《地球磁層中磁聲波的激發及其對帶電粒子的作用》是依託中國科學技術大學，由高新亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：地球磁層中磁聲波的激發及其對帶電粒子的作用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高新亮
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁聲波是地球內磁層中一種普遍存在的甚低頻電磁信號，其在地球輻射帶相對論電子的演化過程中扮演重要的角色。近些年的高解析度的衛星觀測結果發現，磁聲波既可以以質子迴旋頻率的高階諧波的分立譜形式存在，又可以呈現出寬頻段的連續譜的形態。此外，衛星觀測的統計結果還發現，較高頻諧波和較低頻諧波具有不同的性質。本項目擬採用THEMIS衛星和Van Allen Probe衛星的觀測數據，線性理論，和粒子模擬方法，來研究地球磁層中的磁聲波的不同頻譜結構的形成機制，磁場不均勻性對磁聲波激發的影響，以及磁聲波對地球磁層中離子和電子的作用。這個研究將會促進我們對磁聲波的激發和演化的深入理解。
結題摘要
磁聲波（即離子Bernstein波）是地球磁層中重要的電漿波動，能夠加速和散射輻射帶的高能電子。傳統觀點認為磁聲波具有間斷的波譜形態，並且位於質子迴旋頻率的諧波。但是，最新的衛星（范艾倫探測器）數據顯示，磁聲波有時會呈現連續的波譜形態。此外，磁層中還會看到極低頻的磁聲波，這些波動不能夠被線性理論來解釋。這意味著我們對磁聲波的認識仍然存在很大的不足。另外，在地球偶極子場位型下的磁聲波的激發和傳播是怎樣的，這都是我們要研究的問題。本人與合作者聯合一維全粒子模擬程式和線性理論模型，深入探究調控磁聲波波譜形態的物理機制。我們提出，當磁聲波的增長率超過一定閾值時，不同諧波之間將會合併成連續的波譜。不僅如此，傳播角較小的磁聲波更容易呈現連續的波譜結構。我們還發現，在磁聲波激發的過程中，背景冷質子在垂直磁場方向上被加熱，而冷電子能夠在平行方向上被加速。此外，本人還利用了二維模擬程式，實現了極低頻的磁聲波的激發，其主要是通過較高頻磁聲波的波波耦合來實現的。在均勻背景磁場的全粒子模擬程式基礎上，本人與合作者開發了二維曲線坐標的全粒子模擬程式，並且首次實現了偶極子場下的磁聲波的激發、傳播、以及對背景冷電漿的加熱。我們的研究成果成功的解釋了磁層中磁聲波的波譜特徵，為深入理解磁聲波和電漿相互作用提供了理論支持。
