【摘 要】
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电磁离子回旋（Electromagnetic Ion Cyclone,EMIC）波是等离子体波动中最为基本和重要的一种低频波,其在微观尺度上对能量传输和耗散以及粒子加热加速等等离子体能化现象有着重要影响,与日地空间环境中很多物理现象密切相关。本文基于EMIC波的色散关系以及卫星观测数据,研究了磁层边界区域EMIC波的特性,通过动力学分析探讨了其激发机制,并从观测和理论角度解释了磁层边界区域出现的数
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电磁离子回旋（Electromagnetic Ion Cyclone,EMIC）波是等离子体波动中最为基本和重要的一种低频波,其在微观尺度上对能量传输和耗散以及粒子加热加速等等离子体能化现象有着重要影响,与日地空间环境中很多物理现象密切相关。本文基于EMIC波的色散关系以及卫星观测数据,研究了磁层边界区域EMIC波的特性,通过动力学分析探讨了其激发机制,并从观测和理论角度解释了磁层边界区域出现的数密度扰动、冷离子加热、投掷角分布变化等物理现象。首先,本文基于磁化等离子体双流体理论推导了EMIC波的色散关系,给出了EMIC波的判断依据,并分析了等离子体整体流速对波特性的影响,得到了航天器框架下EMIC波特性的判断方法:当整体流速远小于阿尔芬速度时,可以忽略多普勒频移效应;当整体流速接近或大于阿尔芬速度时,多普勒频移效应不可忽略,EMIC波在航天器框架中会表现出右旋偏振的特性且传播方向与等离子体框架中相反。其次,本文使用磁层多尺度任务（Magnetospheric Multiscale Mission,MMS）卫星的观测数据,分析讨论了磁层边界区域多个EMIC波事件。分析结果表明EMIC波平行或反平行于背景磁场传播,具有左旋偏振或近似线偏振的特征。基于当地等离子体环境参数和动理论模型分析,证实了当地离子温度各向异性引起的EMIC不稳定性激发了EMIC波、离子束流影响正向或反向（相对于背景磁场）传播EMIC波的增长率。最后,本文还从观测和理论角度解释了以下物理现象:EMIC波事件中存在的镜像波导致背景磁场平行分量扰动与等离子体数密度扰动呈反相关;EMIC波调制冷离子的加热;EMIC波调制离子和电子投掷角分布。
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