参量研究：阿尔芬波散射的环—束流电子激发的电子回旋脉泽不稳定性

发布时间：2021-06-15 10:53

　　电子回旋脉泽不稳定性是一种很重要的将处于磁场中的非热电子的能量传递给电磁波的受激辐射放大机制。该机制已被应用于诸多天体物理射电现象的解释之中,包括太阳射电暴与太阳系内磁化行星的射电辐射,以及太阳系外的射电辐射等。根据观测,阿尔芬波广泛存在于行星际空间与太阳大气中。在磁重联与耀斑爆发等物理过程中,则会有环-束流分布的电子产生。根据等离子体粒子模拟的结果,阿尔芬波可以将环-束流电子分布散射为月牙形分布,而这种月牙形分布是可以激发电子回旋脉泽不稳定性的。通过数值计算,本文对阿尔芬波散射的环-束流电子所激发的电子回旋脉泽辐射进行了参量研究。计算结果表明,受阿尔芬波散射的环-束流电子分布可以激发电子回旋脉泽不稳定性。前向与后向传播的O模与X模波都可以被放大,其中X1模波的增长率总是会随阿尔芬波的强度而减小。电子分布的平均投掷角是一个关键参数,因为阿尔芬波对O1、02与X2模的增长率的影响会随投掷角有很大的变化。对于主要成分为束流的电子分布（投掷角φ≤30°）,01、02与X2模的增长率会随着阿尔芬波能量密度的增加而增加。在其他情况下,01、02与X2模的增长率会随着阿尔芬波强度的增加而减弱,除了... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２冷等离子体中波动的色散关系??总而言之，电子回旋脉泽辐射机制在射电领域是一个很有活力、也很有应用??

测一致的实验结果。事实上，阿尔芬波不仅存在于实验室中，也被认为广泛存在??于空间之中。??如图１．３所示，是Ｂｅｌｃｈｅｒ等人（１９７１）对水手２号与水手５号卫星的观测数据??的处理结果。可以发现，在２４小时的时间范围内，太阳风中的磁场的三个分量??的扰动幅度与太阳风中的波场的三个方向分量的扰动速度吻合得很好。而阿尔芬??波有一个重要的性质，就是波场的扰动速度与扰动磁场平行且成正比。所以该数??据足以证明在太阳风中阿尔芬波的存在。??Ａｌｆｖｅｎ?Ｗａｖｅｓ?ｉｎ?Ｓｏｌａｒ?Ｗｉｎｄ???１?１?１?１?１?１?１?１??１?ｉ???ｂ?〇?１?１?１?１?１?１?１?１?１?１?１??〇?Ｎ??０?１２?１６?２０?２４??ＴＩＭＥ?（ＨＲＳ）??图１．３太阳风中的阿尔芬波的观测（Ｂｅｌｃｈｅｒ?ｅｔａｌ．，?１９７１）。＆、ｈ与＼分别是磁场??的径向、角向与ｚ方向分量。ｖｆｉ、乂分别是粒子速度的径向、角向与ｚ方向分量。??事实上，阿尔芬波不仅存在于行星际空间中，阿尔芬波也存在于太阳大气之??中。如图１．４所示，是Ｈｉｎｏｄｅ卫星（ＤｅＰｏｎｔｉｅｕｅｔａｌ．，２００７）对太阳色球大气针状体??的观测结果。由于磁冻结效应，磁力线与针状体是绑缚在一起的。所以针状体周??期性的摆动可以看作是磁力线的摆动，其周期约为１００秒，波长则大于４兆米，??这也是阿尔芬波在太阳大气中传播的证据。另外

图１．５阿尔芬波对束流电子分布的散射作用（Ｗｕ?ｅｔ?ａｌ．，２０１２）??


本文编号：3230923