第八届青年地学论坛

Farley-Buneman不稳定性（下面简称FB不稳定性）是地球电离层E层高度范围内，其中一种非常重要的等离子体不稳定性。地球电离层E层位于90~130km的高度范围，是连接低层大气强碰撞环境与F层无碰撞环境的过渡区域。在E层中，电子满足磁化条件，回旋频率远远大于与中性粒子的碰撞频率，其运动主要由E×B漂移运动主导，可以忽略中性粒子碰撞的影响。而离子的回旋频率则小于与中性粒子的碰撞频率，处于未磁化状态，其运动受到中性粒子的阻碍，可以认为是静止的。电子离子不同的磁化情况，导致了它们之间的相对运动。而这种相对运动，作为一种自由能来源，当超过一定阈值时，就会引起FB不稳定性的激发。赤道电集流与极区电集流区域是FB不稳定性的频发区域。已有大量的研究结果表明，在对于赤道电集流与极区电集流区域的观测中所看到的I型回波，就是由FB不稳定性所导致的。FB不稳定性的发展不但会引起电离层不均匀体的出现，由它所引起的电子异常加热效应，更是对整个背景电离层环境的调制起到了重要的作用。
近些年来，在世界范围内已经有许多优秀的科研团队开展了对于FB不稳定性的研究。但是多数研究都是通过数值模拟的手段进行的，鲜有实验室模拟的案列。在实验室中通过控制背景磁场强度与中性气体气压，可以模拟出E层电子磁化而离子未磁化的等离子体环境。再由径向电场调控电子的E×B漂移运动，进而控制电子离子相对运动的强度，以达到FB不稳定性的激发条件。实验室中开展FB不稳定性的模拟，有望帮助我们对该不稳定过程进行更加深入与细致的探究，进一步揭示FB不稳定性所带来的各种效应背后的物理图像。

实验室等离子体,Farley-Buneman不稳定性