磁层亚暴期间等离子体注入现象的研究

)：本项目拟通过多颗卫星（双星、Cluster、LANL和THEMIS等）对亚暴等离子体注入事件的联合观测，考察注入前后粒子能量、数密度和投掷角的变化特征，结合数值模拟探究注入后粒子通量增加的原因：（1）粒子加速加热的贡献，（2）粒子数密度的贡献，（3）其它物理量的贡献。针对亚暴注入建立相应的磁层电磁场模型，根据粒子在电磁场中的漂移运动理论，数值模拟等离子体的加热输运过程，探讨磁层大尺度对流电场对等离子体注入的贡献，确定磁尾是否存在电场加热所需要的初始粒子分布；进一步根据多颗卫星对同一例等离子体注入事件的联合观测，分析注入的时空演化过程，追踪等离子体注入所需的粒子源。本项目拟解决亚暴注入期间粒子通量增加的原因，确定磁层大尺度对流电场对亚暴注入的贡献以及等离子体注入的粒子源区。成熟的磁层亚暴模型应该能很好地解释等离子体注入过程，因此本项目的研究可以为磁层亚暴模型构建提供科学依据。

本项目利用双星计划TC-1和LANL同步轨道卫星探测数据着重研究近地磁尾大尺度对流电场的特征以及同步轨道等离子体注入现象。 主要结论：（1）电场的X分量随着壳指数L值的增大而单调递减；晨昏向电场Ey在磁地方时18:00<MLT<06:00范围内始终指向昏侧；电场随磁地方时分布表现出强不对称性。（2）磁静期间行星际电场Ey与近地磁尾晨昏电场Ey有明显的响应关系，响应系数是径向距离的函数，磁尾夜侧径向距离7RE为分界有两种不同的响应关系。（3）磁静期间同步轨道区电子通量随磁地方时分布呈现双峰结构。（4）根据LANL观测到的能量电子和离子通量数据，利用L-Marquardt and UGO算法对能量通量谱进行三参数Kappa分布函数拟合，详细研究磁暴期间等离子体无色散注入四个阶段（增长相之前、增长相期间、膨胀相期间和恢复相）的独特谱特征：能量离子通量在注入前后的增加率随着能量的增加而增加，而能量电子呈相反趋势。分析发现两个独立拟合参数Kappa指数和特征能量呈线性关系。理论推导Kappa分布在速度空间扩散方程中的演化过程，验证观测到的线性关系；提出感应电场和速度空间扩散共同作用的等离子体注入机制；所提出的机制可以区分电子注入和离子注入的不同特征，也可以区分磁暴和亚暴注入的不同特征。