磁層亞暴是地球空間最重要的能量輸入、耦合和耗散過程。“亞暴”最先是Akasofu和chapman(1977)用來描述磁暴期間出現的短暫的強磁擾動，每次延續2~3小時。磁層亞暴和磁暴是兩個既有聯繫又有區別的過程。
基本介紹
概念,簡介,國際定義,概念提出及發展,協同性模型,
概念
簡介
1961年，赤祖父俊一和S.查普曼把磁暴主相分解為環電流磁場和極區擾動磁場。極區擾動磁場的持續一般為1～2小時，比磁暴的持續時間短得多，故又稱極區擾動磁場亞暴，也稱地磁亞暴；因為極光活動時間和地磁亞暴一致，故極光活動又稱極光亞暴。1968年，赤祖父俊一把它們統稱為磁層亞暴，因為它們都是磁層擾動的表現。
亞暴起始時，平靜光弧突然增亮，增亮區擴大，這就是極光亞暴。亞暴是南北半球共軛的，共軛點上有相同現象，共軛點是指同一條磁力線截於南北半球地面的兩點。亞暴是磁尾的一種激烈而頻繁的運動形式，磁擾日裡幾乎每天都發生數次。亞暴常成串出現，時間間隔無規律，有時第一次尚未結束，第二次接踵而來，這稱為疊發亞暴。每一次爆發來不及構成完整的膨脹相，而只是一次接一次的極光增亮。亞暴的發生與行星際磁場和太陽風狀態有密切關係，一般當行星際磁場持續一段時間偏南之後，就會發生一連串亞暴。磁層亞暴時，可能造成高緯度地區無線電通訊中斷，地球同步軌道上的衛星充電等效應。因此，對磁層亞暴的研究具有實際意義。
國際定義
1978年，Victoria會議對磁層亞暴及其過程給出了基本一致的定義“磁層亞暴是起始於地球夜晚面的一種瞬態過程，在此過程中來自太陽風-磁層耦合的很大一部分能量被釋放並儲存在極區電離層和磁層中”。“這一過程的開始以子夜區極光輝度的突增為標誌，在其整個過程中極光電集流最初增加，然後恢復到亞暴前的基態水平。在亞暴期間西向電集流可能多次增強，每一次增強都伴隨著Pi2脈動的爆發和西向涌浪的出現。亞暴發展時子夜分立極光區向極區和西擴展，極光活動到達最高緯度以後再逐漸恢復到暴前位置。從第一次Pi2爆發到極光區到達最高緯度的這段時間成為膨脹相。子夜區極光恢復到較低緯度這段時間叫做恢復相。”
1982年，Munster會議進一步對磁層亞暴過程取得了大致一致的看法：磁層亞暴“由兩種性質不同的基本過程組成。這兩種過程分別為直接驅動過程（太陽風能量直接傳輸到極區電離層和環電流中）和裝-卸載過程（能量先儲存於磁尾一段時間，然後在膨脹相時脈衝式地釋放到極區電離層和環電流去）”
其中裝-卸載劃分為增長相，膨脹相和恢復相三個階段。
概念提出及發展
地球磁層擾動的一種表現。這個概念是1968年提出的。這種擾動在其發展過程中會隨時間、空間而發生一系列變化，尤其是在極區的反應最為激烈。
磁層亞暴的典型物理過程，首先是從行星際磁場方向反轉開始的。觀測表明，不少亞暴發生在行星際磁場方向由北向南反轉以後。由於向南的行星際磁場和地磁場相互耦合，引起磁力線的重聯，從而使磁尾中磁場強度增加，積累起大量的磁能；接著，由於磁力線重聯，磁流體發電機作用加強，橫越磁尾的電場和電流也增強。在將近一小時內,磁尾的電漿便開始向地球方向運動。這時,“極光卵”赤道的側邊緣處極光突然增亮，並開始向極區移動，這就開始出現極光亞暴。與此同時，整個磁尾的電漿片的厚度開始變薄。伴隨亞暴發生的另一個過程是電漿由磁尾向捕獲區注入，這種注入是外輻射帶電子的主要來源之一，也是極光帶電波吸收增強的基本原因。當磁尾中的磁能積蓄到一定程度後，磁尾的磁力線由於某種不穩定性,便會發生重聯,形成X型中性線(見電流片)。中性線以外的電漿以每秒300公里的速度向外運動。毫無疑問，在出現亞暴過程中，粒子的加速過程仍然是一個本質的問題。觀測的結果迄今仍很不一致，還不可能對亞暴的物理機製作出明確的說明。從物理學上作出的可能判斷是，當磁尾電漿向著地球方向運動時，為保持粒子磁矩守恆或縱向不變數守恆，電子回旋加速機制和費密加速機制均可能起重要作用，而在亞暴開始時刻，橫越磁尾的橫向電場加速也是極為重要的。
關於磁層亞暴的機制，如今的看法並不完全一致。有人認為行星際磁場由北轉向南是亞暴發生的原因。但是也有人不同意這種觀點，認為這種方向的改變只能控制亞暴出現的強度和緯度，對亞暴的觸發和能量的釋放不會有明顯的影響。這些問題的解決有待於建立亞暴事件全過程的正確時間序列，以及對亞暴的形態建立一個正確的物理圖像。磁層亞暴對人類的活動有很大影響。它可以影響高緯度地區的通訊，可以在長距離電纜和跨海洋的電纜中誘發感應電流，也可引起同步衛星發生強烈真空放電和高壓電弧（有時甚至會導致一顆衛星的完全損壞），因而對磁層亞暴的研究有重要的實際意義。
