地球磁层中的各种波动现象,尤其是超低频波(Ultra Low Frequency wave,以下简称ULF波)和甚低频波(Very Low Frequency wave,以下篱称VLF波),在空间环境的监测和空间物理学的研究中具有重要的意义。其中ULF波在地球磁层内部的质量、能量和动量输运过程中起着很关键的角色。ULF波能够有效地将电子加速到很高的速度(数百keV至数MeV)。对于在轨的卫星和空间中的宇航员,这些高能量的电子能够干扰正常工作甚至产生致命的损害。两在大的磁暴过程中,这一现象将频繁出现。同样,辐射带中的VLF波与高能电子也可能发生回旋共振作用,从而产生高能电子的随机加速,导致高能电子通量上升(时间尺度为几小时至几天),也会对地球空间中的飞行器产生重要的影响。对这些波动现象的研究,一直是空间物理学研究的热点问题之一。　　同时,作为内磁层中的一个重要组成部分,等离子体层因其在各种空间物理学现象中所起的不可或缺的作用而被广泛地关注。为了更好地描述等离子体层内外边界上的等离子体密度变化以及波动与辐射带高能粒子之间的能量或物质交换,以及与不同频段的波之间的包括共振或者投掷角散射在内的各种相互作用,Carpenter and Lemaire[2004]提出了等离子体层边界层(PlasmasphereBoundary Layer,PBL)这一概念来描述等离子体层边界处的密度变化,从而区别于传统“等离子体层顶(Plasmapause)”所描述的等离子体密度陡变边界。对于等离子体层边界的密度梯度变化这一边界特征对内磁屡波动和粒子动力学过程的影响,前人尚未有相关研究。为此,我们将从新的角度研究等离子体层内外的各种波动现象,从而可以研究磁层中能量粒子的激发及散射机制。具体来说,我们的研究工作主要包括了以下的两个方面:(1)离子体层边界层附近ULF波的快速阻尼效应,以及密度变化在其传播过程中的所起的作用;(2)等离子体层边界层两侧的VLF波,特别是合声(Chorns)和嘶声(Hiss)两种哨声波,其传播路径以及等离子体层边界层对这两种哨声波的影响。　　在之前的研究中,ULF波的阻尼和衰减因素一般认为是ULF在地球两极电离层中的电场产生的电流,其对极区的焦耳加热效应使得ULF随时间不断衰减,这一效应被认为是最广泛存在于ULF波中的。同时ULF波的朗道阻尼机制和其能量在波导中传播引起的能量耗散机制被认为是普遍存在的,但在观测中,其阻尼效应往往被认为不占主导作用。在本文的研究中,我们研究了磁暴过程中ULF波的衰减和能量粒子的漂移-弹跳共振加速,并发现在一定的等离子体密度条件下,ULF波与能量粒子,尤其是H+离子的漂移-弹跳共振,将成为ULF波快速阻尼的主要机制。在等离子体层边界层附近,这一阻尼机制将变得非常明显。该研究工作同时讨论了ULF波能量在沿磁力线传播经过电离层进入大气层中的耗散过程及其衰减情况,为讨论ULF波在磁层中的能量变化的研究打下了基础;　　迄今为止,关于等离子体层边界层两侧的VLF波观测研究并不多,而Cluster的多卫星同时观测为本文的研究提供了极大的优势;本文选取了其有代表性的两个等离子体层边界层内外的同时观测事件,分析了不同等离子体层边界层密度梯度条件下的嘶声-合声强度相关性,酋次实现Cluster卫星进行了嘶声-合声的同时观测。在这一基础上,我们利用了射线追踪的方法,从数值模拟的角度进一步分析了等离子体层边界层在VLF波传播过程中所起的作用。我们的研究表明,在等离子体层边界层密度缓慢变化时,将有更多的向内传播的合声波穿过等离子体层边界层而转化成嘶声波。这一研究有助于人们更好的理解等离子体层边界层内外的波动能量交换情况。　　本文的结构和组织如下,第一章简要阐述等离子体层边界层的特征以及关于ULF波和ULF波的基本理论,第二章介绍本文中采用酶数据来源、数据分析方法以及数值模拟的方法;第三章、第四章将阐述和讨论本文主要的观测和研究结果;最后是结论部分。