地球辐射带内磁声波的波粒相互作用研究
结题报告
批准号:
41704162
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
付松
依托单位:
学科分类:
D0411.空间物理学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹兴、项正、邹正洋、花漫
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
磁声波是地球磁层内一种重要的准线性极化波模,其频率分布在质子回旋频率到低混杂频率之间,空间主要分布在磁赤道附近。不同于辐射带内其他几种主要波动,磁声波的传播方向主要是垂直于地球背景磁场传播。现有研究表明,磁声波与辐射带带电粒子存在着丰富的波粒相互作用,磁声波影响高能电子的主要物理机制包括:朗道共振,transit-time 效应以及弹跳共振这三种方式;磁声波影响环电流质子的主要物理机制包括:回旋共振和transit-time 效应两种方式。 磁声波能通过以上几种物理过程同时改变带电粒子的投掷角和能量扩散系数。. 本项目主要依靠试验粒子数值方法来统一研究磁声波与辐射带带电粒子的波粒相互作用,给出磁声波波粒相互作用的完整物理图像,并尝试使用理论和模拟结果来解释卫星观测的磁声波物理现象。
英文摘要
Magnetosonic (MS) waves are an important quasi-linearly polarized wave mode in the Earth's magnetosphere. Various In situ observations have shown that MS waves occur at frequencies between the proton cyclotron frequency (fcp) and the lower hybrid frequency (fLH), while MS waves are also found to be predominantly distributed with of the geomagnetic equator. MS waves have a nearly perpendicular propagating direction to the background magnetic field, which is quite different from other wave modes in Earth’s radiation belt. The significance of MS waves to the dynamics of magnetospheric particles has been comprehensively advanced in recent years: MS waves can affect energetic electrons by Landau resonance, transit-time effect and bounce resonance; while MS waves can influence ring current protons by cyclotron resonance and transit-time effect. Pitch angle diffusion coefficients and energy diffusion coefficients of particles could be modified by mechanism mentioned above. . We apply the test particle simulation for studying the wave-particle interaction between MS waves and charged particles in Earth's Radiation Belt. The results of theory analysis and numerical simulation will be used to explain the satellite observation results related on MS waves.
磁声波是地球内磁层中的重要电磁波动,能够通过波粒相互作用影响辐射带带电粒子的动力学过程,对于理解辐射带粒子的通量变化有着重要意义。. 通过建立模型和分析VAP卫星数据,本项目分别研究了磁声波对辐射带电子和环电流质子的波粒相互作用以及相关物理机制。. 我们发现,(1) 磁声波能够通过朗道共振、弹跳共振和通过时间效应等多种机制同时影响电子,且多种机制之间存在相互竞争并在扩散效果之外产生额外的对流效应,所产生的净扩散系数比单一机制预期的扩散系数要低一个数量级以上。进一步对比模拟和观测结果发现,磁声波能够使辐射带电子产生投掷角蝴蝶状分布,该作用在磁层顶外的低密度区尤其重要;(2) 磁声波能够通过多阶回旋共振和通过时间效应来加速环电流质子,尤其是对高投掷角质子有着重要影响,该加速过程对于磁层顶外的质子分布函数变化非常重要。. 我们的理论分析、数值模拟和观测统计结果表明,内磁层中的磁声波能够显著影响辐射带带电粒子的通量变化,尤其是对辐射带电子的蝴蝶状分布产生和环电流质子的加速过程,有着重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3847/1538-4357/abd2b3
发表时间:2021
期刊:The Astrophysical Journal
影响因子:--
作者:Fu Song;Ge Yasong
通讯作者:Ge Yasong
DOI:10.1029/2019gl082032
发表时间:2019-04
期刊:Geophysical Research Letters
影响因子:5.2
作者:B. Ni;He Huang;Wenxun Zhang;X. Gu;Hong Zhao;Xinlin Li;D. Baker;S. Fu;Z. Xiang;Xing Cao
通讯作者:B. Ni;He Huang;Wenxun Zhang;X. Gu;Hong Zhao;Xinlin Li;D. Baker;S. Fu;Z. Xiang;Xing Cao
Combined Scattering of Radiation Belt Electrons Caused by Landau and Bounce Resonant Interactions With Magnetosonic Waves
朗道和弹跳共振与磁声波相互作用引起的辐射带电子的联合散射
DOI:10.1029/2019gl084438
发表时间:2019-09-24
期刊:GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
影响因子:5.2
作者:Fu, Song;Ni, Binbin;Gu, Xudong
通讯作者:Gu, Xudong
Resonant Scattering of Near-Equatorially Mirroring Electrons by Landau Resonance With H+ Band EMIC Waves
H 波段 EMIC 波朗道共振导致近赤道镜像电子的共振散射
DOI:10.1029/2018gl079718
发表时间:2018
期刊:Geophysical Research Letters
影响因子:5.2
作者:Song Fu;Binbin Ni;Yuequn Lou;Jacob Bortnik;Yasong Ge;Xin Tao;Xing Cao;Xudong Gu;Zheng Xiang;Wenxun Zhang;Yang Zhang;Qi Wang
通讯作者:Qi Wang
DOI:10.6038/cjg2020n0414
发表时间:2020
期刊:Chinese Journal of Geophysics
影响因子:--
作者:Liu Zeyuan;Ni Binbin;Fu Song;Xiang Zheng;Guo Jianguang;Cao Xing;Gu Xudong;Yi Juan;Guo Yingjie;Guo Deyu;Wang Jingzhi
通讯作者:Wang Jingzhi
辐射带超相对论电子加速与损失过程的多机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    付松
  • 依托单位:
基于三维试验粒子模拟的电磁离子回旋波对辐射带电子的散射机制研究
  • 批准号:
    41974186
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    付松
  • 依托单位:
国内基金
海外基金