高频嘶声波的全球分布特性及其对辐射带电子的效应研究
发布日期：2020-12-28
典型的嘶声波频率分布在200-1000Hz之间，并且不随背景磁场变化。近期的研究表明 [He et al., 2019]，亚暴期间注入的~keV电子能在等离子体层中激发频率高达10 kHz的嘶声波。研究这种局地激发的高频嘶声波的全球分布特性及其对辐射带动态演化的影响对辐射带物理模型的构建及完善具有重要的意义。
近日，本实验室何兆国和俞江副教授研究团队对此关键问题进行了系统的研究，其成果发表在空间物理权威期刊Journal of Geophysical Research: Space Physics上 [He et al., 2020a and 2020b]。通过对Van Allen Probes的卫星数据进行统计分析，结果表明上述局地产生的高频嘶声更多的出现在晨侧前至昏侧的等离子体层内，其频率随背景磁场的增强而提高，其波幅随亚暴指数的增大而增强。在强亚暴期间，此种波动可产生于内等离子体层（L<3）处。
图一：高频嘶声波的全球分布特性
通过获取其波动的分布特性及其波谱参数，研究团队基于准线性波粒子相互作用理论，对高频嘶声波散射辐射带电子进行了数值模拟研究。结果表明高频嘶声波对70度附近投掷角的高能电子具有较好的散射作用，但不能对其产生有效的相空间密度减小；然而，在典型嘶声和高频嘶声的综合作用下，高能电子的相空间密度能产生明显且迅速的减小（两天内下降一个数量级）。此结果表明多种波模共同作用过程是辐射带电子演化的重要机制。
图二：典型嘶声和高频嘶声作用下的高能电子随时间的演化
参考文献：
- Zhaoguo He, Lunjin Chen, et al,. Local generation of high frequency plasmaspheric hiss observed by Van Allen Probes, Geophys. Res. Lett., https://doi.org/10.1029/2018GL081578, 2019.
- Zhaoguo He, Jiang Yu, et al,. Statistical study on locally generated high-frequency plasmaspheric hiss and its effect on suprathermal electrons: Van Allen Probes observation and quasi-linear simulation. J. Geophys. Res: Space Physics, https://doi.org/10.1029/2020JA028526, 2020.
- Zhaoguo He, Qi Yan, et al,. Precipitation Loss of Radiation Belt Electrons by Two‐band Plasmaspheric Hiss Waves. J. Geophys. Res: Space Physics, https://doi.org/10.1029/2020JA028157, 2020.
