地球辐射带动态变化和辐射带粒子快速加速  

作　　者：宗秋刚[1,2] 袁憧憬[1] 王永福[1] 苏振鹏[3] 

机构地区：[1]北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所,北京100871 [2]中国科学院空间天气学国家重点实验室,北京100190 [3]中国科学院基础等离子体物理重点实验室,中国科技大学地球和空间科学学院,合肥230026

出　　处：《中国科学：地球科学》2013年第6期951-975,共25页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家重点实验室专项基金;国家重点基础研究发展计划(编号:2012CB825603)资助

摘　　要：通过SAMPEX卫星的观测,定量地研究了在CME和CIR磁暴期间1.5～6.0MeV"杀手"电子的通量分布的变化.发现外辐射带的内、外边界都可以被随着L壳指数衰减的函数很好地拟合出来.另外,本文根据这一指数衰减函数和由此得到的动态的外辐射带内、外边界改进了RBC指数的计算,并由此得到CME磁暴有可能比CIR磁暴产生更多的相对论电子.辐射带物理模型STEERB基于三维的Fokker-Planck方程实现,包含局地波粒相互作用、径向扩散和绝热输运等物理过程.由于数值格式的限制,以往的辐射带模型均没有引入局地波粒相互作用相关的交叉扩散项.STEERB模型的对比实验显示,交叉扩散项的忽略能够导致电子通量被高估5倍甚至几个数量级.这个结果说明,交叉扩散项对于辐射带电子通量的准确评估具有重要意义.以往的辐射带物理模型常常采用固定的偶极磁场,忽略了背景磁场变化引起的绝热过程.STEERB模型则采用了时变的背景磁场,同时引入绝热和非绝热过程.对比实验结果显示,绝热输运过程能够显著地影响辐射带电子通量的演化.行星际激波与磁层的相互作用能够在内磁层激发的ULF波;激发的极性模的ULF波会造成"杀手"电子的快速加速过程.极向模和环向模ULF波对漂移-共振加速的作用在不同L值区域有所不同.环向模ULF波对能量电子的加速在L值较大的区域(外磁层)较为重要,而在L值较小的区域(内磁层),极向模ULF波则对能量电子的加速起主要作用.

关 键 词：辐射带 “杀手电子” CME磁暴 CIR磁暴 波粒相互作用 ULF波 VLF波 

分 类 号：P353[天文地球—空间物理学]