加速电子洞的观测和电子洞与离子分布的相互作用
编号:162
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更新:2023-04-07 17:36:53 浏览:625次
口头报告
摘要
在本次研究中,我们充分利用MMS卫星在研究小尺度(德拜尺度)结构时的优势(多卫星联合观测以及高分辨率的场和粒子数据),首次观测到加速(或减速)状态下的电子洞。通过多卫星时延分析方法得到电子洞的漂移速度(Veh)接近离子热速度,速度方向沿着局地磁场的反平行方向。利用4颗MMS卫星的空间分离和探测时间差,通过拟合方法得到洞的加速度。发现电子洞的加速度与当地离子速度分布相关:当Veh处于离子速度分布的正梯度处时,电子洞减速;当Veh处于离子分布的负梯度处时,电子洞加速。这说明电子洞的速度会在离子分布的局部最小值附近振荡,保持动态稳定。而对于麦克斯韦分布的离子环境,电子洞会一直保持自加速,不会稳定存在。这个结论也解释了为什么在观测统计中慢速电子洞的速度总是分布在离子速度的局部最小值附近,与慢速电子洞稳定平衡存在的理论研究结果相符。在确定了加速电子洞确实存在以及其加速度产生的原因之后,我们又研究了加速状态下的电子洞对离子的作用。我们通过理论计算得到了离子在通过具有加速度的电子洞前后的速度差,发现速度差的方向与电子洞加速度方向一致。所以当离子沿洞加速度方向穿越电子洞时会被加速,沿加速度相反的方向穿越电子洞时会被减速。当电子洞的加速度为0时,离子穿越前后的速度不变。我们在MMS卫星的观测中看到了离子在反向(与电子洞加速度反向相反)穿越加速电子洞时,速度分布发生了改变,改变量接近理论计算结果,证实了加速状态的电子洞确实会对离子分布产生影响。综上,我们充分利用MMS卫星自身优势,提供了加速(或减速)电子洞的观测证据,并结合离子分布和相关理论解释了电子洞加速(或减速)的原因,进一步通过观测证实了当慢电子洞的速度处在离子分布的局部最小值附近时才会保持动态稳定。此外我们发现加速状态下的电子洞也会对周围的离子分布产生影响,所以电子洞与离子分布互相耦合,最终可能达到一个稳定平衡的状态,而这个具体的平衡状态则有待于进一步的研究。
关键词
MMS卫星观测,慢电子洞的速度稳定性,空间等离子体不稳定性,慢电子洞与离子的相互作用
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