哨聲波在地球輻射帶對電子加速的參數(shù)化研究.pdf

1、太陽風(fēng)中含有大量的高速能量粒子,在與地球磁場相互作用的過程中形成了磁層,輻射帶是地球磁層的重要區(qū)域之一,太陽的活動(dòng)會(huì)造成地球磁層的動(dòng)態(tài)變化-磁暴,其中輻射帶增強(qiáng)的高能粒子通量會(huì)對同步軌道的航天器、宇航員以及地面的電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。以前的研究結(jié)果表明波粒相互作用是電子輻射帶高能粒子加速的重要機(jī)制之一,而模擬得到的Chorus模哨聲波驅(qū)動(dòng)的高能電子加速效應(yīng)時(shí)間尺度上與觀測較為吻合。因此研究Chorus模哨聲波對輻射帶高能電子的加速效應(yīng)

2、有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。采用Fokker-Planck方程描述電子相空間密度的動(dòng)力學(xué)演化,在與不同的傳播特性的波共振作用過程中的擴(kuò)散系數(shù)有所不同。本文利用平行傳播Chorus模哨聲波對地球輻射帶高能電子的加速效應(yīng)來研究波譜參數(shù)對帶電粒子動(dòng)力學(xué)演化的影響,同時(shí)結(jié)合觀測研究Chorus模哨聲波對輻射帶高能電子的加速效應(yīng)。模擬結(jié)果表明,忽略交叉擴(kuò)散項(xiàng)會(huì)引起高能電子相空間密度的低估,且交叉擴(kuò)散在大L(磁殼數(shù))時(shí)起的作用更大。波譜參數(shù)的變化會(huì)

3、對擴(kuò)散系數(shù)及PSD的演化產(chǎn)生明顯的影響,特別是對投擲角較小的電子更加明顯,說明波譜參數(shù)的確定在數(shù)值模擬研究中非常重要,需要更加準(zhǔn)確的波譜參數(shù)添加到各種數(shù)值模型中以提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。通過對事例的分析發(fā)現(xiàn)高能電子通量上升的幅度受合聲波活動(dòng)的影響,從觀測上進(jìn)一步證明了高能電子通量的上升可能是合聲波與其發(fā)生回旋共振導(dǎo)致加速的結(jié)果。同時(shí)模擬研究了特定的Z模波對高能電子動(dòng)力學(xué)演化問題,與EMIC波和哨聲模Chorus波不同的是這里的動(dòng)量擴(kuò)散項(xiàng)對高能