子午工程三亚非相干散射雷达首次揭示地球电离层中的天然电子伯恩斯坦波

电离层是距地面约60至1000 km的高层大气区域，太阳极紫外辐射在这里将中性大气电离，形成电子与离子共存的等离子体。电离层为研究等离子体波动、波粒相互作用等基本物理过程提供了绝佳的天然实验室。

电子伯恩斯坦波是磁化等离子体中一类垂直于磁场传播的静电波，其频谱在电子回旋频率的整数倍附近具有独特的谐波结构。该类波动与等离子体中的能量传输、波粒相互作用和波模转换等过程密切相关，也可用于诊断等离子体参数。长期以来，由于电离层天然电子伯恩斯坦波信号微弱，且观测需要雷达波矢与地磁场接近垂直这一特殊几何条件，其精细谐波结构一直难以通过地基雷达完整探测。

针对这一难题，子午工程项目法人单位中国科学院国家空间科学中心与运行单位地质与地球物理研究所联合国内外多家研究机构组建研究攻关团队，利用三亚非相干散射雷达（SYISR）的大功率、宽频带和高距离分辨率等优势，在地球电离层天然电子伯恩斯坦波探测方面取得突破性进展，是子午工程大国重器在空间物理科学前沿使命驱动的建制化基础研究的新里程碑。此项研究实现了对地球电离层天然电子伯恩斯坦波精细谐波结构的地基、宽频带和高度分辨观测，深化了对电离层波粒相互作用、超热电子动力学及能量传输过程的认识，并为磁化等离子体参数诊断提供了新方法。

相关成果以“地基雷达揭示地球电离层中的天然电子伯恩斯坦波（Ground-based radar unveils natural electron Bernstein waves in the ionosphere of Earth）”为题，于2026年8月26日正式出版。子午工程核心科学家团组成员乐新安研究员为文章通讯作者，工程总指挥王赤院士为文章合作者之一。

论文链接：王永辉，乐新安*，Yulun Wu，蔡毅徽，丁锋，Juha Vierinen，Ingemar Häggström，Erhan Kudeki，张宁，王俊逸，李鸣远，宁百齐，Lin Jin，王赤. Ground-based radar unveils natural electron Bernstein waves in the ionosphere of Earth[J]. Nature Communications, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-75791-2.

图1 子午工程SYISR探测电离层电子伯恩斯坦波概览图

（供稿：子午中心）