【摘要】：利用人工地面站發(fā)射VLF電磁波來(lái)加速輻射帶電子沉降是空間物理研究的熱門(mén)課題。本文利用DEMETER衛(wèi)星的電場(chǎng)探測(cè)器(ICE)和高能粒子探測(cè)器(IDP)的數(shù)據(jù)(2005-2009),首次對(duì)地面基站NTS發(fā)射的兩種不同頻率帶寬的電磁波在空間分布的特征進(jìn)行了研究,該電磁波中心頻率值均為18.6kHz,頻率帶寬分別為80Hz和200Hz。根據(jù)NTS電磁波兩種成分的開(kāi)關(guān)機(jī)特點(diǎn),把NTS信號(hào)分為(ON, HALF, OFF)三種類(lèi)型,采用歸一化的ON-OFF方法去除復(fù)雜本底,對(duì)電磁波的功率譜進(jìn)行了詳細(xì)的分析。本文首次研究NTS電磁波的寬、窄兩種成分引起的沉降電子(簡(jiǎn)稱(chēng)NTS電子)的特征,給出兩種NTS電磁波成分引起的沉降電子的顯著性分布。NTS電磁波可以引起沉降區(qū)域電子通量出現(xiàn)5-10倍漲高,NTS電子分布最顯著的磁殼層位于L=1.8-2.2,而電子能量最集中的能區(qū)在100-400keV。一方面分別從準(zhǔn)線(xiàn)性理論和試驗(yàn)粒子理論來(lái)研究高能電子和磁層等離子體波的共振相互作用�；跍�(zhǔn)線(xiàn)性理論,對(duì)投擲角散射系數(shù),混合散射系數(shù)和能量散射系數(shù)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)共振散射系數(shù)的大小取決于與之共振的波的頻率的大小、帶寬、波角、電子在赤道的投擲角、電子的能量以及其所在的磁殼層和緯度。其中心頻率的大小決定了在特定的磁殼層與之發(fā)生波粒共振相互作用的電子能量大小,波的帶寬越大,與之發(fā)生共振的電子能量的范圍也相應(yīng)變大,但與其對(duì)應(yīng)的電子投擲角散射率變小。散射率還與平均振幅的平方成正比,電子的損失的周期與電磁波的能量成反比,由此,我們可以通過(guò)調(diào)整VLF波的振幅大小來(lái)提高沉降輻射帶電子的效率。另一方面研究了發(fā)生共振作用的NTS電子能量與電磁波頻率、L值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于試驗(yàn)粒子理論模型,當(dāng)取L=2時(shí),中心頻率為18.6kHz,半波帶寬約80Hz,影響到的沉降電子的能量范圍在140～150keV,與準(zhǔn)線(xiàn)性理論算出的電子共振能量131.5keV相接近。并用將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行交叉比對(duì),當(dāng)固定中心頻率為18.6kHz時(shí),用電子的耦合能量隨L值的變化圖像與NTS電子帶能譜的信噪比圖進(jìn)行對(duì)照,其共振能量與L值的分布趨勢(shì)基本一致。說(shuō)明NTS基站激發(fā)的電磁波引起了高能粒子的沉降和擾動(dòng),可以用空間波粒相互作用理論來(lái)解釋。這為以后觀(guān)測(cè)地基人工VLF電磁波發(fā)射與電離層擾動(dòng)之間的關(guān)系研究提供了有利的證據(jù)和理論支持。
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P353
【圖文】：

第一絕熱不變量與粒子的回旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)，要求磁場(chǎng)變化的時(shí)間特征量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粒子的逡逑回旋周期，并且磁場(chǎng)變化的空間尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于繞回旋中也運(yùn)動(dòng)的拉莫半徑［１０］。帶電粒子逡逑在磁場(chǎng)中做回旋運(yùn)動(dòng)如圖１－３，就等效于電流的一個(gè)巧合的回路，其中＾為拉莫爾半徑，Ｒ逡逑為回旋運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)中也，ｒ?yàn)榱Ｗ铀矔r(shí)位置，其磁矩為逡逑Ｍ邋－—ｊｎｐ＾邋－邋ＰN逡逑Ｃ邐ＩｍＢｙ邋ｙ逡逑其中ｃ為光速，ｙ為電流，／？為拉莫爾半徑，ｒ?yàn)橄鄬?duì)論因子，顯然不考慮相對(duì)論效應(yīng)逡逑的條件下Ａ／，／／是相等的。逡逑３逡逑

一周后可Ｗ回到相同的磁力線(xiàn)上。逡逑圖１－４．非軸對(duì)稱(chēng)場(chǎng)的粒子彈跳運(yùn)動(dòng)逡逑假如磁場(chǎng)是非對(duì)稱(chēng)場(chǎng)，粒子在其中的運(yùn)動(dòng)情況如圖１－４，邋一個(gè)粒子開(kāi)始時(shí)在區(qū)域１中逡逑沿著磁力線(xiàn)在南北半球的兩個(gè)磁鏡點(diǎn)之間來(lái)回彈跳，下一個(gè)周期它可能漂移到區(qū)域２中，逡逑接著又可能返回區(qū)域１中。在每一條經(jīng)度上不是只有一條路徑能滿(mǎn)足Ｊ不變量，而是因?yàn)殄义希跺义?

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本文編號(hào)：2726806