伴随等离子体密度下降的磁声波与辐射带电子的波粒相互作用及其散射效应

发布时间：2021-12-31 09:05

　　利用范阿伦卫星的高质量观测数据,我们报道了伴随等离子体密度下降的磁声波现象.通过选取分别发生于2013年7月26日（事件A）和2013年9月19日（事件B）的两个相应事件进行细致分析,我们开展试验粒子模拟计算了磁声波对辐射带电子的散射系数,并求解二维福克-普朗克扩散方程量化了磁声波散射导致的辐射带电子动态变化.结果表明,事件A中的磁声波的散射作用主要发生于投掷角范围为60°～80°、能量范围为20～200keV的辐射带电子,而事件B中的磁声波的散射作用主要发生于投掷角范围为50°～80°、能量范围为20～400keV的辐射带电子;两个事件中的磁声波均能导致辐射带电子的蝴蝶状投掷角分布,但是由于事件B的磁声波幅度更强,形成的电子蝴蝶状分布更明显. 

【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(06)北大核心EISCICSCD

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【部分图文】：

范阿伦B卫星2013年7月26日的等离子体波的观测结果

图1 范阿伦B卫星2013年7月26日的等离子体波的观测结果图3（a—e）在MS波的影响下，相应时间内电子PSD(Phase Space Density，相空间密度）的二维演化图；（f—i）在L=4.2处，模拟电子PSD（实线）在（f）Δt=3h;(g）Δt=6h;(h）Δt=12h;(i）Δt=24h的演化图，虚线表示初始电子PSD

图2 在磁声波的影响下，电子的投掷角、交叉（投掷角，动量）、动量扩散系数（从左到右：〈Dαα〉，〈|Dαp|〉，〈Dpp〉）随赤道投掷角（αeq）和电子动能Ek变化的二维图利用与事件A同样的方法计算事件B的弹跳平均电子散射系数．图5是在磁声波的影响下，电子的投掷角、交叉（投掷角，动量）、动量扩散系数（从左到右：〈Dαα〉，〈|Dαp|〉，〈Dpp〉）随赤道投掷角（αeq）和电子动能Ek变化的二维图．从图5中我们能够看到朗道共振和弹跳共振对电子的联合散射效果比较明显．图5a中电子的投掷角扩散系数的范围在10-9～10-5s-1，最大值出现在投掷角范围为70°～80°，能级范围为80～200keV．在较低投掷角范围投掷角散射系数非常小，仅为～10-8s-1，说明该磁声波也不能导致电子损失．图5c显示的动量扩散系数比投掷角扩散系数小，所以前者对电子的散射作用是弱于后者的．结合图5a—5c的结果，可以认为该事件中的磁声波能导致电子的加速．通过朗道共振，磁声波能驱动能量范围在20～400keV、投掷角范围在50°～80°之间的电子发生散射作用．与事件A相比，事件B中的磁声波产生的散射作用具有更宽的共振区间．


本文编号：3559986