辐射带电子投掷角分布演化研究

发布时间：2023-05-19 23:11

　　范·艾伦辐射带包含大量被地球磁场捕获的高能电子,这些电子可造成多种卫星故障,甚至对在轨航天员的健康构成威胁。受多种加速、损失和输运过程的影响,辐射带电子通量经常发生剧烈变化。投掷角是描述带电粒子在磁场中运动的一个基本参数,研究电子投掷角分布对于理解辐射带动力学演化具有重要意义。辐射带中的等离子体波能够与电子发生共振相互作用,作用强度与投掷角相关,这些作用能够高效地改变电子投掷角分布。本论文主要研究波-粒相互作用对辐射带高能电子投掷角分布演化的影响。在本论文第一章,我们首先简要描述了地球内磁层的结构,然后介绍了带电粒子在地球磁场中的运动,继而叙述了电子投掷角分布的相关内容,包括投掷角分布按形态的分类,投掷角分布的数学描述方法,投掷角分布在空间上的分布特征以及空间天气条件对分布的影响。最后还介绍了哨声波和磁声波的特征及它们在辐射带中的分布。本论文第二章主要讨论哨声模合声波对外辐射带高能电子投掷角分布演化的作用。利用Van Allen Probes数据,我们研究了两个合声波与电子相互作用的观测事例。第一个事例中,电子投掷角分布在初始时刻呈高斯型,并在合声波的作用下逐渐演化为接近平顶型分布。第...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 地球磁层
        1.1.1 等离子体层
        1.1.2 环电流
        1.1.3 辐射带
    1.2 带电粒子在地磁场中的运动
        1.2.1 回旋运动
        1.2.2 弹跳运动
        1.2.3 漂移运动
    1.3 辐射带中的电子投掷角分布
        1.3.1 投掷角分布的类型
        1.3.2 投掷角分布的描述
        1.3.3 全球电子投掷角分布规律
    1.4 辐射带中的等离子体波
        1.4.1 哨声模合声波
        1.4.2 哨声模嘶声波
        1.4.3 闪电激发哨声波
        1.4.4 磁声波
    1.5 本论文研究内容
第2章 合声波对外辐射带电子投掷角分布演化的作用
    2.1 引言
    2.2 事例研究之一: 高斯型分布的平坦化
        2.2.1 事件总览
        2.2.2 对通量演化的分析
        2.2.3 合声波的分布
        2.2.4 物理模型
        2.2.5 参数选取
        2.2.6 数值模拟
    2.3 事例研究之二: 蝴蝶型分布的平坦化
        2.3.1 事件观测与分析
        2.3.2 蝴蝶型分布的形成和平坦化
        2.3.3 等离子体波的观测
        2.3.4 物理模型
        2.3.5 参数选取
        2.3.6 数值模拟
    2.4 小结与讨论
第3章 磁声波对槽区电子投掷角分布演化的作用
    3.1 引言
    3.2 观测事例分析:蝴蝶型分布与波的关联
    3.3 统计方法
    3.4 统计结果
        3.4.1 蝴蝶指数的全球分布规律
        3.4.2 波与地磁活动的关联
        3.4.3 电子蝴蝶型分布与地磁活动的相关性
        3.4.4 电子蝴蝶型分布与波的相关性
        3.4.5 不同投掷角分布的出现概率
        3.4.6 不同电子能道的统计结果比较
        3.4.7 不同磁壳的统计结果比较
    3.5 小结与讨论
第4章 总结
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3820066