利用非线性波增长理论研究内磁层中的上升调电磁波动
发布时间：2023-04-04 01:57
内磁层中存在各种等离子体波,主要有电磁离子回旋波、合声波和嘶声波等。它们能与空间带电粒子发生共振相互作用,导致带电粒子发生投掷角散射和能量变化。波粒相互作用是造成内磁层辐射带动态演化的重要物理机制,因此有必要对各种等离子体波的激发过程进行深入研究。本文利用RBSP卫星最新观测数据,系统调查了地球辐射带中具有上升调特征的电磁离子回旋波、合声波和嘶声波事件,并利用三种波对应的非线性波增长模型分别计算了特征波的激发过程。我们首次对RBSP卫星观测到的罕见的氦波段上升调电磁离子回旋波进行了非线性波增长模拟。模拟结果与卫星观测值具有很好的一致性,表明上升调电磁离子回旋波是在磁赤道附近激发产生的。还对较少出现在等离子体层外的电磁离子回旋波事件进行了分析,计算结果表明该事件是在卫星当地激发的。另外,卫星观测数据表明上升调电磁离子回旋波的激发往往伴随较高通量的几keV至几十keV的90o投掷角能量质子和100 eV以下的低能量质子。上升调合声波激发时,同时存在着大量的垂直温度大于平行温度的热电子,表明波动是由温度各向异性的热电子所激发。计算发现上升调合声波对MeV高能电子的加速效...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 地球磁层概述
1.1.1 磁层顶、磁鞘和磁尾
1.1.2 等离子体层
1.1.3 等离子体幔
1.1.4 极尖区
1.1.5 环电流区域
1.1.6 辐射带
1.2 等离子体波
1.2.1 电磁离子回旋波
1.2.2 合声波
1.2.3 嘶声波
1.3 辐射带中带电粒子的运动
1.3.1 单粒子轨道理论
1.3.2 磁流体力学理论和动理学理论
1.3.3 损失锥
1.4 研究历史与现状
1.5 本文的研究内容与安排
1.5.1 本文的研究内容
1.5.2 内容安排
第二章 数据来源与计算模型
2.1 RBSP卫星
2.1.1 EFW仪器
2.1.2 ECT仪器
2.1.3 EMFISIS仪器
2.1.4 RBSPICE仪器
2.1.5 RPS仪器
2.2 傅里叶变换
2.2.1 连续傅里叶变换
2.2.2 离散傅里叶变换
2.2.3 快速傅里叶变换
2.3 上升调波增长理论
2.3.1 合声波的非线性波增长理论
2.3.2 电磁离子回旋波的非线性波增长理论
2.3.3 嘶声波的非线性波增长理论
2.3.4 反向波振荡器模型
第三章 上升调电磁离子回旋波的卫星观测和非线性波增长模拟
3.1 引言
3.1.1 观测事件综述
3.1.2 计算方法
3.2 事件一：等离子体层内的电磁离子回旋波
3.2.1 卫星观测
3.2.2 非线性波增长模拟
3.3 事件二：等离子体层顶边界层中的电磁离子回旋波
3.3.1 卫星观测
3.3.2 非线性波增长模拟
3.4 事件三：等离子体层顶外的电磁离子回旋波
3.4.1 卫星观测
3.4.2 非线性波增长模拟
3.5 小结
第四章 上升调合声波的卫星观测和非线性波增长模拟
4.1 引言
4.1.1 观测事件综述
4.1.2 计算方法
4.2 事件一：强磁暴期间的日侧合声波
4.2.1 卫星观测和非线性波增长模拟
4.2.2 BWO模型计算结果
4.2.3 合声波对电子的加速
4.3 事件二：非磁暴期间的夜侧合声波
4.3.1 卫星观测和非线性波增长模拟
4.3.2 BWO模型计算结果
4.3.3 合声波对电子的加速
4.4 事件三：弱磁暴期间的夜侧合声波
4.4.1 卫星观测和非线性波增长模拟
4.4.2 BWO模型计算结果
4.4.3 合声波对电子的加速
4.5 小结
第五章 上升调和下降调嘶声波的卫星观测和非线性波增长模拟
5.1 引言
5.2 卫星观测
5.3 非线性波增长模拟
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 不足与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3781563
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 地球磁层概述
1.1.1 磁层顶、磁鞘和磁尾
1.1.2 等离子体层
1.1.3 等离子体幔
1.1.4 极尖区
1.1.5 环电流区域
1.1.6 辐射带
1.2 等离子体波
1.2.1 电磁离子回旋波
1.2.2 合声波
1.2.3 嘶声波
1.3 辐射带中带电粒子的运动
1.3.1 单粒子轨道理论
1.3.2 磁流体力学理论和动理学理论
1.3.3 损失锥
1.4 研究历史与现状
1.5 本文的研究内容与安排
1.5.1 本文的研究内容
1.5.2 内容安排
第二章 数据来源与计算模型
2.1 RBSP卫星
2.1.1 EFW仪器
2.1.2 ECT仪器
2.1.3 EMFISIS仪器
2.1.4 RBSPICE仪器
2.1.5 RPS仪器
2.2 傅里叶变换
2.2.1 连续傅里叶变换
2.2.2 离散傅里叶变换
2.2.3 快速傅里叶变换
2.3 上升调波增长理论
2.3.1 合声波的非线性波增长理论
2.3.2 电磁离子回旋波的非线性波增长理论
2.3.3 嘶声波的非线性波增长理论
2.3.4 反向波振荡器模型
第三章 上升调电磁离子回旋波的卫星观测和非线性波增长模拟
3.1 引言
3.1.1 观测事件综述
3.1.2 计算方法
3.2 事件一：等离子体层内的电磁离子回旋波
3.2.1 卫星观测
3.2.2 非线性波增长模拟
3.3 事件二：等离子体层顶边界层中的电磁离子回旋波
3.3.1 卫星观测
3.3.2 非线性波增长模拟
3.4 事件三：等离子体层顶外的电磁离子回旋波
3.4.1 卫星观测
3.4.2 非线性波增长模拟
3.5 小结
第四章 上升调合声波的卫星观测和非线性波增长模拟
4.1 引言
4.1.1 观测事件综述
4.1.2 计算方法
4.2 事件一：强磁暴期间的日侧合声波
4.2.1 卫星观测和非线性波增长模拟
4.2.2 BWO模型计算结果
4.2.3 合声波对电子的加速
4.3 事件二：非磁暴期间的夜侧合声波
4.3.1 卫星观测和非线性波增长模拟
4.3.2 BWO模型计算结果
4.3.3 合声波对电子的加速
4.4 事件三：弱磁暴期间的夜侧合声波
4.4.1 卫星观测和非线性波增长模拟
4.4.2 BWO模型计算结果
4.4.3 合声波对电子的加速
4.5 小结
第五章 上升调和下降调嘶声波的卫星观测和非线性波增长模拟
5.1 引言
5.2 卫星观测
5.3 非线性波增长模拟
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 不足与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3781563
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3781563.html
