【摘要】：利用人工地面站發(fā)射VLF電磁波來加速輻射帶電子沉降是空間物理研究的熱門課題。本文利用DEMETER衛(wèi)星的電場探測器(ICE)和高能粒子探測器(IDP)的數(shù)據(jù)(2005-2009),首次對地面基站NTS發(fā)射的兩種不同頻率帶寬的電磁波在空間分布的特征進行了研究,該電磁波中心頻率值均為18.6kHz,頻率帶寬分別為80Hz和200Hz。根據(jù)NTS電磁波兩種成分的開關(guān)機特點,把NTS信號分為(ON, HALF, OFF)三種類型,采用歸一化的ON-OFF方法去除復(fù)雜本底,對電磁波的功率譜進行了詳細的分析。本文首次研究NTS電磁波的寬、窄兩種成分引起的沉降電子(簡稱NTS電子)的特征,給出兩種NTS電磁波成分引起的沉降電子的顯著性分布。NTS電磁波可以引起沉降區(qū)域電子通量出現(xiàn)5-10倍漲高,NTS電子分布最顯著的磁殼層位于L=1.8-2.2,而電子能量最集中的能區(qū)在100-400keV。一方面分別從準(zhǔn)線性理論和試驗粒子理論來研究高能電子和磁層等離子體波的共振相互作用。基于準(zhǔn)線性理論,對投擲角散射系數(shù),混合散射系數(shù)和能量散射系數(shù)進行了分析,發(fā)現(xiàn)共振散射系數(shù)的大小取決于與之共振的波的頻率的大小、帶寬、波角、電子在赤道的投擲角、電子的能量以及其所在的磁殼層和緯度。其中心頻率的大小決定了在特定的磁殼層與之發(fā)生波粒共振相互作用的電子能量大小,波的帶寬越大,與之發(fā)生共振的電子能量的范圍也相應(yīng)變大,但與其對應(yīng)的電子投擲角散射率變小。散射率還與平均振幅的平方成正比,電子的損失的周期與電磁波的能量成反比,由此,我們可以通過調(diào)整VLF波的振幅大小來提高沉降輻射帶電子的效率。另一方面研究了發(fā)生共振作用的NTS電子能量與電磁波頻率、L值的對應(yīng)關(guān)系。對于試驗粒子理論模型,當(dāng)取L=2時,中心頻率為18.6kHz,半波帶寬約80Hz,影響到的沉降電子的能量范圍在140～150keV,與準(zhǔn)線性理論算出的電子共振能量131.5keV相接近。并用將實驗數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果進行交叉比對,當(dāng)固定中心頻率為18.6kHz時,用電子的耦合能量隨L值的變化圖像與NTS電子帶能譜的信噪比圖進行對照,其共振能量與L值的分布趨勢基本一致。說明NTS基站激發(fā)的電磁波引起了高能粒子的沉降和擾動,可以用空間波粒相互作用理論來解釋。這為以后觀測地基人工VLF電磁波發(fā)射與電離層擾動之間的關(guān)系研究提供了有利的證據(jù)和理論支持。
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P353
【圖文】：

第一絕熱不變量與粒子的回旋運動有關(guān)，要求磁場變化的時間特征量遠遠小于粒子的逡逑回旋周期，并且磁場變化的空間尺度遠遠大于繞回旋中也運動的拉莫半徑［１０］。帶電粒子逡逑在磁場中做回旋運動如圖１－３，就等效于電流的一個巧合的回路，其中＾為拉莫爾半徑，Ｒ逡逑為回旋運動的引導(dǎo)中也，ｒ為粒子瞬時位置，其磁矩為逡逑Ｍ邋－—ｊｎｐ＾邋－邋ＰN逡逑Ｃ邐ＩｍＢｙ邋ｙ逡逑其中ｃ為光速，ｙ為電流，／？為拉莫爾半徑，ｒ為相對論因子，顯然不考慮相對論效應(yīng)逡逑的條件下Ａ／，／／是相等的。逡逑３逡逑

一周后可Ｗ回到相同的磁力線上。逡逑圖１－４．非軸對稱場的粒子彈跳運動逡逑假如磁場是非對稱場，粒子在其中的運動情況如圖１－４，邋一個粒子開始時在區(qū)域１中逡逑沿著磁力線在南北半球的兩個磁鏡點之間來回彈跳，下一個周期它可能漂移到區(qū)域２中，逡逑接著又可能返回區(qū)域１中。在每一條經(jīng)度上不是只有一條路徑能滿足Ｊ不變量，而是因為逡逑６逡逑

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本文編號：2726806