维普资讯 http://www.cqvip.com 第５ｌ卷第２期 ２００８年３月 地球物理学报 Ｖｏ１．５１。Ｎｏ．２ Ｍａｒ．，２００８ ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ 李柳元，曹晋滨，周国成．哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用．地球物理学报，２００８，５１（２）：３１６～３２４ Ｌｉ Ｌ Ｙ，Ｃａｏ Ｊ Ｂ，Ｚｈｏｕ Ｇ Ｃ．Ｗｈｉｓｔｌｅｒ－ｍｏｄｅ ｗａｖｅｓ ｍｏｄｉｆｙ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｌｏｔ ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊ Ｇｅｏｐｈｙｓ．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ），２００８，５１（２）：３１６～３２４ 哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用 李柳元，曹晋滨，周国成 中国科学院空间科学与应用研究中心空间天气学国家重点实验室，北京 １０００８０ 摘要本文利用磁层哨声模嘶声和合声波的幅度分布模型、近赤道背景电子（能量在ｅｖ量级）的数密度分布模 型和ＩＧＲＦ１０磁场模型建立了一个高能电子（能量大于５０ ｋｅＶ）准线性扩散模型．模型的数值结果表明，在不同的地 磁条件下，等离子体层顶位置的变化改变了磁层背景电子数密度的空间分布，从而改变了哨声模嘶声对高能电子 有效的投掷角扩散（损失）区域，同时也改变了哨声模合声波对高能电子有效的动量扩散（加速）区域．哨声模嘶声 对电子投掷角扩散区域的变化和ＣＲＲＥＳ卫星探测到的高能电子的槽区变化是一致的，而合声波对电子的动量扩散 区域的变化和卫星探测到外辐射带的变化相同．这种对应关系说明：在不同的地磁条件下，哨声模波对高能电子扩 散区域的变化是造成高能电子槽区和外辐射带的空间位置和大小变化的一个重要因素．在一些强磁暴期间，由于 嘶声对部分能量范围电子的投掷角扩散作用消失，这些电子的槽区也随之消失，从而使内外辐射带连接在一起． 关键词 哨声模嘶声，合声，高能电子，槽区，外辐射带 文章编号０００１—５７３３（２００８）０２—０３１６—０９ 中图分类号Ｐ３５３ 收稿日期２００７—０６—１９，２００７一ｌ１—３０收修定稿 Ｗｈｉｓｔｌｅｒ・－ｍｏｄｅ ｗａｖｅｓ ｍｏｄｉｆｙ ｔｈｅ ｈｉｇｈ・－ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｌｏｔ ｒｅｇｉＯｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ Ｕ Ｌｉｕ—Ｙｕａｎ．ＣＡＯ Ｊｉｎ－Ｂｉｎ．ＺＨＯＵ Ｇｕｏ－Ｃｈｅｎｇ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＳｐａｃｅ Ｗｅａｔｈｅｒ／ＣＳＳＡＲ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｆＳｃ／ｏｅｎｃｅｓ，Ｂｅ０＂／ｎｇ １０００８０，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｇｌｏｂａｌ ｑｕａｓｉ—ｌｉｎｅａｒ ｄｉｆｕｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｗｈｉｓｔｌｅｒ－ｍｏｄｅ ｗａｖｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ＩＧＲＦＩＯ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｅｌ ｉｎ １＜Ｌ＜７ ｒｅｇｉｏｎ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｖｅａｌ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｓｍａｐａｕｓｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｌｏｓｓ ｒｅｇｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｗｈｉｓｔｌｅｒ－ｍｏｄｅ ｈｉｓｓ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｗｈｉｓｔｌｅｒ－ｍｏｄｅ ｃｈｏｒｕｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗａｖｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｌｏｓｓ ｒｅｇｉ０ｎ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｔ ｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄ ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆｕｓｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎｓ ｂｙ ｗｈｉｓｔｌｅｒ－ｍｏｄｅ ｗａｖｅｓ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ—ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉｌａ ｌｏｃａｔｉｏｎ）ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｔ ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｐｈａｓｅ ｏｆ ａ ｇｒｅａｔ ｓｔｏｒｍ，ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｉｔｗｈ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｎｅｒｇｙ，ａｓ ｔｈｅｉｒ ｌｏｓｓ ｒｅｇｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｈｉｓｓ ｄｉｓａｐｐｅａｒｓ，ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ ｍａｙ ｃｏｎｎｅｃｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｗｈｉｓｔｌｅｒ－ｍｏｄｅ ｈｉｓｓ／ｃｈｏｒｕｓ，Ｈｉｈ—ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｇｅｃｔｒｏｎ，Ｓｌｏｔ ｒｅｇｉｏｎ，Ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｂｅｌｔ 基金项目 国家自然科学基金（４０６０４０ｌ８，４０５２３００６），９７３项目（２００６ＣＢ８０６３０），中国科学院空间科学与应用研究中心项目（Ｏ７２１１４ＡＡ４Ｓ）和中国科 学院项目（Ｏ６９２１３３Ａ２９Ｓ）资助． 作者简介李柳元。男。１９７４年生，中国科学院空间天气学国家重点实验室副研究员，主要从事磁层物理和空间天气过程研究． Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｙｕａｎ＠ｓｐａｃｅｗｅａｔｈｅｒ．ａｃ．ｃｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２期 李柳元等：哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用 ３１７ １ 引 言 地球辐射带由大量的高能质子和高能电子组 成．内外辐射带之间存在一个高能粒子通量极低的 区域叫做槽区．通常，内辐射带的高能电子呈现较强 的稳定性．但是，最近几年的卫星观测发现，当太阳 活动（如日冕物质抛射、ｘ射线爆发和高速流等）或 地磁活动（如磁暴／亚暴）增强时，槽区和外辐射带的 高能电子的通量大小和空间分布都会发生显著的变 化，最终导致高能电子的槽区和外辐射带整体结构 的变化．例如，在２００３年的“Ｈａｌｌｏｗｅ’ｅｎ”磁暴期间， 伴随着等离子体层向地球方向的巨大收缩，外辐射 带的内边界向着地球移动到磁壳参数Ｌ＝２以内， 同时外辐射带高能电子（能量Ｅ≥５０ ｋｅＶ）的通量峰 值位置也向内移动到了常规的槽区（Ｌ＝２～３）位 置，常规的槽区消失，内外电子带连接在一起 ． 已有的观测研究发现，高能电子槽区和外辐射 带的位置移动和巨大变形与地球等离子层顶位置的 径向移动紧密相关．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ等 研究发现，磁暴指 数Ｄｓｔ＝一４０～５００ ｎＴ的磁暴产生的相对论电子通 量的峰值位置￡…和等离子体层顶的内边界￡ 存 在一个很好的对应关系，即￡… １．３Ｌ ．Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ 等 研究了２００１年３～５月外辐射带和等离子体层 顶的动力学关系，发现当等离子体层顶向内移动到 Ｌ＝２的地方两三天后，外辐射带中心位置也向内移 动到了常规的槽区附近．Ｌｉ等 分析了ＳＡＭＰＥＸ和 ＣＲＲＥＳ卫星对辐射带高能电子的长期观测资料和 等离子体层顶位置的关系，他们发现在磁暴恢复相 期间外辐射带的内边界位置和磁暴主相期间等离子 体层顶的最小位置是一致的．据此，他们推测由超低 频（ＵＬＦ）波造成电子的径向扩散和由甚低频（ＶＬＦ） 波提供电子的加速的联合作用可能造成了外辐射带 的向内渗入．但是，到目前为止，有关磁活动时期等 离子体层顶位置的移动对高能电子槽区和外辐射带 结构动态调节的物理过程和机制都还不清楚． 以前的理论研究认为，高能电子的槽区和外辐 射带的形成与高能电子的加速和损失过程有关．一 方面，在磁宁静时期或磁暴恢复相期间，等离子体层 内哨声模嘶声对电子的投掷角扩散损失在槽区的形 成过程中起着十分重要的作用 。 ．通常，在弱地磁 活动时期，等离子体嘶声对于能量在几百ｋｅＶ到几 Ｍｅｖ的高能电子的投掷角扩散引起的电子的损失时 间尺度是一天到几天的时间 ；而在强地磁活动期 间，等离子体层嘶声造成高能电子的损失时间尺度 是几小时到一天多的时间 ．另一方面，在磁暴恢 复相期间，外辐射带的重建又与等离子体层顶外的 哨声模合声波对电子的加速密切相关 ．随着合 声波强度的不同，合声波对电子加速时间尺度是半 天到几天的时间 ．由于大多数磁暴恢复相可以 持续几天的时间，而且在磁暴恢复相期间等离子体 层顶位置从磁暴主相最小位置处向外运动也比较缓 慢，这就给哨声模波和电子的共振相互作用提供了 充足的时间和相应的等离子体环境．因此，我们推测 哨声模嘶声和合声波对辐射带高能电子的联合作用 可能是造成不同地磁条件下高能电子槽区和外辐射 带结构变化的一个重要因素． 为了弄清楚哨声模波在不同地磁条件下对高能 电子的投掷角和能量扩散过程与辐射带结构变化的 关系，本文首先建立了一个与地磁指数和等离子体 层顶位置相关的哨声模波对辐射带电子的近赤道准 线性扩散模型，然后通过数值计算再现了哨声模嘶 声和合声波在不同地磁条件下对高能电子扩散区域 的变化情况，从而给出了高能电子槽区和外辐射带 结构在不同地磁条件下发生变化的物理解释． ２物理模型 由于哨声模波对高能电子的扩散作用与背景电 子（能量在ｅｖ量级）的数密度和当地的磁场大小密 切相关．为了考察不同的磁活动对电子扩散区域的 影响，这里选取与磁情指数 相关的近赤道背景 电子数密度模型和ＩＧＲＦ１０（ＩＡＧＡ，２００５）磁场模型． 