地球輻射帶中非典型哨聲波的研究.pdf

1、地球輻射帶是內(nèi)磁層中能量＞100 keV高能帶電粒子聚集成的等離子體區(qū)域。輻射帶電子的演化非常復(fù)雜以及劇烈，并且可以對(duì)星載系統(tǒng)和航天員造成嚴(yán)重危害。以往的工作認(rèn)為輻射帶電子的演化是多種加速、損失和輸運(yùn)過程協(xié)作競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。哨聲波與輻射帶電子的回旋共振便是重要的加速和損失機(jī)制之一?；诜栋瑐愄綔y(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)，本論文著重分析了一些非典型哨聲波的演化以及作用。
　　第一章介紹了輻射帶的動(dòng)態(tài)演化過程，概述了波粒相互作用的貢獻(xiàn)，并提出了論文的

2、核心研究?jī)?nèi)容。
　　第二章介紹了范艾倫探測(cè)器的主要觀測(cè)數(shù)據(jù)和分析方法，列舉了一些常見等離子波動(dòng)的分析結(jié)果。
　　第三章關(guān)注于高強(qiáng)度的低頻合聲波。合聲波通常被認(rèn)為分布在0.1到0.8fce，范艾倫探測(cè)器數(shù)據(jù)顯示強(qiáng)合聲波能夠發(fā)生在0.1fce以下。這些低頻合聲波平行于磁力線傳播，并且多數(shù)時(shí)間表現(xiàn)成類嘶聲的特性。低頻合聲波可以導(dǎo)致種子電子(～0.1 MeV)的快速沉降損失，這和典型合聲波的作用明顯不同。對(duì)于相對(duì)論電子(≥0.5 M

3、eV)，低頻合聲波產(chǎn)生的動(dòng)量擴(kuò)散作用與典型合聲波相當(dāng)，而其在損失錐處產(chǎn)生的投擲角擴(kuò)散作用則更強(qiáng)。這些研究結(jié)果表明低頻合聲波在輻射帶演化中扮演了一個(gè)非常不同的角色，需要在輻射帶物理模型中加以考慮。
　　第四章關(guān)注于長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的振蕩調(diào)合聲波。合聲波通常表現(xiàn)為一個(gè)類嘶聲帶或一系列短時(shí)（最高約為1s）的分立結(jié)構(gòu)。范艾倫探測(cè)器的數(shù)據(jù)顯示，合聲波可以表現(xiàn)為長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的振蕩調(diào)（長(zhǎng)達(dá)25 s）。數(shù)據(jù)分析表明振蕩調(diào)是一個(gè)自然現(xiàn)象而非人工信號(hào)。其可能

4、的物理機(jī)制是:
　　(1)類嘶聲帶觸發(fā)的非線性過程；
　　(2)電磁波源區(qū)的調(diào)制。如此長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的振蕩調(diào)合聲波具體的產(chǎn)生和演化過程還需要在將來的工作中進(jìn)一步地研究。
　　第五章關(guān)注于等離子體層外嘶聲波的放大過程。外嘶聲波通常被認(rèn)為是由等離子體層內(nèi)的嘶聲波泄漏出等離子體層頂而形成的，并且可作為等離子體層頂外輻射帶電子損失的潛在重要機(jī)制。實(shí)際上，人們對(duì)泄漏之后外嘶聲的演化過程還沒有完全的了解。觀測(cè)和模擬表明亞暴注入的100