電漿層Plume中EMIC波的特徵及相應波粒相互作用的研究

《電漿層Plume中EMIC波的特徵及相應波粒相互作用的研究》是依託武漢大學，由袁志剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電漿層Plume中EMIC波的特徵及相應波粒相互作用的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁志剛
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

本項目以電漿層Plume區EMIC波的激發和傳播特性及所導致的電離層不均勻體結構及動力學特徵為主要研究內容。通過波動的複色散分析與 Cluster衛星觀測Plume區的EMIC事件分析相結合，比較Cluster多顆衛星觀測的EMIC波的頻譜和極化特徵，從而獲得EMIC波在Plume激發源區的增長特性。同時得到在傳播過程中通過特徵頻率對應的區域波模的轉化特性，並與EMIC波的射線及全波解傳播理論相比較，從而揭示出EMIC波在傳播過程中波粒相互作用的物理機制。通過IMAGE衛星的FUV極光與GPS TEC、數字測高儀的電離層觀測相結合，研究由電漿層Plume區EMIC波所導致沉降的環電流高能離子對電離層電子密度改變的特徵。研究結果有助於揭示電漿層Plume區EMIC波動相關的波粒相互作用以及電漿層-環電流-電離層系統的物質與能量耦合機制。

結題摘要

電磁離子迴旋波（EMIC）在內磁層動力學及內磁層-電離層耦合中具有重要的作用。對其特性及相應的波粒相互作用的研究是當今空間物理的熱點課題。本項目利用衛星與地面的聯合觀測，研究了電漿層及其羽狀結構（Plume）區電磁離子迴旋（EMIC）波的特性及相應的波粒相互作用。主要的研究研究內容：在電漿層頂及其Plume區電磁離子迴旋波（EMIC）的空間分布特徵、EMIC波與內磁層電漿波粒相互作用、由波粒相互作用導致沉降的高能粒子的電離層效應。本研究項目取得了一系列突出的研究成果：獲得了電漿層Plume中EMIC波及ELF 嘶聲的強度與電漿密度的關係以及由此波粒相互作用導致的高能沉降粒子的空間分布特性，獲得了電漿層Plume中沉降環電流粒子的電離層效應以及對無線電波傳播的影響；獲得了電漿層Plume中EMIC波散射輻射帶高能電子的觀測證據；獲得電漿層中EMIC波的空間分布及其散射輻射帶電子對太陽活動的回響特徵。獲得了電漿層Plume中EMIC波加熱冷電子的觀測證據及加熱源區，揭示了產生亞極光區穩定的極光紅弧的物理機制。首次在電漿層頂外偏離磁赤道處發現了氧離子迴旋諧波，獲得了氧離子迴旋諧波的波動特徵。首次在電漿層頂發現了熱氦離子對平行傳播的EMIC波的調製。揭示電漿嘶聲引起的高能電子沉降在電離層吸收探測儀觀測印記。研究成果多次被國際權威雜誌《JGR》遴選為最受歡迎的論文（Most Popular Article）。以上研究結果對揭示內磁層-電離層系統的物質及能量的耦合特徵具有重要的意義。