另外，我们根据已有的观测资料假定了哨声模嘶声 和合声波的幅度随￡值的分布模型．这些模型组合 在一块构成了近赤道电子的准线性扩散模型． ２．１哨声模波幅度随￡值的分布和波磁场的谱密 度模型 已有的观测发现，近赤道哨声模嘶声主要集中 在等离子体层内，即使在磁宁静（ＡＥ＜１００ ｎＴ）条件 下，这种等离子体层嘶声也能持续存在 ．在２＜ Ｌ＜４的空间，平均的嘶声幅度是２６±ｌ ｐＴ＿” ．在磁 活动时期，嘶声被有效地增强了．增强的嘶声的平均 波幅度约为４０ ｐＴ【” ，嘶声的波幅度峰值 日 可以 超过１００ ｐＴ，且 日ｈ一通常处在２＜Ｌ＜４的区域 内¨ ．这里，假定嘶声的幅度 日 （Ｌ）随￡值的分 布为 维普资讯 http://www.cqvip.com ３１８ 地球物理学报（Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．） Ｃ３Ｂｈ ｃ Ｌ ＝（￣Ｂｈｍａｘｅｘｐ【一（ 门， （１．２＜Ｌ＜６） （１） ￡ 是６ 对应的空间位置，△￡ 是嘶声分布的￡ 厚度．在不同地磁条件下，６ 和￡ 的值不同． 另外，在磁活动时期，在等离子体层顶外经常观 测到幅度在１０～１００ ｐＴ的哨声模合声波ｎ ．虽然在 等离子体层内也有弱合声波活动，但幅度较大的合 声波常常分布在Ｌ＝４～６区域ｎ ．这里，假定合声 波的幅度ｃ３Ｂ （Ｌ）随￡值的变化为 ３ｃＢ ｃ㈩＝Ｂｅｍ．ｘｅｘｐ【一（ ， （１．２＜Ｌ＜７） （２） 这里，６ …是合声波幅度的最大值，￡ 是６ … 对 应的空间位置．△￡。是合声分布的￡厚度．６ … 和 Ｌ。 的大小与地磁活动强度有关． 哨声模嘶声和合声的波磁场谱密度采用高斯频 谱分布¨ ・ｌ６］： ｘｐ∞ ： 【一（ Ｈ ６０１ｃ≤∞≤ 【０，其他∞ （３） 这里， ｏ∞ √丁ｃ 【Ｌ 、ｅｒｒ（ ６∞ ，） ＋ｅｒｆ（ ）Ｊ， ６０ ６０—６０ 和６∞分别是波的最低角频率、最高角频 率、最大磁场谱密度对应的角频率和角频宽．根据现 有的观测结果ｎ ・” ，对于嘶声有：６０。 ＝２ 。（嘶声的 最低频率 ～１００ Ｈｚ）、６０ 。＝２ （嘶声的最高频率 Ｌ～３０００ Ｈｚ）、６０ ＝２ （嘶声最大磁场谱密度对应 的频率 ＝６００ Ｈｚ）、６∞＝２７ｃ （频宽 ＝４５０ Ｈｚ）、 ｃ３Ｂ＝ｃ３Ｂ （Ｌ）；对于合声波有：６０。 ＝０．１ Ｉ Ｉ、６０ ＝ ０．８Ｉ Ｉ、６０ ＝０．３５ Ｉ Ｉ、６∞＝０．１５ Ｉ Ｉ、ｃ３Ｂ＝ ｃ３Ｂ。（Ｌ）．这里， ＝ｅＢ。／（ｍ ｃ）是电子的回旋频率， ｅ是电子的电量， 。是当地的背景磁场值，ｍ 是电 子的静止质量，ｃ是光速． ２．２近赤道背景电子的数密度随￡值的分布 在不同地磁条件下，磁层中背景电子的数密度 分布也会不同．根据ＩＳＥＥＩ／２的观测，Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ和 Ａｎｄｅｒｓｏｎｌｌ 把２．２５＜Ｌ＜８范围内的电子分成三部 分．最靠近地球的部分为饱和等离子体层电子，电子 的数密度ｎ 随 值的分布为 ｌｇｎ （Ｌ）＝（一０．３１４５Ｌ＋３．９０４３） ＋【０．－５（ｃ。ｓ 一０．５ｃ。ｓ ） ＋０．００１２７ｋ一０．ｏ６３５］ｅ一等， （４） 这里，Ｒ是前１３个月平均的太阳黑子数，ｄ是一年 里的第几天数．虽然（４）式被限制在２．２５≤Ｌ≤Ｌ ｉ 的空间范围内，本文假定它在１．２≤Ｌ≤Ｌ 。内都适 用．￡ 是等离子体层顶的内边界ｎ ： Ｌ ｉ＝５．６—０．４６ （５） 是 指数在前２４小时内的最大值． 在等离子体层顶区域（Ｌ ≤Ｌ≤Ｌ ），电子具 有较大的梯度分布ｎ ： ｎ （￡）＝ｎ （ ）×１０一 ，００≤ｔ＜０６ ＭＬＴ（６） ｎ （Ｌ 。）是等离子体层顶内边界处的电子数密度， Ｌｐｐｏ是等离子体层顶的外边界．夜侧等离子体层顶的 厚度ＡＬ ＝Ｌ 一Ｌｐｐｉ通常小于０．１Ｒ （Ｒ 是地球半 径，约为６３７１．２ ｍ）． 