地球磁层右旋低频电磁波的色散关系与共振特性研究
发布时间：2020-05-30 15:40
【摘要】：快磁声波是广泛存在于空间等离子体中的一种右旋低频电磁波,其频率高于质子回旋频率,低于低混杂频率,不同于磁流体力学意义上的快磁声波,一般分布在磁赤道面附近±10°以内L = 2-9的区域,在远离磁赤道面的区域,快磁声波的出现几率和强度都非常低。近年来的观测和数值模拟表明,快磁声波能够有效的影响辐射带高能带电粒子的动态过程:在不同的磁层条件下,快磁声波既有可能将外辐射带高能电子从约十万电子伏特加速到几百万电子伏特,又有可能导致辐射带高能电子的投掷角扩散损失,还能导致几千电子伏特能量质子的投掷角扩散,使其快速沉降到大气层并形成质子极光。因此,快磁声波的不稳定性、传播特性及全球分布特征已引起越来越多研究者的兴趣。本文主要针对三种不同的等离子体空间环境以及两种特殊的等离子体成分比,初步分析了 Stix参数D,S的数值以及其正负取向对折射率的影响,然后在两种不同的计算方法下(完整色散关系和高密度近似色散关系)具体计算了快磁声波的色散曲线以及最小共振能量曲线。我们发现了快磁声波色散关系的一个特点:当等离子背景参数ρ≥1时,两种计算关系下的色散曲线几乎一致,随着波频的增大,折射率μ缓慢下降。而当ρ≤0.1时,高密度近似情况下折射率μ随着波的传播角度θ的增高几乎没有任何的变化,而在完整色散关系下,折射率μ不仅随地磁活动的增强而逐渐增大,而且随着传播角度的增大折射率μ的增幅也越来越大。这说明斜传播的快磁声波在高密度近似情况下不能很好的适应较高的地磁活动,这一点发现是不同于单离子等离子体中的快磁声波的。说明等离子体空间环境是决定快磁声波的色散特性的一个重要因素。然后我们详细计算分析了 H+、He+和O+三种离子的最小共振能量曲线特征。计算表明,这三种离子的最小共振能量曲线在相同的环境下变化趋势基本一致,只是具体的最小共振能量数值上有着明显的差异。但对于其变化趋势分析来说:当ρ = 1,ρ=1 时,对于共振阶数-2≤n≤2,所有波段的最小共振能量曲线随波频增加而平缓上升,说明在很宽的波频范围内都存在快磁声波的最小共振能量,但是随着传播角度的增大,又会慢慢出现平缓下降的趋势,尤其是在当ρ = 0.1时,最小共振能量的数值从104 MeV数量级别可迅速降到几个,而且在此波频范围内甚至看不到高密度近似情况下的最小共振能量,说明在这种情况下如果用高密度近似情况下的色散关系来计算最小共振能量会带来很大的误差。
【图文】：
图１．１地球磁层的基本结构（摘自逡逑ｈｔｔｐ：／／ｓｐａｃｅ．ｒｉｃｅ．ｅｄｕ／ＩＭＡＧＥ／ｌｉｖｅｆｒｏｍ／５＿ｍａｇｎｅｔｏｓｐｈｅｒｅ．ｊｐｇ）逡逑太阳风被认为是电导率无限大的磁流体，磁流体经过地球时在地表周围形成丫等离子体区域，该片区域由地球磁场控制，我们称之为地球磁层￣。磁暴现象是一磁场大幅度剧烈扰动的现象，在以往的研[偸分校腥颂岢觥扒惶濉闭飧龈拍睿鎏粢吲缟涑龅母叩嫉缧粤Ｗ恿靼纬梢桓龀渎说壤胱犹宓牟⒈桓吣芰Ｆ帘蔚那惶澹郏玻荨Ｔ缭冢保梗担鼓晔保牵铮欤渚吞岢隽苏飧龃挪愕母拍睿比灰彩窃谘械谝淮翁岢觥２还嗣窃谡庖郧捌涫狄布壕鲜恫⒘私獾搅似浣峁梗皇遣惶丝涨坏慕峁沟降资欠獗招缘幕故强判缘摹５贝挪憬峁贡冉衔榷ㄊ保舴缍沟厍虼懦〈叛估此凳瞧胶獾模停幔颍簦罹驮冢保梗担蹦昀谜飧隼砺垡谰萑ス浪悖啊币唬
本文编号：2688344
【图文】：
图１．１地球磁层的基本结构（摘自逡逑ｈｔｔｐ：／／ｓｐａｃｅ．ｒｉｃｅ．ｅｄｕ／ＩＭＡＧＥ／ｌｉｖｅｆｒｏｍ／５＿ｍａｇｎｅｔｏｓｐｈｅｒｅ．ｊｐｇ）逡逑太阳风被认为是电导率无限大的磁流体，磁流体经过地球时在地表周围形成丫等离子体区域，该片区域由地球磁场控制，我们称之为地球磁层￣。磁暴现象是一磁场大幅度剧烈扰动的现象，在以往的研[偸分校腥颂岢觥扒惶濉闭飧龈拍睿鎏粢吲缟涑龅母叩嫉缧粤Ｗ恿靼纬梢桓龀渎说壤胱犹宓牟⒈桓吣芰Ｆ帘蔚那惶澹郏玻荨Ｔ缭冢保梗担鼓晔保牵铮欤渚吞岢隽苏飧龃挪愕母拍睿比灰彩窃谘械谝淮翁岢觥２还嗣窃谡庖郧捌涫狄布壕鲜恫⒘私獾搅似浣峁梗皇遣惶丝涨坏慕峁沟降资欠獗招缘幕故强判缘摹５贝挪憬峁贡冉衔榷ㄊ保舴缍沟厍虼懦〈叛估此凳瞧胶獾模停幔颍簦罹驮冢保梗担蹦昀谜飧隼砺垡谰萑ス浪悖啊币唬
本文编号：2688344
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/2688344.html
最近更新
教材专著
