激波是宇宙中常见和基本的物理现象。在太阳系中，太阳风暴驱动的激波可以产生持久的太阳高能粒子事件和射电暴力，行星的舷/弓激波可以改变太阳风粒子和磁场状态。日球层终止激波可以加速新离子产生异常的宇宙射线。在天体物理学中，超新星遗迹驱动的激波可以产生银河宇宙射线(GCR)。近日，中国科学院国家空间科学中心空间天气学重点实验室研究员刘颖团队通过分析多卫星高分辨率数据，给出了激波固有的基本特性——激波再形成的明确证据。

20世纪80年代，基于早期的超级计算集群模拟，一些科学家提出，在无碰撞等离子体中，高马赫数激波反射部分上游流离子，这些旋转反射离子可以促进形成新的激波表面，新的激波表面生长成熟，可以取代旧的激波表面，反射上游离子，这个过程一次又一次，称为激波再形成，是激波的基本物理特征。研究激波表面的再形成有利于揭示无碰撞激波的微观结构本身，了解能量消耗过程和高能粒子的加速机制。

目前，观测激波再形成主要是基于磁场变化，缺乏粒子证据。此前，粒子检测数据的时间分辨率较低，这使得学术界对激波再形成的特性尚不清楚。激波再形成的确凿观测证据是一个难题，主要原因是观测需要同时满足以下条件：（1）必须是多点卫星观测（2）适当的卫星间距和相对位置，至少有两颗卫星沿激波法分离一定距离，先后观测到的激波最好能识别演化过程并落在同一再形成周期内；同时，沿激波面方向至少需要两颗卫星来消除激波涟漪的影响（3）高分辨率、高质量、连续观测带电粒子的速度分布函数。最近，国际上发射了磁层多尺度星簇计划（Magnetosphericmultismision，简称MMS）。4颗卫星位形和间距合适，能够以150毫秒和30毫秒的分辨率测量离子和电子的三维速度分布函数，为研究激波再形成过程提供了机会。

研究小组副研究员杨忠伟基于MMS卫星的激波观测数据，利用磁场和等离子体探测器(FastPlasmainvestigation，简称FPI)就地测量，首次观察到地球舷激波的完整性，然后形成证据，从粒子动理学特性揭示再形成机制。研究发现，2016年1月11日，MMS穿越激波时，激波方向的卫星间距分别为10~30公里，MMS1和MMS2穿越的激波表面时间正好落在同一个再形成周期(约2.7秒)内。因此，MMS1首先观察到旧的激波表面正在强烈反射太阳风离子，此时激波表面处于再形成中陡峭而强烈的时刻(峰值接近60nt)；MMS2观察到新旧激波表面消失的过程，此时旧的激波表面减弱到40nt左右，激波脚(fot)正在成长为新的激波表面。理论上，新的激波表面不足以反射太阳风离子，它们可以直接穿过新的激波表面，直到新的激波表面，直到旧的激波表面才开始反射。此外，MMMMS2观察到新的激波表面仍然从源表面连接到上游的激波表面。

上述结果是在离子回旋时间尺度上首次给出激波再形成过程中电磁场演化和粒子动理学特性的直接观察证据。研究表明，再形成这一非稳态特性可以使激波表面的厚度、强度和电磁场位形发生剧烈变化，并且有丰富的粒子动理学过程。以往的理论研究表明，激波对粒子的加速机制（如激波冲浪加速机制）取决于激波表面的厚度和电磁场的精细结构，而激波中的能量消耗和熵增加过程取决于粒子速度分布函数的演化。因此，激波再形成被认为是决定能量消耗和粒子加速的基本物理过程之一，而不是碰撞激波。

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