Origin of electron acceleration in the radiation belts of Earth, Jupiter and Saturn

地球、木星和土星辐射带中电子加速的起源

基本信息

  • 批准号:
    ST/I001727/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2012 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Electron acceleration inside planetary and astrophysical magnetic fields is a major unresolved scientific question. At the Earth, intense electromagnetic waves at frequencies of a few kiloHertz are very effective in accelerating electrons up to relativistic energies via resonant wave-particle interactions. These acceleration mechanisms have only recently been recognised as major processes for forming the Earth's outer Van Allen radiation belt and have spurred new satellite missions such as NASA's Radiation Belt Storms Probes (RBSP), and proposed missions by Canada (ORBITALS) and Japan (ERG) to test these ideas. Intense electromagnetic waves are also observed inside the magnetic fields of Jupiter and Saturn and are strong enough to cause electron acceleration on a timescale comparable to that for transport. This suggests that resonant electron acceleration could be important for all planetary radiation belts. The aim of this proposal is to test the hypothesis that resonant wave-particle interactions are a major electron acceleration process at Earth, Jupiter and Saturn, and play a major role in the formation of radiation belts at these planets. The research will leave a legacy of understanding that will last long after the completion of the project, develop computer models that will be of direct use to the space insurance, satellite construction, and satellite service industries, and provide training for a young scientist.
行星和天体物理磁场中的电子加速是一个尚未解决的重大科学问题。在地球上,频率为几千赫兹的强烈电磁波通过共振波粒相互作用,可以非常有效地将电子加速到相对论能量。这些加速机制直到最近才被认为是形成地球外范艾伦辐射带的主要过程,并刺激了新的卫星任务,如美国宇航局的辐射带风暴探测器(RBSP),以及加拿大(ORBITALS)和日本(ERG)提出的任务来测试这些想法。在木星和土星的磁场中也观察到强烈的电磁波,其强度足以在与传输相当的时间尺度上引起电子加速。这表明共振电子加速可能对所有行星辐射带都很重要。这一提议的目的是验证共振波粒相互作用是地球、木星和土星上主要的电子加速过程的假设,并在这些行星上形成辐射带中发挥重要作用。该研究将在项目完成后留下长期的理解遗产,开发将直接用于空间保险、卫星建设和卫星服务行业的计算机模型,并为年轻科学家提供培训。

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)
Electron acceleration at Jupiter: input from cyclotron-resonant interaction with whistler-mode chorus waves
  • DOI:
    10.5194/angeo-31-1619-2013
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    E. Woodfield;R. Horne;S. Glauert;J. Menietti;Y. Shprits
  • 通讯作者:
    E. Woodfield;R. Horne;S. Glauert;J. Menietti;Y. Shprits
Survey analysis of chorus intensity at Saturn
Trapping and acceleration of upflowing ionospheric electrons in the magnetosphere by electrostatic electron cyclotron harmonic waves
  • DOI:
    10.1002/2014gl062406
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    R. Horne
  • 通讯作者:
    R. Horne
The origin of Jupiter's outer radiation belt
Chorus, ECH, and Z mode emissions observed at Jupiter and Saturn and possible electron acceleration
  • DOI:
    10.1029/2012ja018187
  • 发表时间:
    2012-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Menietti;Y. Shprits;R. Horne;E. Woodfield;G. Hospodarsky;D. Gurnett
  • 通讯作者:
    J. Menietti;Y. Shprits;R. Horne;E. Woodfield;G. Hospodarsky;D. Gurnett
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Richard Horne
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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