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    空間中心在超低頻波對范艾倫外輻射帶影響研究中取得進展

    發布時間:2020/7/10編輯:Ma Liang 人氣:3148

      【阿儀網 實驗室動態】早期的衛星探索發現,環繞地球周圍存在兩個能捕獲帶電粒子的輻射帶,即范·艾倫輻射帶。范·艾倫輻射帶主要由地磁場捕獲的高達幾兆電子伏電子以及高達幾百兆電子伏質子形成,分為內輻射帶和外輻射帶。太陽風和地球磁層相互作用會影響范·艾倫輻射帶的電子和質子特性,對衛星和載人航天等空間飛行器產生危害。當前研究對輻射帶內相對論電子變化機制尚不清楚,圍繞該方向的研究一直是空間物理的前沿和熱點課題。

      中國科學院南美空間天氣實驗室博士后利賈·阿爾維斯·達席爾瓦(Ligia Alves da Silva),中方導師空間天氣學國家重點實驗室研究員王赤、史建魁,聯合巴西國家空間研究院利維亞·里貝羅等研究人員,利用范·艾倫探測器的相對論電子-質子望遠鏡、先進成分探測器衛星搭載的磁場實驗和太陽風電子質子和阿爾法粒子監測儀、國際極光地磁效應監測儀等儀器數據,并結合THEMIS衛星探測,分析研究太陽風高速流事件期間超低頻(Ultralow Frequency-ULF)波對范·艾倫輻射帶的作用。

      該研究分析了高速度和低密度太陽風與地球磁層的相互作用,結果顯示在此次太陽風高速流事件期間,大量的太陽風輸運到磁層,進而產生對輻射帶的影響,磁層頂磁重聯是這次事件中能量傳輸的主要機制;根據范·艾倫探針衛星數據分析,研究了超低頻波的功率譜密度,利用經驗模型估計了超低頻波的徑向擴散系數,量化了超低頻波對輻射帶全球性恢復的作用;根據約束電子運動的μ,K和L*參數函數計算了相空間密度(PhSD),通過檢查PhSD與L*的徑向梯度,確定了在外輻射帶電子通量整體恢復過程中ULF波驅動的向內徑向擴散的動力學機制。

      為研究太陽風高速流期間ULF波驅動的徑向擴散對電子通量的增強作用,該研究根據2014年9月高速低密度太陽風流通過時范艾倫探針衛星的數據,對通過前后的情況進行比對分析,估算出ULF波功率譜密度(PSD),研究了被激發的ULF波對外輻射帶強度和極化模式的影響。分析結果表明,范·艾倫輻射帶的恢復,與高速流之前的特性,以及持續的亞暴活動的發生相吻合。

      該研究還根據地基和空間衛星的觀測數據,結合磁流體動力學(MHD)模擬,研究了ULF波徑向擴散。結果表明,隨著外輻射帶中電子通量的逐漸增加,ULF波活動性隨之增強,并從較高的L殼層擴散到較低的L殼層。MHD模擬結果與在磁尾中觀察到的ULF波活動性相吻合,這些觀測結果與經驗模型相符,在太陽風高速流后輻射帶全球性恢復期的相空間密度計算結果也與觀測相一致。

    微信號:ayiwangapp17

    (來源: 中國科學院科技產業網 )

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