【摘要】：快磁聲波是廣泛存在于空間等離子體中的一種右旋低頻電磁波,其頻率高于質(zhì)子回旋頻率,低于低混雜頻率,不同于磁流體力學(xué)意義上的快磁聲波,一般分布在磁赤道面附近±10°以內(nèi)L = 2-9的區(qū)域,在遠(yuǎn)離磁赤道面的區(qū)域,快磁聲波的出現(xiàn)幾率和強(qiáng)度都非常低。近年來的觀測和數(shù)值模擬表明,快磁聲波能夠有效的影響輻射帶高能帶電粒子的動態(tài)過程:在不同的磁層條件下,快磁聲波既有可能將外輻射帶高能電子從約十萬電子伏特加速到幾百萬電子伏特,又有可能導(dǎo)致輻射帶高能電子的投擲角擴(kuò)散損失,還能導(dǎo)致幾千電子伏特能量質(zhì)子的投擲角擴(kuò)散,使其快速沉降到大氣層并形成質(zhì)子極光。因此,快磁聲波的不穩(wěn)定性、傳播特性及全球分布特征已引起越來越多研究者的興趣。本文主要針對三種不同的等離子體空間環(huán)境以及兩種特殊的等離子體成分比,初步分析了 Stix參數(shù)D,S的數(shù)值以及其正負(fù)取向?qū)φ凵渎实挠绊?然后在兩種不同的計(jì)算方法下(完整色散關(guān)系和高密度近似色散關(guān)系)具體計(jì)算了快磁聲波的色散曲線以及最小共振能量曲線。我們發(fā)現(xiàn)了快磁聲波色散關(guān)系的一個(gè)特點(diǎn):當(dāng)?shù)入x子背景參數(shù)ρ≥1時(shí),兩種計(jì)算關(guān)系下的色散曲線幾乎一致,隨著波頻的增大,折射率μ緩慢下降。而當(dāng)ρ≤0.1時(shí),高密度近似情況下折射率μ隨著波的傳播角度θ的增高幾乎沒有任何的變化,而在完整色散關(guān)系下,折射率μ不僅隨地磁活動的增強(qiáng)而逐漸增大,而且隨著傳播角度的增大折射率μ的增幅也越來越大。這說明斜傳播的快磁聲波在高密度近似情況下不能很好的適應(yīng)較高的地磁活動,這一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)是不同于單離子等離子體中的快磁聲波的。說明等離子體空間環(huán)境是決定快磁聲波的色散特性的一個(gè)重要因素。然后我們詳細(xì)計(jì)算分析了 H+、He+和O+三種離子的最小共振能量曲線特征。計(jì)算表明,這三種離子的最小共振能量曲線在相同的環(huán)境下變化趨勢基本一致,只是具體的最小共振能量數(shù)值上有著明顯的差異。但對于其變化趨勢分析來說:當(dāng)ρ = 1,ρ=1 時(shí),對于共振階數(shù)-2≤n≤2,所有波段的最小共振能量曲線隨波頻增加而平緩上升,說明在很寬的波頻范圍內(nèi)都存在快磁聲波的最小共振能量,但是隨著傳播角度的增大,又會慢慢出現(xiàn)平緩下降的趨勢,尤其是在當(dāng)ρ = 0.1時(shí),最小共振能量的數(shù)值從104 MeV數(shù)量級別可迅速降到幾個(gè),而且在此波頻范圍內(nèi)甚至看不到高密度近似情況下的最小共振能量,說明在這種情況下如果用高密度近似情況下的色散關(guān)系來計(jì)算最小共振能量會帶來很大的誤差。
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圖１．１地球磁層的基本結(jié)構(gòu)（摘自逡逑ｈｔｔｐ：／／ｓｐａｃｅ．ｒｉｃｅ．ｅｄｕ／ＩＭＡＧＥ／ｌｉｖｅｆｒｏｍ／５＿ｍａｇｎｅｔｏｓｐｈｅｒｅ．ｊｐｇ）逡逑太陽風(fēng)被認(rèn)為是電導(dǎo)率無限大的磁流體，磁流體經(jīng)過地球時(shí)在地表周圍形成丫等離子體區(qū)域，該片區(qū)域由地球磁場控制，我們稱之為地球磁層￣。磁暴現(xiàn)象是一磁場大幅度劇烈擾動的現(xiàn)象，在以往的研[偸分�，曾有软炨出“腔体￠]飧齦拍�，，出太阳耀斑趴c涑齙母叩嫉縲粵Ｗ恿靼緯梢桓齔瀆說壤胱猶宓牟⒈桓吣芰Ｆ簾蔚那惶澹郟玻蕁Ｔ繚冢保梗擔(dān)鼓曄保牽錚歟渚吞岢雋蘇飧齟挪愕母拍�，当然也矢`諮械諞淮翁岢�。策�嗣竊謖庖鄖捌涫狄布壕鮮恫⒘私獾攪似浣峁梗皇遣惶絲漲壞慕峁溝降資欠獗招緣幕故強(qiáng)判緣�。地惻层结关暼姐暼定时，太阳肪E溝厙虼懦〈叛估此凳瞧膠獾模停幔潁簦罹馱冢保梗擔(dān)蹦昀謎飧隼礪垡讕萑ス浪悖啊幣唬

本文編號：2688344