空间中心在外辐射带相对论电子增强事件研究方面取得进展

[ 录入者:zhangms | 时间:2014-11-29 08:27:54 | 作者: | 来源:国家空间科学中心网站 | 浏览:2109次 ]

近日,空间中心杨晓超副研究员、朱光武研究员和孙越强研究员等人,应用风云一号卫星空间环境监测器(空间环境探测室自主研制)获得的高能电子探测数据及相关 国外数据,细致研究了一次罕见的长寿命相对论电子增强事件,研究发现多种加速机制复合作用激发强烈相对论电子增强事件,行星际环境变化以及磁层/等离子体 层对行星际环境变化的响应决定地球外辐射带的动态演化。该结果发表于American Geophysical Union(AGU)学术期刊《Journal of Geophysical Research: Space Physics》,正如审稿人意见所述:“The results from the study have a potential impact on the radiation belt community”。

研究发现,这次事件发生在三次日冕物质抛射(CME)相继爆发的太阳活动背景下,CME导致的行星际磁云携带着高强度、南向的行星际磁场,太阳风高速流 和频繁出现的太阳风动压脉冲,使得行星际环境呈现剧烈扰动的状态。对磁层磁场和等离子体波动的分析表明,行星际的剧烈扰动驱动强烈的磁层ULF波动和哨声 模波。文章在仿真计算电子漂移共振条件的基础上,分析同期能量电子通量的演化,发现能量电子与ULF波共振导致的径向扩散是本次事件中重要的电子加速机 制,同时哨声模合声波驱动的本地加速也是激发本次事件的原因之一。增强后的外辐射带被迅速恢复的等离子体层顶一分为二,电子通量增长幅度较大的部分被 “留”在等离子体层顶以内,而其余部分被“挡”在等离子体层顶以外;在等离子体层顶以外,越远离等离子体层顶,相对论电子衰减越快,而在等离子体层 内,hiss驱动的缓慢衰减最终导致本次事件的长寿命特征。

相对论电子具有很高能量(>1MeV),能够直接穿透各种航天器的表面材料,产生内部静电放电,造成航天器部件的损坏。当外辐射相对论电子通量剧 烈增长,即发生相对论电子增强事件时,运行其中的航天器内部静电放电风险显著增加,严重时可能导致航天器失效,因此外辐射带相对论电子增强事件一直被认为 是地球空间航天器在轨安全的最重要威胁之一。同时,外辐射带相对论电子的演化在日-地能量耦合种扮演着重要的角色,因此对这种空间环境事件物理机制的研究 具有显著的工程价值和深刻的科学意义。

相关链 接:http:/onlinelibravy.wiley.com/enhanced/doi/10.1002/2014JA019797 /Citation: Yang, X. C., G. W. Zhu, X. X. Zhang, Y. Q. Sun, J. B. Liang, and X. H. Wei (2014), An unusual long-lived relativistic electron enhancement event excited by sequential CMEs, J. Geophys. Res. Space Physics, 119, doi:10.1002/2014JA019797.

  (供稿:探测室)

图1 相对论电子通量-L shell的时间演化

图2 磁层磁场的ULF波动

图3 不同L处的相对论电子衰减

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