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摘要

等离子体层嘶声波(plasmaspheric hiss)是地球辐射带中一种常见的电磁波动. 嘶声波可以通过波粒相互作用将辐射带电子散射进入损失锥进而沉降到中性大气, 因此是导致辐射带电子损失的重要波动源. 作为电子能量和投掷角的变化函数, 嘶声波对辐射带电子的散射系数受到太阳风和地磁活动水平的显著影响, 还强烈依赖于空间位置、背景磁场和等离子体密度分布. 为了快速获取嘶声波对辐射带电子的投掷角散射系数以用于辐射带全球动态变化过程建模, 本文利用FDC(full diffusion code)系统计算了嘶声波对辐射带电子的散射系数, 建立了空间区域 L= 1.5—6、冷等离子体参数 α ^*= 3—30、电子能量1 keV—10 MeV、电子投掷角0°—90°范围内的四维散射系数矩阵数据库. 基于该数据库, 可通过线性插值快速得到不同 L和 α ^*参数下的嘶声波对辐射带电子的散射系数. 通过对比FDC计算的散射系数与线性插值的结果, 验证了基于数据库线性插值得到散射系数的准确性, 大部分误差位于10%以内. 本文建立的嘶声波对辐射带电子的投掷角散射系数四维数据库和验证的线性插值方法, 可以大幅降低获取嘶声波散射系数全球信息的时间, 从而快速提升开展长时间辐射带时空变化模拟的计算效率, 进而有望为开发地球辐射带动态预报模型提供有利条件.

关键词:

Abstract

Plasmaspheric hiss is an important wave mode in the Earth’s radiation belts. Hiss waves can scatter energetic electrons into loss cones to precipitate into the atmosphere, and therefore become an important source of fluctuations, leading the radiation belt to lose electrons . As a function of electron energy and pitch angle, the diffusion coefficient of hiss waves for radiation belt electrons is significantly influenced by the solar wind and geomagnetic activity, and also strongly depends on the spatial position, the background magnetic field, and the plasma density distribution. In order to quickly obtain the diffusion coefficients of hiss waves on electrons in the radiation belt for modelling the global dynamics of the radiation belt, we systematically calculate the diffusion coefficients of hiss waves on electrons in the radiation belt by using the full diffusion code (FDC), and build a four-dimensional matrix database of diffusion coefficients for the spatial region L= 1.5–6, the cold plasma parameter α ^*= 3–30, electron energy 1 keV–10 MeV, and electron throw angle 0°–90°. According to the database, we can quickly obtain diffusion coefficients with different Land α ^*values through linear interpolations. By comparing the errors between diffusion coefficients calculated by the FDC code and those linearly interpolated from the diffusion coefficient database, the accuracies of interpolated coefficients are validated, showing that most of the errors lie in 10%. The four-dimensional database of hiss wave pitch angle diffusion coefficients for radiation belt electrons and the validated linear interpolation method established in this paper can significantly reduce the time required to obtain global information about hiss wave diffusion coefficients, thereby rapidly improving the computational efficiency of carrying out simulations of spatial and temporal changes in the radiation belts over long periods of time, which in turn is expected to provide favourable conditions for the development of dynamic forecasting models of the Earth's radiation belts.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:马新,whumaxin@whu.edu.cn; 项正,xiangzheng@whu.edu.cn;

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 42025404, 42188101, 42174190, 41904143, 42274199, 42204160)、民用航天预研项目资助课题(批准号: D020308, D020104)、中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号: XDB41000000)、中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室开放课题(批准号: DQXX2021-04)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 2042021kf0016)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Ma Xin,whumaxin@whu.edu.cn; Xiang Zheng,xiangzheng@whu.edu.cn;

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 42025404, 42188101, 42174190, 41904143, 42274199, 42204160), the Pre-research Projects on Civil Aerospace Technologies (Grant Nos. D020308, D020104) funded by the China National Space Administration, and the B-type Strategic Priority Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant Nos. XDB41000000) and the Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences (Grant No. DQXX2021-04), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 2042021kf0016).

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参考文献

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[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
[47]
[48]
[49]
[50]
[51]
[52]
[53]
[54]
[55]
[56]
[57]
[58]
[59]
[60]
[61]
[62]

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λ/(º)	$ \varphi $_m/(º)	δ$ \varphi $/(º)	$ \varphi $/(º)
0—5	0	15	0—25
5—10	20	15	0—40
10—15	40	20	0—55
15—20	50	30	15—70
20—25	60	40	30—75
25—30	70	50	50—80
30—35	80	60	65—85
35—40	80	70	75—85
40—45	80	80	80—85

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L	λ/(°)
1.5—2.2	0—30
2.3—2.9	0—40
3.0—6.0	0—45

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[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
[47]
[48]
[49]
[50]
[51]
[52]
[53]
[54]
[55]
[56]
[57]
[58]
[59]
[60]
[61]
[62]

