輻射帶離子回旋波和磁聲波研究.pdf

1、輻射帶中各種波動對其中電子通量的變化起著至關(guān)重要的作用。暴時熱離子的注入會形成不穩(wěn)定的離子分布，激發(fā)兩種低頻波動。其一是電磁離子回旋波，它可以和相對論電子回旋共振，被認為是暴時相對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行朗道共振，可以加速電子到極端相對論水平，也可以造成電子投擲角的蝶形分布。本文介紹了對這兩種波的相關(guān)研究。
　　第一章闡述輻射帶的結(jié)構(gòu)，簡述基本的動力學(xué)過程，解釋相關(guān)的背景理論模型，介紹所使用的

2、觀測數(shù)據(jù)，給出了論文研究思路。
　　第二章針對斜傳播電磁離子回旋波對高能電子的非線性散射進行了研究。電磁離子回旋波對高能電子的回旋共振散射被認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。但實際觀測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。利用試驗粒子模擬和準(zhǔn)線性理論計算，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出現(xiàn)顯著的非線性效應(yīng)，非線性電子損失的時間尺度比準(zhǔn)線性的預(yù)期短。隨著波法向角增長，準(zhǔn)線性和試驗粒子輸運系數(shù)的偏差逐漸縮小，損失的時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，使模型對電磁離子回旋波損失電子的預(yù)測更加準(zhǔn)確。
　　第三章利用范艾倫雙星對磁聲波進行了協(xié)同觀測。磁聲波是一種低頻的哨聲模波動，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)星觀測條件和數(shù)據(jù)處理計算，很難驗證這種猜測。我們利用具有高分辨率的頻率—時間特征的范艾倫探針數(shù)據(jù)，進行了磁聲波的協(xié)同觀測。觀測發(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間被