在等离子体层顶之外￡ ＜￡＜８区域的背景 电子分布为¨ ）×（去） ＋（１ ）’（７） ｎ （Ｌ 。）是￡ 位置的电子数密度值． ２．３高能电子的准线性扩散方程 在准线性近似下，若不考虑新的注入源和损失 项，高能电子的分布函数ｆ＝，（Ｐ， ，ｔ）在波一粒共 振相互作用过程中的时间演化满足Ｆｏｋｋｅｒ—Ｐｌａｎｃｋ方 程 ： ＝杀（ 荔）＋杀（ ） ＋ １未（ｐ 荔）＋１杀（ｐ ）舶 在只考虑平行传播的哨声模波和电子的一阶回 旋共振情况下，利用高密度近似下的哨声模波色散 关系式 ’ ］，可以得到哨声模嘶声或合声对电子的 扩散系数为 们 Ｄ （ ，ｐ）：ｍ２ ２ Ｘ（ Ｉｏ一２ｖ／ｄｌ＋ ，２）， Ｄ （ ，Ｐ）＝Ｄ （ ，Ｐ） ：ｍ （ 一 ，２）， 维普资讯 http://www.cqvip.com ２期 李柳元等：哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用 ３１９ Ｄ （ ，Ｐ）＝，ｎ２ ｎ （１一 ）， ， Ｂ（ｃＵ ） 散的 值区域（简称投掷角扩散区域）称为电子的 损失区．而在等离子体层顶外，ｃＵ ／ｌ ｎ ｌ较小，合声 波主要通过有效的动量扩散使电子加速 ，这里 把合声波对电子产生有效动量扩散的 值区域（简 称动量扩散区域）称为电子的加速区．在下面的计算 ×ｌ 一＂１３ （ｋ ） ，ｚ＝０，１，２， ， ， 叩±√（叩） ＋４ｃ ｎ ／），（Ｕ２ｐｅ ’ 中，我们主要考察Ｄ 和Ｄ。。在不同地磁条件下随 值和电子能量Ｅ的变化． 这里， ＝ＣＯＳ。，ａ。是电子的磁赤道投掷角，Ｐ＝ ｍ 一 是电子的相对论动量，ｖ是电子的速度，），＝（１ ／ｃ ） 是相对论因子．Ｄ 是当地的动量扩散系 ３ 数值结果 为了研究不同地磁条件下哨声模嘶声和合声波 对电子扩散区域的变化，我们选取了三种具有代表 性的地磁条件，第一种是地磁相对宁静（磁暴指数 Ｄｓｔ的最小值大于一３０ ｎＴ）时期，例如在１９９０年１０ 月７日１８４０～２３５７ＵＴ期间；第二种是在中等磁暴 （Ｏｓｔ的最小值为一１４０ ｎＴ）恢复相期间，例如在１９９０ 年１０月１３日０２５５～０７００ＵＴ期间；第三种是在强磁 暴（Ｄｓｔ的最小值为一２３０ ｎＴ）恢复相期间，例如在 １９９１年６月６日１７１０～２１５９ＵＴ期间．这里的Ｄｓｔ和 数，Ｄ 是交叉扩散系数，Ｄ 是当地的投掷角扩散 系数．（Ｍ ｒ＝ｃＵ（ｋ ）是共振波频率，ｋ 是共振波数（正 的ｋ 代表平行于背景磁场传播的共振波数，负的ｋ 代表反平行传播的共振波数）．Ｂ（（Ｍ ｒ）是共振波的波 磁场幅度，Ｖ （ｋ ）是共振波的相速度，Ｖ （ｋ ）是共振 波的群速度．背景磁场 的大小由ＩＧＲＦ１０模型给 出，ｃＵ ＝（４ｒｒｎ ｅ２／ｍ ）“ 是电子的等离子体频率． 在波一粒共振相互作用过程中，电子的等离子 体频率和电子的回旋频率的比值ｃＵ ／ｌ ｎ ｌ直接影 响着各项扩散系数的大小．通常，在等离子体层内， 指数来自于ＯＭＮＩ数据库，而哨声模波的相关参 数的选取主要参照以前的卫星观测结果” ．这样便 可得到如表１所示的计算参数． ｃＵ ／Ｉ ｎ ｌ较大，嘶声主要通过投掷角扩散使电子发 生损失 。 ，这里把嘶声对电子产生有效投掷角扩 表１输入参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 需要说明的是：这里选取的后两种磁暴都是在 其主相和恢复相期间伴随有持续性亚暴活动的磁 ． Ｉ’ Ｉ’ ｔ ｌ ’Ｉ ：ｆ’Ｉ’ｌ‘ｌ。ｌ。Ｉ ． 暴．因为在这种磁暴期间，亚暴注入的几百ｋｅＶ能量 的种子电子数最多“ ，哨声模嘶声和合声波也会被 亚暴活动增强¨ “ ．在此种情况下，等离子体层内嘶 声造成的电子的损失和等离子体层顶外合声造成的 电子的加速都会增强． ／ Ｋｐ ｘ ／ ：Ｌ ｐｐ０ ３．８５ ＆ 鼋 Ｌ ，一． 一一一’，一 ＿／ Ｌ ｐｐｉｔ３．７Ｅ ＬＶａｌｕｅ ３．１事例一：在磁相对宁静时期 在整个磁相对宁静时期，等离子体层顶位于一 个较大的 壳上．