[1]	林麦麦, 王明月, 蒋蕾.多组分尘埃等离子体中非线性尘埃声孤波的传播特征. 必威体育下载 , 2023, 72(3): 035201.doi:10.7498/aps.72.20221843
[2]	李向富, 朱晓禄, 蒋刚.等离子体对电子间相互作用的屏蔽效应研究. 必威体育下载 , 2023, 72(7): 073102.doi:10.7498/aps.72.20222339
[3]	徐新荣, 仲丛林, 张铱, 刘峰, 王少义, 谭放, 张玉雪, 周维民, 乔宾.强激光等离子体相互作用驱动高次谐波与阿秒辐射研究进展. 必威体育下载 , 2021, 70(8): 084206.doi:10.7498/aps.70.20210339
[4]	刘阳希子, 项正, 郭建广, 顾旭东, 付松, 周若贤, 花漫, 朱琪, 易娟, 倪彬彬.甚低频台站信号对地球内辐射带和槽区能量电子的散射效应分析. 必威体育下载 , 2021, 70(14): 149401.doi:10.7498/aps.70.20202029
[5]	姜炜曼, 李玉同, 张喆, 朱保君, 张翌航, 袁大伟, 魏会冈, 梁贵云, 韩波, 刘畅, 原晓霞, 华能, 朱宝强, 朱健强, 方志恒, 王琛, 黄秀光, 张杰.纳秒激光等离子体相互作用过程中激光强度对微波辐射影响的研究. 必威体育下载 , 2019, 68(12): 125201.doi:10.7498/aps.68.20190501
[6]	刘胜兴, 李整林.海面冰层对声波的反射和散射特性. 必威体育下载 , 2017, 66(23): 234301.doi:10.7498/aps.66.234301
[7]	项正, 谈家强, 倪彬彬, 顾旭东, 曹兴, 邹正洋, 周晨, 付松, 石润, 赵正予, 贺丰明, 郑程耀, 殷倩, 王豪.基于范阿伦卫星观测数据的等离子体层嘶声全球分布的统计分析. 必威体育下载 , 2017, 66(3): 039401.doi:10.7498/aps.66.039401
[8]	周磊, 唐昌建.不均匀等离子体中电磁波与Langmuir波的相互作用. 必威体育下载 , 2009, 58(12): 8254-8259.doi:10.7498/aps.58.8254
[9]	张蕾, 董全力, 赵静, 王首钧, 盛政明, 何民卿, 张杰.激光等离子体相互作用的受激拉曼散射饱和效应. 必威体育下载 , 2009, 58(3): 1833-1837.doi:10.7498/aps.58.1833
[10]	韩久宁, 王苍龙, 栗生长, 段文山.二维热离子等离子体中离子声孤波的相互作用. 必威体育下载 , 2008, 57(10): 6068-6073.doi:10.7498/aps.57.6068
[11]	李百文, 田恩科.强激光与等离子体相互作用中受激陷俘电子声波散射及相空间离子涡旋的形成. 必威体育下载 , 2007, 56(8): 4749-4761.doi:10.7498/aps.56.4749
[12]	徐妙华, 梁天骄, 张杰.利用韧致辐射诊断激光等离子体相互作用产生的超热电子. 必威体育下载 , 2006, 55(5): 2357-2363.doi:10.7498/aps.55.2357
[13]	吴永全, 蒋国昌, 尤静林, 侯怀宇, 陈辉.硅酸盐熔体微结构单元的对称伸缩模的拉曼散射系数. 必威体育下载 , 2005, 54(2): 961-966.doi:10.7498/aps.54.961
[14]	何峰, 余玮, 陆培祥.飞秒强激光作用下线性等离子体层中光场和电子密度的自洽分布. 必威体育下载 , 2003, 52(8): 1965-1969.doi:10.7498/aps.52.1965
[15]	卫青, 王奇, 施解龙, 陈园园.孤子和辐射场的非线性相互作用. 必威体育下载 , 2002, 51(1): 99-103.doi:10.7498/aps.51.99
[16]	唐德礼, 孙爱萍, 邱孝明.均匀磁化等离子体与雷达波相互作用的数值分析. 必威体育下载 , 2002, 51(8): 1724-1729.doi:10.7498/aps.51.1724
[17]	余玮, 徐至展, 马锦秀, 陈荣清.等离子体拍频波加速器中三波相互作用的时间发展. 必威体育下载 , 1993, 42(3): 431-436.doi:10.7498/aps.42.431
[18]	傅荣堂, 李列明, 孙鑫, 傅柔励.高分子中的电子-声子相互作用与非线性光学极化率. 必威体育下载 , 1993, 42(3): 422-430.doi:10.7498/aps.42.422
[19]	徐至展, 殷光裕, 张燕珍, 林康春.激光等离子体相互作用中的受激布里渊散射. 必威体育下载 , 1983, 32(4): 481-489.doi:10.7498/aps.32.481
[20]	贺贤土.等离子体中大幅波与低频振荡粒子非线性相互作用效应. 必威体育下载 , 1982, 31(10): 1317-1336.doi:10.7498/aps.31.1317

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