輻射帶離子回旋波和磁聲波研究.pdf

1、輻射帶中各種波動(dòng)對(duì)其中電子通量的變化起著至關(guān)重要的作用。暴時(shí)熱離子的注入會(huì)形成不穩(wěn)定的離子分布，激發(fā)兩種低頻波動(dòng)。其一是電磁離子回旋波，它可以和相對(duì)論電子回旋共振，被認(rèn)為是暴時(shí)相對(duì)論電子損失的重要因素。另一是磁聲波，它可以和赤道附近的電子進(jìn)行朗道共振，可以加速電子到極端相對(duì)論水平，也可以造成電子投擲角的蝶形分布。本文介紹了對(duì)這兩種波的相關(guān)研究。
　　第一章闡述輻射帶的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)述基本的動(dòng)力學(xué)過程，解釋相關(guān)的背景理論模型，介紹所使用的

2、觀測(cè)數(shù)據(jù)，給出了論文研究思路。
　　第二章針對(duì)斜傳播電磁離子回旋波對(duì)高能電子的非線性散射進(jìn)行了研究。電磁離子回旋波對(duì)高能電子的回旋共振散射被認(rèn)為是輻射帶高能電子快速沉降損失的重要因素。波幅較大時(shí)波與電子發(fā)生非線性散射，偏離經(jīng)典的準(zhǔn)線性預(yù)期。已有研究揭示了在平行的電磁離子回旋波中電子的非線性散射特征。但實(shí)際觀測(cè)到的電磁離子回旋波可以有很大的法向角，在斜傳播的波中電子的非線性散射行為還沒有研究。利用試驗(yàn)粒子模擬和準(zhǔn)線性理論計(jì)算，我們發(fā)

3、現(xiàn):斜電磁離子回旋波中，發(fā)生基頻和諧頻共振的電子都會(huì)出現(xiàn)顯著的非線性效應(yīng)，非線性電子損失的時(shí)間尺度比準(zhǔn)線性的預(yù)期短。隨著波法向角增長(zhǎng)，準(zhǔn)線性和試驗(yàn)粒子輸運(yùn)系數(shù)的偏差逐漸縮小，損失的時(shí)間尺度之間的偏差也縮小。這些結(jié)果有助于發(fā)展輻射帶模型，使模型對(duì)電磁離子回旋波損失電子的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確。
　　第三章利用范艾倫雙星對(duì)磁聲波進(jìn)行了協(xié)同觀測(cè)。磁聲波是一種低頻的哨聲模波動(dòng)，可以通過朗道共振，局地加速赤道附近的磁鏡捕獲粒子，造成電子的蝶形投擲角分

4、布。之前的觀測(cè)表明，磁聲波輻射可以顯著偏離當(dāng)?shù)刭|(zhì)子回旋頻率的整數(shù)倍，這些與局地激發(fā)理論產(chǎn)生矛盾的情況，可能是由磁聲波傳播所造成的。但是，受制于衛(wèi)星觀測(cè)條件和數(shù)據(jù)處理計(jì)算，很難驗(yàn)證這種猜測(cè)。我們利用具有高分辨率的頻率—時(shí)間特征的范艾倫探針數(shù)據(jù)，進(jìn)行了磁聲波的協(xié)同觀測(cè)。觀測(cè)發(fā)現(xiàn):在更高的L殼，亞暴注入的熱質(zhì)子激發(fā)了分立的磁聲波輻射，輻射線在頻率—時(shí)間譜上呈現(xiàn)出清晰的上升調(diào)特征;在更內(nèi)部的L殼，亞暴熱質(zhì)子并未注入其中，但磁聲波幾乎在同一時(shí)間被