图 南大西洋异常区辐射环境在空间电场扰动影响下发生的瞬态畸变

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42525403、42441805）资助下，北京大学周煦之教授团队联合澳门科技大学等合作单位，在南大西洋异常区辐射环境瞬态变化机制研究中取得进展。研究团队利用我国“澳门科学一号”卫星能量电子观测数据，揭示了南大西洋异常区辐射环境可在空间大尺度电场扰动作用下发生瞬态畸变。相关成果以“南大西洋异常区辐射环境受电场驱动形成的瞬态畸变（Transient distortions of the South Atlantic Anomaly radiation environments driven by electric fields）”为题，于2026年7月3日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-74984-z。

　　地球辐射带中存在大量高能带电粒子，对航天器运行安全构成重要影响。其中，内辐射带通常被认为是相对稳定的区域，其粒子动力学主要受地磁场控制。由于地磁场相对于理想偶极场的偏离，在南美洲及南大西洋上空存在一片磁场显著弱于周围区域的空间区域，即南大西洋异常区（South Atlantic Anomaly，SAA）。在该区域内，内辐射带粒子可抵达距地表数百公里的低轨高度，使得低轨卫星可观测到极高的粒子通量。传统上，该区域的边界主要依据相对稳定的地磁场构型确定。该研究发现“澳门科学一号”卫星多次观测到在传统边界之外能量电子通量的异常增强，表明南大西洋异常区的辐射环境并非完全受静态磁场限制，是能够在短时间尺度上发生显著的动态畸变。研究团队进一步通过理论分析和粒子模拟研究，发现当内辐射带电子受到大尺度电场扰动作用时，其能量和镜点高度会发生改变，使原本位于卫星轨道高度以上的电子被短暂带入低轨区域，造成南大西洋异常区辐射环境的动态畸变。

　　鉴于内辐射带电场难以被直接测量，该研究提供了一种新的“遥感”思路：利用卫星在南大西洋异常区边界附近的粒子观测，结合粒子轨道追踪模拟，可对空间电场扰动的幅度及时空范围等关键属性进行约束。研究数据来源于我国自主卫星“澳门科学一号”，以及由北京大学自主研发的中能电子谱仪，实现了对空间几十至数百keV能量段电子进行精细观测。