1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика плазмы
  4. T. 49, № 7, 2023

Физика плазмы, 2023, T. 49, № 7, стр. 683-694

Взаимодействие релятивистских электронов с пакетами электромагнитных ионно-циклотронных волн конечной длительности и малой амплитуды

В. С. Грач a, *, А. Г. Демехов a, b

a Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН
Нижний, Новгород, Россия

b Полярный геофизический институт
Апатиты, Россия

* E-mail: vsgrach@ipfran.ru

Поступила в редакцию 28.03.2023
После доработки 12.04.2023
Принята к публикации 20.04.2023

Аннотация

Рассматривается взаимодействие релятивистских электронов с пакетами электромагнитных ионно-циклотронных волн конечной длительности и малой амплитуды в радиационных поясах Земли. В рамках линейного приближения получены аналитические оценки дисперсии экваториального питч-угла электронов для волновых пакетов, расположенных вблизи геомагнитного экватора. Продемонстрировано согласие аналитических оценок с результатами численных расчетов методом пробных частиц. Показано, что уменьшение длительности пакета расширяет область взаимодействия в область малых энергий, находящихся за пределами диапазона резонансных значений. Подобное взаимодействие может приводить к высыпаниям в ионосферу электронов с энергиями порядка сотен килоэлектронвольт.

Ключевые слова: взаимодействие волн и частиц, радиационные пояса

Список литературы

  1. Kennel C.F., Petschek H.E. // J. Geophys. Res. 1966. T. 71. C. 1. https://doi.org/10.1029/JZ071i001p00001

  2. Tverskoy B.A. // Rev. Geophys. Space Phys. 1969. V. 7. P. 219. https://doi.org/10.1029/RG007i001p00219

  3. Lyons L.R., Thorne R.M. // J. Geophys. Res. 1973. V. 78. P. 2142. https://doi.org/10.1029/JA078i013p02142

  4. Беспалов П.А., Трахтенгерц В.Ю. // Вопросы теории плазмы. Т. 10 / Ред. М.А. Леонтович. М.: Энергоатомиздат, 1980. С. 88.

  5. Trakhtengerts V.Y., Rycroft M.J. // J. Atmospheric Solar-Terrestrial Phys. 2000. T. 62. C. 1719. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00122-X

  6. Li W., Hudson M.K. // J. Geophys. Res. (Space Phys.). 2019. T. 124. C. 8319. https://doi.org/10.1029/2018JA025940

  7. Thorne R.M., Kennel C.F. // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 4446. https://doi.org/10.1029/JA076i019p04446

  8. Millan R.M., Thorne R. // J. Atmospheric Solar-Terrestrial Phys. 2007. V. 69. P. 362. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.06.019

  9. Morley S.K., Friedel R.H.W., Cayton T.E., Noveroske E. // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. https://doi.org/10.1029/2010GL042772

  10. Engebretson M.J., Posch J.L., Wygant J.R., Klet-zing C.A., Lessard M.R., Huang C.-L., Spence H., Smith C.W., Singer H.J., Omura V., Horne R.B., Ree-ves G.D., Baker D.N., Gkioulidou M., Oksavik K., Mann I.R., Raita T., Shiokawa K. // J. Geophys. Res. (Space Phys.). 2015. V. 120. P. 5465. https://doi.org/10.1002/2015JA021227

  11. Summers D., Thorne R.M. // J. Geophys. Res. (Space Phys.). 2003. V. 108. P. 1143. https://doi.org/10.1029/2002JA009489

  12. Ukhorskiy A.Y., Shprits Y.Y., Anderson B.J., Takaha-shi K., Thorne R.M. // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. P. L09101. https://doi.org/10.1029/2010GL042906

  13. Ni B., Cao X., Zou Z., Zhou Ch., Gu X., Bortnik J., Zhang J., Fu S., Zhao Z., Shi R., Xie L. // J. Geophys. Res. Space Phys. 2015. V. 120. P. 7357. https://doi.org/10.1002/2015JA021466

  14. Hendry A.T., Rodger C.J., Clilverd M.A. // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. P. 1210. https://doi.org/10.1002/2016GL071807

