地球内磁层中等离子体波动的观测及动理学激发机制研究

发布时间：2024-02-20 18:02

　　日地系统中的绝大多数空间都充满着等离子体。等离子体波是空间等离子体中固有的特征现象,其在日地系统的能量和物质交换过程中起着重要作用:一方面,等离子体波自身就是能量携带者,随着其传播到各个区域,能量便可实现跨区域传输;另一方面,等离子体波既可以吸收粒子能量实现自身的增长,也可以将能量传递给地球磁层中的粒子,导致地球辐射带粒子通量增加,并可能对人造卫星造成损害,还可以将磁层中的粒子沉降到大气层,形成极光。地球磁层中充满着各种各样的等离子体波,其中电磁离子回旋波、快速磁声波、哨声波(包括嘶声波、合声波及带状哨声波等)是常见且重要的几种。这些等离子体波在空间中的分布是怎么样的?这些波动是怎么激发出来的?在激发过程中又有哪些因素起着主导作用?激发之后对粒子会产生什么影响?随着载有更先进仪器设备的卫星上天,是否发现已知波动的新特征?是否发现理论上预知但还未被观测证实的波动?甚至发现未知的波动?这些新发现的波动是可以用已知理论解释,还是需要新的理论机制?这些都是空间和实验等离子体科学家们需要回答的问题。基于Van Allen Probes和Magnetospheric Multiscale卫星观测数...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２等离子体层动态演化示意图（Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ?２００６）??

的密度要低很多。在地磁宁静期间，等离子体层的基本轮廓（也就是等离子层顶??的位置）由共转电场和对流电场主导产生，而且因为此时的对流电场较弱，所以??等离子体层的位形基本是各向均匀的（如图１．２ａ所示）。当地磁活动较为活跃时，??磁层对流电场增强，等离子体层外围粒子被剥蚀，并在对流....

图１．３环电流在磁暴期间的演化

需要对Ｄｓｔ指数进行一定的修正（Ｅｂｉｈａｒａ?ａｎｄ?Ｅｊｉｒｉ?２００２）。??环电流的产生源于磁层对流过程，因而环电流与地磁环境变化息息相关，尤??其是地磁暴。图１．３展示的是环电流在一次磁暴期间（１９９７年４月１０日－１６日）??的演化过程。其中，第一行展示的是修正后的Ｄ....

图１．?４地球辖射带示意图??（Ｃｒｅｄｉｔ：?Ｊｏｈｎｓ?Ｈｏｐｋｉｎｓ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?Ａｐｐｌｉｅｄ?Ｐｈｙｓｉｃｓ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）??

ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ?ｗａｖｅｓ，?ＥＭＩＣ?ｗａｖｅｓ）矛卩磁层赤道噪声（ｍａｇｎｅｔｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ?ｎｏｉｓｅ）??等。等离子体波在磁层中的作用，除了可以通过自身传播实现能量的跨区域传输??之外，还可以通过波－粒相互作用影响内磁层能量和粒子的演化过程。图....

图１．５内磁层等离子体波分布示意图（Ｔｈｏｒｎｅ?２０１０）??

?ｆＶＯＪ５５ｔ??ｗａｖｅ?ｓｐｅｃｉｍｌ?ｉｎｌｅｎｓｉｔｙ?（Ｖ２ｍ?＊Ｈｚ?Ｓ??图１．６内磁层中常见甚低频波动的频谱图（Ｍｅｒｅｄｉｔｈ?ｅｔａｌ．，?２００４）??９??

本文编号：3904365