较高,ENA通量向低能段聚集,以及除了氢ENA还有其他重成分ENA等。分析上游太阳风观测数据发现,月面对太阳风的作用主要体现在105~523 eV能量段,且在磁异常下游时ENA通量整体偏低。利用全球Hall MHD数值模拟,证明了微磁层是造成ENA通量降低的原因。同时,还发现月球微磁层的形成与太阳风动压以及离子惯性长度有关,微磁层内的静电场使得太阳风减速和偏转,对应的电势差为50~260 V。