本文關(guān)鍵詞：地球內(nèi)磁層中波粒相互作用的模擬和觀測研究

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【摘要】：內(nèi)磁層中捕獲有大量不同能量的帶電粒子,存在著多種不同頻率的等離子體波動(dòng)。波粒相互作用對(duì)于內(nèi)磁層中等離子體波動(dòng)的激發(fā)以及帶電粒子的動(dòng)力學(xué)演化均有著極為重要的意義。本論文主要從準(zhǔn)線性理論模擬、試驗(yàn)粒子模擬以及觀測資料分析三個(gè)方面,對(duì)內(nèi)磁層中的一種重要的波粒相互作用——回旋共振進(jìn)行全面的分析。 在第一章中,我們介紹了地球內(nèi)磁層中的帶電粒子成分和主要等離子體波動(dòng),闡述了波粒相互作用的概念和意義。 在第二章中,我們采用了完整的多成分冷等離子體色散關(guān)系,.建立了一個(gè)全新的準(zhǔn)線性擴(kuò)散系數(shù)模型。該模型能夠計(jì)算冷等離子體波動(dòng)與任意帶電粒子的回旋共振的擴(kuò)散系數(shù)。我們分析了多種典型波模對(duì)輻射帶電子以及環(huán)電流質(zhì)子的作用,詳細(xì)研究了不同中心頻率的快磁聲波對(duì)輻射帶電子的加速效果。 在第三章中,我們建立了一個(gè)描述輻射帶電子和環(huán)電流質(zhì)子與單色平行傳播的電磁離子回旋波共振特性的試驗(yàn)粒子模型。我們分析了在大振幅的回旋波作用下電子和質(zhì)子表現(xiàn)出的三種非線性機(jī)制的特征,對(duì)比研究了試驗(yàn)粒子模型輸運(yùn)系數(shù)與準(zhǔn)線性輸運(yùn)系數(shù),強(qiáng)調(diào)了非線性作用的顯著影響。 在第四章中,我們介紹了范艾倫探測器和電磁波動(dòng)分析方法。我們利用范艾倫探測器數(shù)據(jù)首次觀測證實(shí)了等離子層外嘶聲波的起源,并通過準(zhǔn)線性理論首次定量分析了等離子層外嘶聲波對(duì)輻射帶電子的損失作用。 在第五章中,我們總結(jié)了我們所采用的研究方法和所取得的研究結(jié)果,并展望了未來的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P318
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 內(nèi)磁層帶電粒子成分和運(yùn)動(dòng)11-20
• 1.1.1 等離子體層12-13
• 1.1.2 環(huán)電流13-15
• 1.1.3 范艾倫輻射帶15-16
• 1.1.4 帶電粒子的周期性運(yùn)動(dòng)16-20
• 1.2 內(nèi)磁層主要等離子體波動(dòng)20-25
• 1.2.1 電磁離子回旋波22
• 1.2.2 快磁聲波22-23
• 1.2.3 哨聲模嘶聲波23-24
• 1.2.4 哨聲模合聲波24-25
• 1.3 波粒相互作用的概念及其在內(nèi)磁層中的意義25-27
• 第二章 準(zhǔn)線性波粒相互作用27-49
• 2.1 引言27-28
• 2.2 擴(kuò)散系數(shù)表達(dá)式28-33
• 2.2.1 波動(dòng)的頻率和法向角分布29-30
• 2.2.2 局地?cái)U(kuò)散系數(shù)30-32
• 2.2.3 彈跳平均32
• 2.2.4 物理意義32-33
• 2.3 典型算例33-40
• 2.3.1 哨聲模合聲波34-35
• 2.3.2 哨聲模嘶聲波35-37
• 2.3.3 電磁離子回旋波37-40
• 2.4 快磁聲波的加速作用對(duì)于中心頻率的依賴40-48
• 2.4.1 研究背景40-42
• 2.4.2 擴(kuò)散系數(shù)42-46
• 2.4.3 電子相空間密度的演化46-48
• 2.5 小結(jié)48-49
• 第三章 非線性波粒相互作用49-81
• 3.1 引言49-50
• 3.2 基本方法50-52
• 3.3 電磁離子回旋波與輻射帶電子共振52-73
• 3.3.1 基本方程52-53
• 3.3.2 理論分析53-57
• 3.3.3 三種典型的非線性作用57-59
• 3.3.4 初始緯度的依賴關(guān)系59-63
• 3.3.5 輸運(yùn)系數(shù)63-73
• 3.4 電磁離子回旋波與環(huán)電流質(zhì)子共振73-78
• 3.4.1 定性分析73-74
• 3.4.2 典型非線性機(jī)制74-78
• 3.5 小結(jié)78-81
• 第四章 內(nèi)磁層波動(dòng)觀測81-95
• 4.1 引言81
• 4.2 范艾倫探測器81-84
• 4.2.1 ECT儀器82-83
• 4.2.2 EFW儀器83
• 4.2.3 EMFISIS儀器83-84
• 4.3 分析方法84-87
• 4.3.1 傅立葉變換84-85
• 4.3.2 奇異值分解方法85-87
• 4.4 等離子體層外嘶聲波的起源和作用87-94
• 4.4.1 研究背景87-88
• 4.4.2 觀測數(shù)據(jù)88-89
• 4.4.3 等離子體層外嘶聲波起源的證據(jù)89-92
• 4.4.4 輻射帶電子的投擲角散射92-94
• 4.5 小結(jié)94-95
• 第五章 總結(jié)和展望95-99
• 參考文獻(xiàn)99-119
• 致謝119-121
• 個(gè)人簡歷121-123

【共引文獻(xiàn)】

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