哨声波在地球辐射带对电子加速的参数化研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:kaishizai2009
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太阳风中含有大量的高速能量粒子,在与地球磁场相互作用的过程中形成了磁层,辐射带是地球磁层的重要区域之一,太阳的活动会造成地球磁层的动态变化-磁暴,其中辐射带增强的高能粒子通量会对同步轨道的航天器、宇航员以及地面的电力系统造成严重的危害。以前的研究结果表明波粒相互作用是电子辐射带高能粒子加速的重要机制之一,而模拟得到的Chorus模哨声波驱动的高能电子加速效应时间尺度上与观测较为吻合。因此研究Chorus模哨声波对辐射带高能电子的加速效应有重要的科学意义和现实意义。采用Fokker-Planck方程描述电子相空间密度的动力学演化,在与不同的传播特性的波共振作用过程中的扩散系数有所不同。本文利用平行传播Chorus模哨声波对地球辐射带高能电子的加速效应来研究波谱参数对带电粒子动力学演化的影响,同时结合观测研究Chorus模哨声波对辐射带高能电子的加速效应。模拟结果表明,忽略交叉扩散项会引起高能电子相空间密度的低估,且交叉扩散在大L(磁壳数)时起的作用更大。波谱参数的变化会对扩散系数及PSD的演化产生明显的影响,特别是对投掷角较小的电子更加明显,说明波谱参数的确定在数值模拟研究中非常重要,需要更加准确的波谱参数添加到各种数值模型中以提高计算的准确性。通过对事例的分析发现高能电子通量上升的幅度受合声波活动的影响,从观测上进一步证明了高能电子通量的上升可能是合声波与其发生回旋共振导致加速的结果。同时模拟研究了特定的Z模波对高能电子动力学演化问题,与EMIC波和哨声模Chorus波不同的是这里的动量扩散项对高能电子的加速起到主要作用,而投掷角和交叉扩散项的贡献可以忽略。
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