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场向传播的内磁层哨声波对辐射带高能电子的共振扩散

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物理学报 2008年第12期57卷 7937-7949页

作者：倪彬彬赵正予顾旭东汪枫武汉大学电子信息学院武汉430079

基于高斯分布的哨声波谱密度分布、偶极子背景磁场模型以及建立在卫星观测数据基础上的半经验电子密度纬度分布模型,对于等离子体层顶以外区域(4≤L≤7),计算了准线性当地及弹跳平均电子共振扩散系数,并估算了与磁层哨声波回旋共振导致... 详细信息

基于高斯分布的哨声波谱密度分布、偶极子背景磁场模型以及建立在卫星观测数据基础上的半经验电子密度纬度分布模型,对于等离子体层顶以外区域(4≤L≤7),计算了准线性当地及弹跳平均电子共振扩散系数,并估算了与磁层哨声波回旋共振导致的辐射带电子损失及加速时间尺度.结果表明,波粒共振相互作用区域取决于电子能量、波谱分布、电子赤道抛射角以及当地电子密度及背景磁场.哨声波共振频率除了与以上5个参量有关外,还与地磁纬度有关.赤道哨声波主要影响较低能量辐射带电子的加速,中高纬度哨声波主要作用于较高能量辐射带电子的沉降损失.对于较低能量(约200keV)的辐射带电子,磁层哨声波可以在几个小时内使之沉降,对于较高能量(约1MeV)的电子,则需要一到数天;对低能量(约200keV)电子的加热可以在数小时内完成,回旋加速较高能量(约1MeV)电子一般则需要3—4d.电子密度分布的改变能够明显影响电子共振损失时间尺度,但是对电子共振加速时间尺度的作用很小.随着电子密度增强幅度随纬度的上升而增大,电子共振损失时间尺度会随之增大,但是电子共振加速时间尺度基本上不变化.另外,哨声波幅度及频谱随L及纬度的分布也显著影响它对辐射带电子的共振扩散效果,这些作用一般要大于电子密度分布变化带来的影响.

关键词：共振波粒相互作用地球辐射带哨声波回旋共振加速及散射沉降

基于JUNO卫星WAVES仪器波动数据的木星磁层哨声波分析研究

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地球物理学报 2019年第3期62卷 817-824页

作者：黄靖倪彬彬付松顾旭东曹兴项正王琦罗琼何颖闫玲王敬之武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072 澳门科技大学月球与行星科学实验室-中国科学院月球与深空探测重点实验室伙伴实验室澳门519020

等离子体波的空间分布在木星磁层高能电子动力学过程中起着重要的作用.现有大多数对木星磁层哨声波的观测仅限于|λ|≤15°的磁纬范围内,但是最新的JUNO卫星WAVES仪器提供的波动数据使得更高纬度、更广区域范围内的等离子体波动分布研... 详细信息

等离子体波的空间分布在木星磁层高能电子动力学过程中起着重要的作用.现有大多数对木星磁层哨声波的观测仅限于|λ|≤15°的磁纬范围内,但是最新的JUNO卫星WAVES仪器提供的波动数据使得更高纬度、更广区域范围内的等离子体波动分布研究成为可能.本文通过对JUNO卫星WAVES仪器数据进行分析处理,详细研究了木星磁层哨声波的空间分布特性.观测表明,存在位于高LJ、高磁纬的木星磁层哨声波,它们广泛分布于距木星中心距离35～75个木星半径、磁纬为|λ|≤30°的空间区域.分析研究发现,WAVES仪器观测的木星磁层哨声波幅度一般为几个pT,远小于地球磁层哨声波的强度.木星磁层哨声波幅会随着LJ的增大缓慢增加,也会随着磁纬的减小趋向平缓变化.基于以上观测事实,本文利用指数幂函数分别拟合得到木星磁层哨声波幅随LJ和磁纬变化的经验模型.该模型将有助于精确理解哨声波对木星磁层高能电子动力学过程的重要影响.