例如在１９９０年１０月７日１８４０～ ２３５７ ＵＴ期间，／９， ＝４，Ｌ ＝３．７６，Ｌ ＝３．８５．图１ 图１ 当／９， ＝４时，Ｏ，）ｐｅ／Ｉ ｎ ｌ随着Ｌ值的变化 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ∞ ／Ｉｎ Ｉ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｌ—ｖａｌｕｏｓ ｗｈｅｎ ＝４ 给出了此种情况下ｃＵ ／ｌ ｎ ｌ随 壳的分布．从图１ 可以看出，在等离子体层顶内（Ｌ＜Ｌ ），随着 值 的增大，ｃＵ ／ｌ ｎ ｌ也增大．在等离子体层顶内边界 Ｌｐｐｉ附近，ｃｏｐｃ／ｌ ｎ ｌ达到最大值，约为１２．但是，从等 维普资讯 http://www.cqvip.com 32f葛f体层顶的内边界到外边界n>，L。。．的空间区域，cu，／大小强烈地依赖于叫，．／In，I值的大小图．2给出了D。／P，l从。12，下降到。4．4左右存等离子体磁层外(￡．住磁相对宁静时期不同(s“，J壳上D。．。(s“)和!L。)mln_／，l冉次随着，，J值的增大而增大．)随着共振电r能量=E的变化如图2a所／J：当．在不同的E／MeVp／(m66O221501611C，JJ天域哨声模波对电r的扩散系数。却。。4时在，2．2≤L≤385区域内，D。>10。eKp=。。40，Lppi=376，Lppo=385，ao=60(a)49403020O6020100FLValue=E／MeVp／(m2621161106020eC)Kp=…40．，Lppi=376，605O40302O1O0Lppo385，ao=60。(b)401^、qIUI3ZU2b303540455O色LValue¨5泔隐阿计I■■2864r_55606510o幽3亿1990午10厂]7ll1840。~2357UT—∞∞_0期＆rHJ三售口)近办道附近(磁纬I五。l≤30)小』叫能量的LVaIue。【乜l『的投掷角r均通量随￡值的分布、划2存磁宁静时期，％an和D胛／P。随着共振1U了能量EeFig3．PitchasaeangleaveranlgefvauxesofenergeticlectrognensfunctiorofLluesnearthem和￡值的，叟化Fematic唔2nTheener9“，dD朋va／Pluesquato(maragneticlatitudelI<-30)on。asfunrecti。ns。feresonantduringtheintervlfrom7．l840tJTto2357UTlectrogiesandLduringlativquiettimesOctobe1990E／MeVp／(m2660211611ec)Kp…=87，Lppi=16，Lppo=169，“【1=90。(a)50403O201010CRRESMEADATA(Kp105。。、=87)148，060204三0341乏{p10。‘509604210EfMeVp／(m2660eCKp=…87．，Lppi16=，Lppo=l69，Cq)40=。(b)’!692782876109C、10’2116504O3O201001001581keV10110611O152O25．30354045505560657O020LValue幽7：199铂1年、6月6_l1710。-～2159UT。期间，近赤道l；f’f近(磁纬lAI<30)南能lU了的幽6n：强磁暴恢复*F1731f~]D，即／P／。，投掷ffjr均通量随￡值的分布和％s，随着共振eFig．7nsPitchasauaangletioaaveranlgefuxesvaofenergenearticIU了能量E和三值的变化lectrognefutoncroneftheLluesthe。Figelectron．6‘FheD胛giesan／Pd。anvadq叫asfuncti。n。fres。nantmaticeq(mlfrnegticlatitude’J五I
