地球辐射带是诸多卫星运行轨道所在区域，也是探索其他行星航天器飞离地球必经区域。地球辐射带的发现预示着一门崭新的学科，即空间物理学的诞生。近年来，空间天气学国家重点实验室陈涛研究员的研究团队与莫斯科国立大学核物理研究所（SINP）开展了辐射带相对论电子通量长期倒空现象的合作研究，并在该方向取得了重要的进展。
莫斯科国立大学核物理研究所是国际著名研究所，他们是首先在国际上开展高能粒子和空间辐射观测的单位，比美国提前一年在卫星上观测到地球辐射带。该研究所开发和制造的仪器曾安装在飞到月球、金星和火星附近进行空间探测以及空间站等数百个空间飞行器上，在任务中运行正常，获得了大量宝贵的空间观测数据。研究所的领导人Mikhail Panasyuk教授是国际知名科学家，是COSPAR俄罗斯分布核心领导成员，在空间物理和天体物理方面取得了众多重要的科学成果。Mikhail Panasyuk教授于2016年首次访问空间天气学国家重点实验室，并与陈涛教授建立了良好的合作关系，此后一直在辐射带高能粒子研究领域保持合作研究。
在Mikhail Panasyuk教授提出2016年2月初相对论电子通量长期倒空现象的基础上，空间天气学国家重点实验室陈涛教授和吴晗博士，利用多卫星观测手段对此次现象进行了详细的分析研究。卫星观测数据表明：在较弱的太阳风条件下，连续两次中小磁暴发生期间，只有外辐射带边缘的相对论电子通量会降低至背景通量水平，外辐射带中心区域相对论电子通量只有部分损失。研究人员利用相空间密度、沉降观测等手段证明了：向外的径向扩散是导致此次相对论电子通量损失的原因。不同L区域径向扩散强度的不同使得只有外辐射带边缘相对论电子通量才能呈现完全倒空的物理现象。EMIC波散射损失对此次倒空事件几乎没有贡献。
当相对论电子通量从背景通量显著增强时，卫星观测到了增强的ULF波和合声波活动。当相对论电子通量显著增强时，高L区域强烈的合声波活动以及全球观测的增强的ULF波活动都有助于电子加速到更高能量。ULF波引起增强的向内的径向扩散作用和合声波引起的加速过程会使相对论电子通量形成90°附近投掷角峰值的分布特征。
本项研究提供了在轻度扰动的太阳风条件和地磁活动水平条件下，相对论电子通量仍可以维持长期倒空现象的可能。该研究发表在国际著名期刊Journal of Geophysical Research-Space Physics上。
Citation: Wu, H., Chen, T., Kalegaev, V. V., Panasyuk, M. I., Vlasova, N. A., Duan, S., et al. (2020). Long�\term dropout of relativistic electrons in the outer radiation belt during two sequential geomagnetic storms. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 125, e2020JA028098. https://doi.org/10.1029/2020JA028098
图1：2016年1月31日-2月5日期间相对论电子通量长期倒空现象发生时行星际和太阳风条件
图2：相对论电子通量增长前后相关波动的观测结果