  15. Capannolo L., Li W., Ma Q., Chen L., Shen X., Spence H., Sample J., Johnson A., Shumko M., Klumpar D.M., Redmon R. // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46. P. 12711. https://doi.org/10.1029/2019GL084202

  16. An X., Artemyev A., Angelopoulos V., Zhang X., Moure-nas D., Bortnik J. // Phys. Rev. Lett. 2022. V. 129. P. 135101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.135101

  17. Chen L., Thorne R.M., Bortnik J., Zhang X.J. // J. Geophys. Res. Space Phys. 2016. V. 121. P. 9913. https://doi.org/10.1002/2016JA022813

  18. Kangas J., Guglielmi A., Pokhotelov O. // Space Sci. Rev. 1998. V. 83. P. 435.

  19. Demekhov A. // J. Atmospheric Solar-Terrestrial Phys. 2007. V. 69. P. 1609. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.01.014

  20. Engebretson M.J., Keiling A., Fornacon K.H., Cattell C.A., Johnson J.R., Posch J.L., Quick S.R., Glassmeier K.-H., Parks G.K., Reme H. // Planet. Space Sci. 2007. V. 55. P. 829. https://doi.org/10.1016/j.pss.2006.03.015

  21. Engebretson M.J., Posch J.L., Westerman A.M., Otto N.J., Slavin J.A., Le G., Strangeway R.J., Lessard M.R. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2008. V. 113. P. A07206. https://doi.org/10.1029/2008JA013145

  22. Pickett J.S., Grison B., Omura Y., Engebretson M.J., Dandouras I., Masson A., Adrian M.L., Santolik O., Décréau P.M.E., Cornilleau-Wehrlin N., Constantine-scu D. // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. P. L09104. https://doi.org/10.1029/2010GL042648

  23. Шкляр Д.Р. // Плазменная гелиогеофизика. T. II / Ред. Л.М. Зеленый, И.С. Веселовский. М.: Физматлит, 2008. С. 391.

  24. Albert J.M., Tao X., Bortnik J. // Geophys. Monograph Series. V. 199. Dynamics of the Earth’s Radiation Belts and Inner Magnetosphere / Eds. D. Summers, I.R. Mann, D.N. Baker, M. Schulz. Washington, D.C.: American Geophysical Union, 2012. P. 255. https://doi.org/10.1029/2012gm001324.

  25. Albert J.M., Bortnik J. // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 36. P. L12110. https://doi.org/10.1029/2009GL038904

  26. Грач В.С., Демехов А.Г. // Изв. вузов. Радиофизика. 2017. Т. 60. С. 1052.

  27. Hobara Y., Trakhtengerts V.Y., Demekhov A.G., Hayakawa M. // J. Geophys. Res. Space Phys. 1998. V. 103. P. 20449. https://doi.org/10.1029/98JA01746

  28. Pasmanik D.L., Demekhov A.G., Nunn D., Trakhtengerts V.Y. Rycroft M.J. // J. Geophys. Res. Space Phys. 2002. V. 107. P. 1162. https://doi.org/10.1029/2001JA000256

  29. Grach V.S., Artemyev A.V., Demekhov A.G., Xiao-Jia Z., Bortnik J., Angelopoulos V., Nakamura R., Tsai E., Wilkins C., Owen R. // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. P. e99994. https://doi.org/10.1029/2022GL099994

  30. Angelopoulos V., Tsai E., Bingley L., Shaffer C., Tur-ner D.L., Runov A., Li W., Liu J., Artemyev A.V., Zhang X.-J. et al. // Space Sci. Rev. 2020. V. 216. P. 103. https://doi.org/10.1007/s11214-020-00721-7

  31. Burch J.L., Moore T.E., Torbert R.B., Giles B.L. // Space Sci. Rev. 2016. V. 199. P. 5. https://doi.org/10.1007/s11214-015-0164-9

  32. Пильгаев С.В., Ларченко А.В., Федоренко Ю.В., Филатов М.В., Никитенко А.С. // Приборы и техника эксперимента. 2021. Т. 64. С. 115. https://doi.org/10.31857/S0032816221040248

  33. Grach V.S., Demekhov A.G., Larchenko A.V. // Earth, Planets Space. 2021. V. 73. P. 129. https://doi.org/10.1186/s40623-021-01453-w

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика плазмы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал