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亚暴电子注入导致地球外辐射带的快速增强:多点观测研究
[ 录入者:admin | 时间:2016-11-24 18:23:33 | 作者:汤朝灵 | 来源: | 浏览:731次 ]

亚暴电子注入对于地球外辐射带的演化是非常重要。在亚暴期间,低能的等离子体片电子(10s keV)很容易被注入到内磁层。由于这些电子投掷角的各向异性可以激发低频的哨声模合声波,因此它们被称为地球外辐射带“源电子”。同时,合声波可以和亚暴注入电子(~100 keV)发生回旋共振,从而将这些“种子电子”加速到相对论电子能段(~ 1 MeV)。合声波驱动的局地电子加速是地球外辐射带相对论电子增强最重要的机制之一。亚暴电子注入不仅提供了加速过程中的合声波(“源电子”),而且还提供了加速过程所需要的“种子电子”。

 

过去的研究已经表明,合声波驱动的局地电子加速是地球外辐射带相对论电子主要的源。但是,“种子电子”加速到相对论电子能段一般需要大于12 小时。一些研究也表明,亚暴电子的直接注入也可能是同步卫星轨道处(L ~ 6.6相对论电子的源,其可以直接导致相对论电子通量的快速增强。由此可见,地球外辐射带相对论电子的“源”、亚暴电子注入是否能导致外辐射带快速增强,目前还不是很清楚。

 

在本项研究中,我们对2013816日的一次亚暴电子注入事件进行了多点卫星观测研究。在亚暴期间,近地磁尾出现了300 keV电子同步卫星轨道处也出现非常强的电子注入。而位于外辐射带区域的RBSP-A卫星,观测到了L* ~ 5.41.8 MeV电子的相空间密度在一个小时内增加了一个数量级,这是亚暴电子直接注入导致的(如下图所示)。




RBSP-A卫星还观测到了,外辐射带核心区域(L* ~ 4.7)的相对论电子相空间密度在两个小时内有很大的增强。这可能和增强的亚暴电子注入以及随后局地电子加速有关。来自于亚暴电子注入的高能电子(~ 300 keV)能在12个小时内被合声波加速到相对论电子能段,这必将引起研究外辐射带波动理论的科学家们广泛关注和兴趣。多点观测研究为增强的亚暴电子注入可以导致地球外辐射带MeV电子的快速增强提供了重要的观测依据。

 

本项研究主要是山东大学空间科学研究院、University of New HampshireLos Alamos National Laboratory中国科学技术大学、University of Colorado BoulderThe Aerospace CorporationUniversity of Minnesota等科研人员合作完成。该项研究得到了国家自然科学基金、科技部973项目和山东省自然科学基金的资助。相关研究结果已正式被J. Geophys. Res.-Space Physics正式接受,并将于近期发表[Chaoling TANG, J.-C. Zhang, G. D. Reeves, Z. P. Su, D. N. Baker, H. E. Spence, H. O. Funsten, J. B. Blake, and J. R. Wygant (2016),  Prompt enhancement of the Earth's outer radiation belt due to substorm electron injections, J. Geophys. Res. Space Physics, in press]

 

非常感谢中科院空间中心戴磊博士、美国加州大学洛杉矶分校W. Li博士美国University of MinnesotaAaron Breneman博士和University of Iowa George Hospodarsky博士在论文评审中给予的无私帮助。 

 

 
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