Collaborative Research: GEM--Multi-harmonic Whistler Waves, Their Origin and Contribution to Electron Scattering

合作研究:GEM——多谐波惠斯勒波、它们的起源及其对电子散射的贡献

基本信息

  • 批准号:
    2026680
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Multi-harmonic whistler waves are capable of scattering and accelerating electrons to high speeds in the Earth’s inner magnetosphere and other plasma environments. Understanding the origins of these waves and how they interact with electrons is important for forecasting and predicting space weather and its effects on sensitive systems such as satellites and space craft. The project supports three early career scientists and undergraduate research opportunities.There are three main objectives to this project: 1) What plasma parameters determine the possibility and rate of the whistler wave energy cascade to multi-harmonic frequencies of the electrostatic component? 2) What plasma parameters determine the possibility and rate of the whistler wave energy cascade to multi-harmonic frequencies of the electromagnetic components? 3) How does the whistler wave energy cascade to higher frequencies influence the efficiency of whistler waves in accelerating electrons? This will be accomplished by analysis of multi-harmonic whistler wave measurements from the Van Allen Probes and the Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms mission in the Earth’s inner magnetosphere and by the Magnetospheric Multiscale Mission in the day-side magnetopause reconnection. Spacecraft observations will be combined with numerical simulations (multi-fluid magnetohydrodynamic code) of whistler wave steepening and test-particle simulations of electron interaction with these whistler waves.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
多谐波哨声波能够在地球的内磁层和其他等离子体环境中散射和加速电子到高速。了解这些波的起源以及它们如何与电子相互作用,对于预报和预测空间天气及其对卫星和航天器等敏感系统的影响非常重要。该项目支持三名早期职业科学家和本科生的研究机会。该项目有三个主要目标:1)什么等离子体参数决定哨声波能量级联到静电分量的多谐波频率的可能性和速率?2)什么等离子体参数决定哨声波能量级联到电磁分量的多谐波频率的可能性和速率?3)如何哨声波能量级联到更高的频率影响哨声波在加速电子的效率?这将通过分析来自货车艾伦探测器的多谐波哨声波测量值和地球内磁层亚暴使命期间事件和大尺度相互作用的时间历史以及磁层多尺度使命在昼侧磁层顶重联中的时间历史来完成。航天器观测将与哨声波变陡的数值模拟(多流体磁流体动力学代码)和电子与这些哨声波相互作用的试验粒子模拟相结合。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Double Layers in the Earth's Bow Shock
  • DOI:
    10.1029/2022gl101348
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Jie Sun;I. Vasko;S. Bale;Rachel Wang;F. Mozer
  • 通讯作者:
    Jie Sun;I. Vasko;S. Bale;Rachel Wang;F. Mozer
Multisatellite Observations of Ion Holes in the Earth's Plasma Sheet
地球等离子体片中离子空穴的多卫星观测
  • DOI:
    10.1029/2022gl097919
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang, R.;Vasko, I. Y.;Artemyev, A. V.;Holley, L. C.;Kamaletdinov, S. R.;Lotekar, A.;Mozer, F. S.
  • 通讯作者:
    Mozer, F. S.
Kinetic-scale Current Sheets in the Solar Wind at 1 au: Scale-dependent Properties and Critical Current Density
  • DOI:
    10.3847/2041-8213/ac4fc4
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    I. Vasko;K. Alimov;T. Phan;S. Bale;Forrest Mozer;A. Artemyev
  • 通讯作者:
    I. Vasko;K. Alimov;T. Phan;S. Bale;Forrest Mozer;A. Artemyev
Spacecraft Observations and Theoretical Understanding of Slow Electron Holes
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.127.165101
  • 发表时间:
    2021-10-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Kamaletdinov, Sergey R.;Hutchinson, Ian H.;Mozer, Forrest
  • 通讯作者:
    Mozer, Forrest
Realistic Electron Diffusion Rates and Lifetimes Due to Scattering by Electron Holes
  • DOI:
    10.1029/2021ja029380
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yangyang Shen;I. Vasko;A. Artemyev;D. Malaspina;X. Chu;V. Angelopoulos;Xiao‐jia Zhang
  • 通讯作者:
    Yangyang Shen;I. Vasko;A. Artemyev;D. Malaspina;X. Chu;V. Angelopoulos;Xiao‐jia Zhang
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    Donald L. Hampton
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  • 通讯作者:
    M. Tsutsui

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  • 资助金额:
    $ 27万
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知道了