关键词：木星磁层 JUNO卫星哨声波统计分析

基于AKEBONO哨声波参数的内辐射带高能电子扩散模拟

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计算物理 2017年第3期34卷 335-344页

作者：罗旭东牛胜利左应红陶应龙西北核技术研究所西安710024

为能准确地模拟内辐射带中哨声波对高能电子扩散损失的影响,基于内辐射带AKEBONO哨声波参数统计模型,及随纬度分布的背景冷等离子体密度模型,对引起电子扩散损失的大气分子,空间等离子体嘶声、闪电激发的哨声、人工激发的甚低频三类哨声... 详细信息

为能准确地模拟内辐射带中哨声波对高能电子扩散损失的影响,基于内辐射带AKEBONO哨声波参数统计模型,及随纬度分布的背景冷等离子体密度模型,对引起电子扩散损失的大气分子,空间等离子体嘶声、闪电激发的哨声、人工激发的甚低频三类哨声波,利用准线性扩散理论,计算1.4≤L≤2.0区域的不同能量电子,受到库仑碰撞和波粒回旋共振相互作用的弹跳周期平均赤道投掷角扩散系数,分析不同作用机制、不同类哨声波、不同能量、不同磁壳参数等对辐射带高能电子扩散损失的影响.结果表明:在赤道面损失锥角附近,高能电子主要受到库仑碰撞作用而扩散;在赤道投掷角接近90°附近区域,等离子体嘶声和闪电激发的哨声是引起扩散的主要因素;内辐射带电子主要受到甚低频电磁波波粒回旋共振扩散影响;扩散系数对高能电子能量及其所处磁壳参数比较敏感,通常,高能电子的能量或所处磁壳参数越大,扩散系数越大.

关键词： AKEBONO模型哨声波扩散系数波粒回旋共振

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损失锥电子速度分布激发的哨声波

空间科学学报 2009年第4期29卷 402-408页

作者：周立辉陆全明郭俊王水中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学院空间科学与应用研究中心空间天气学国家重点实验室青岛科技大学数理学院

利用一维粒子模拟方法研究了损失锥电子速度分布激发的哨声波非线性演化过程,并与双麦克斯韦电子分布激发哨声波的情况进行了比较。结果表明,这两种情况下,在线性增长阶段哨声波的主导频率(能量最集中的一个频率)是一样的,波动的激发使... 详细信息

利用一维粒子模拟方法研究了损失锥电子速度分布激发的哨声波非线性演化过程,并与双麦克斯韦电子分布激发哨声波的情况进行了比较。结果表明,这两种情况下,在线性增长阶段哨声波的主导频率(能量最集中的一个频率)是一样的,波动的激发使得平行于背景磁场方向的电子温度有所提高。比较而言,在损失锥分布情况下,哨声波具有主导频率的波模可较早地被激发,而在线性增长阶段,哨声波的能量更倾向于集中在高频(短波长)波段。部分粒子被散射到损失锥中,而使损失锥分布得以补充。本文还研究了不同各向异性分布和磁场强度条件下的激发过程。

关键词：粒子模拟损失锥分布哨声波

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磁层中哨声波与电子的相互作用

空间科学学报 1992年第4期12卷 279-286页

作者：胡雄张训械中国科学院武汉物理研究所 430072

哨声波与磁层中电子的非线性相互作用,导致电子投掷角降低,沉降到低电离层,引起局部电离增强,而诱发Trimpi效应。本文讨论波-粒子相互作用的过程,并利用超粒子法进行了计算机模拟。计算结果指出共振不仅与电子的速度有关,而且与电子初... 详细信息

哨声波与磁层中电子的非线性相互作用,导致电子投掷角降低,沉降到低电离层,引起局部电离增强,而诱发Trimpi效应。本文讨论波-粒子相互作用的过程,并利用超粒子法进行了计算机模拟。计算结果指出共振不仅与电子的速度有关,而且与电子初始拉莫尔相位角有关;计算得到了相互作用时共振电子相位聚焦效应、非共振电子相位聚束效应及电子速度-相位空间中的不均匀振荡等一些结果。同时,也给出了波-电子相互作用引起的沉降电子能量通量随时间的变化和沉降电子的能量分布。

