磁暴期间辐射带电子相空间密度的多卫星联合观测

作者：刘泽源; 倪彬彬^*; 付松; 项正; 郭建广; 曹兴; 顾旭东; 易娟; 郭英杰; 郭德宇; 王敬之

来源：地球物理学报, 2020, 63(06): 2149-2158.

• 外辐射带
• 范艾伦卫星
• GPS卫星
• 电子相空间密度

地球外辐射带是一个高度动态变化的空间环境,辐射带电子通量的变化在磁暴期间尤为明显.要分析潜在的电子动态变化机制,需要排除绝热效应产生的影响.在以三个绝热不变量组成的相空间坐标中,利用相空间密度(PSD)可以反映电子的真实加速和损失情况.本文详细分析两颗范艾伦卫星和三颗GPS导航卫星在2013年3月的同步电子通量观测数据,发现在3月17日磁暴期间,当太阳风动压增大、行星际磁场南向时,辐射带电子通量会发生骤降.进一步将电子通量转换成电子相空间密度并利用不同第一、第二绝热不变量(μ,K)组合条件下PSD径向分布的差异性,深入探究磁暴期间辐射带电子的动态变化机制.结果表明:磁暴初期由于电子的局地加速导致PSD不断上升;磁暴主相期间,由于磁层顶阴影效应以及伴随的向外径向扩散损失导致PSD快速降低;位于不同空间位置的多颗卫星观测为明晰辐射带电子动态物理过程提供了重要的便利.

• 单位
  武汉大学; 中国气象局国家空间天气监测预警中心; 中国科学院