The Photoelectron‐Driven Upper Hybrid Instability as the Cause of 150‐km Echoes
The Photoelectron‐Driven Upper Hybrid Instability as the Cause of 150‐km Echoes
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光电子驱动的上层混合不稳定性是 150 公里回波的原因
DOI：
10.1029/2020gl087391
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发表时间：
2020
影响因子：
5.2
通讯作者：
Dimant, Yakov S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Longley, William J.;Oppenheim, Meers M.;Pedatella, Nick M.;Dimant, Yakov S.
150 公里回波是赤道雷达观察到的强烈、相干回波，看起来接近垂直于地球磁场。一天的观察显示出明显的项链图案，回声从日出时的 170 公里下降到中午的 130 公里，然后再次上升并在一夜之间消失。本文表明，上层混合不稳定性会通过逆朗道阻尼将光电子能转化为等离子体波能。使用 WACCM-X 模拟的参数，一天内的上部混合波增长率显示出几乎相同的项链模式，正增长率带遵循等离子体频率的轮廓。没有回波的高度小间隙可以通过热电子朗道阻尼不稳定性来解释，其中上限混合频率是陀螺频率的倍数。这一理论提供了一种机制，可能在解决 150 公里回波起源的长期谜团中发挥着至关重要的作用。
150 kilometer echoes are strong, coherent echoes observed by equatorial radars looking close to perpendicular to Earth's magnetic field. Observations over a day show a distinct necklace pattern with echoes descending from 170 km at sunrise to 130 km at noon, before rising again and disappearing overnight. This paper shows that the upper hybrid instability will convert photoelectron energy into plasma wave energy through inverse Landau damping. Using parameters from a WACCM‐X simulation, the upper hybrid wave growth rates over a day show a nearly identical necklace pattern, with bands of positive growth rate following contours of the plasma frequency. Small gaps in altitude with no echoes are explained by thermal electrons Landau damping the instability where the upper hybrid frequency is a multiple of the gyrofrequency. This theory provides a mechanism that likely plays a crucial role in solving a long‐standing mystery on the origin of 150‐km echoes.
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