关键词：哨声波波粒相互作用 Trimpi效应

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磁场重联中的哨声波与Hall效应

空间科学学报 2008年第2期28卷 114-122页

作者：丘琪金曙平中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

数值研究Hall电流效应对于重联动力学特征及波动特性的影响.结果表明,具有强Hall效应的算例,重联出流区张角大,重联率高.对于不同Hall效应的算例,应用快速傅里叶变换(FFT),将平面外磁场By分量和(x,z)平面内的速度分量vx,vz位于给定点的... 详细信息

数值研究Hall电流效应对于重联动力学特征及波动特性的影响.结果表明,具有强Hall效应的算例,重联出流区张角大,重联率高.对于不同Hall效应的算例,应用快速傅里叶变换(FFT),将平面外磁场By分量和(x,z)平面内的速度分量vx,vz位于给定点的时间序列转换为功率谱,并对电场E采用最小方差分析法,确定波的传播方向与偏振特性.研究发现,在强Hall效应的算例中,磁分界线附近存在具有典型特征的哨声波, Hall效应减弱,则波动信号减弱.上述结果表明, Hall电流效应对重联动力学特征具有重要影响,是产生哨声波和快速重联率的关键因素;此外,对于强Hall效应的算例,磁分界线附近哨声波幅度与平面内场向电流Jp间存在正相关关系,它从另一个侧面展示了哨声波与Hall效应间的重要联系.

关键词：磁场重联哨声波 Hall效应

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伴随磁场重联哨声波的观测与统计分析

武汉大学学报（理学版） 2007年第1期53卷 110-114页

作者：刘琨邓晓华李世友袁志刚沈韦华周猛武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

利用GEOTAIL卫星探测得到的磁场、粒子和波的数据，通过观测伴随着磁场重联的哨声波、静电孤立波、高频静电调制波等波，统计分析了地球磁尾伴随重联过程的哨声波的频率、空间位置分布等特性．结果表明：伴随磁场重联的哨声波，其频率... 详细信息

利用GEOTAIL卫星探测得到的磁场、粒子和波的数据，通过观测伴随着磁场重联的哨声波、静电孤立波、高频静电调制波等波，统计分析了地球磁尾伴随重联过程的哨声波的频率、空间位置分布等特性．结果表明：伴随磁场重联的哨声波，其频率在10～500Hz之间，在磁尾主要分布于等离子体片及其边界层．通过卫星观测结果证实：在导向磁场By较小时（By〈7nT），哨声波在磁场重联过程中起到重要的调制作用，从观测上证实了理论预测和计算机模拟结果．

关键词：哨声波磁场重联等离子体片边界层波粒相互作用

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太阳耀斑中电子被哨声波随机加速的一个例证

紫金山天文台台刊 1994年第3期13卷 247-250页

作者：姚金兴于兴凤

The observation data of solar microwave. HX ray and Gamma ray bursts during April 27, 1981 (0800-0840 UT) are analysed in detail. It is found that these spectrum variation can be explained by electron stochastic accel... 详细信息

关键词：耀斑电子哨声波随机加速

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弱纵向外电场对磁化等离子体中哨声波的影响

电子科学学刊 1989年第4期11卷 378-384页

作者：李芳中国科学院电子学研究所

本文以等离子体动力论为基础讨论存在纵向外电场时磁化等离子体的哨声波。由于外电场的影响,等离子体偏离平衡态。取电子稳态分布函数为局域的麦克斯韦分布,用沿无扰轨道积分方法求出系统的介电张量,并分别用介电张量的厄米部份和反厄... 详细信息

本文以等离子体动力论为基础讨论存在纵向外电场时磁化等离子体的哨声波。由于外电场的影响,等离子体偏离平衡态。取电子稳态分布函数为局域的麦克斯韦分布,用沿无扰轨道积分方法求出系统的介电张量,并分别用介电张量的厄米部份和反厄米部份分析哨声的色散关系和增长率。对于波矢在以电场方向为轴顶角为2θ_c锥角范围内的哨声,外电场的作用使波增长;波矢在此锥角范围之外,外电场的作用使其衰减。波的增长率随频率增高而增大,随波矢倾角增大而减小。ω_e>Q_e时,波矢与外电场平行对应的最大增长率与等离子体密度成正比,与磁场强度成反比。文中还给出了以电离层F层作背景参数的数值计算结果。

关键词：等离子体哨声波纵向电场增长率