Международная группа ученых недавно обнаружила роль, которую горячие электроны могут играть в волнах и колебаниях, обнаруживаемых спутниками. На этой неделе исследовательская группа сообщает о своих выводах в журнале Physics of Plasmas от AIP Publishing. Их результаты основаны на данных, собранных Van Allen Probes, двойным роботизированным космическим кораблем, запущенным НАСА в 2012 году, чтобы помочь ученым лучше понять эти области пояса.Предыдущие исследования были сосредоточены на низкочастотных электромагнитных волнах, излучаемых холодными электронами, как на основной причине ускорения и потери релятивистских электронов.
Эти взаимодействия волна-частица напрямую влияют на ширину полос. Низкочастотные волны включают плазменные волны свистящего режима, названные так в честь шипящего или статического звука, который они издают, слышимого через динамик.Эта общая теория описывает электроны солнечного ветра, взаимодействующие с этими низкочастотными плазменными волнами. Это заставляет электроны получать огромное количество энергии от усиления свистовых волн через окружающую плазменную сферу.
Однако, по мнению исследовательской группы, низкочастотные волны обычно связаны с активными магнитосферными условиями, которые возникают не всегда. Напротив, высокочастотные квазиэлектростатические (ES) флуктуации верхней гибридной частоты являются постоянной и распространенной особенностью в среде радиационного пояса Земли, как было недавно обнаружено с помощью новых данных с зондов Ван Аллена.«Случайные низкочастотные волны с чрезвычайно большими амплитудами могут внезапно ускорить электроны», — сказал Джунга Хван, главный исследователь Корейского института астрономии и космических наук в Южной Корее и соавтор статьи. «Но мы считаем, что именно высокочастотные колебания ES, которые постоянно испускаются и реабсорбируются горячими электронами, позволяют электронам радиационного пояса оставаться внутри внешней полосы Ван Аллена в течение длительного времени».В своем исследовании исследователи рассматривали электроны в трех диапазонах энергий: холодные электроны, горячие электроны и релятивистские электроны.
Основной вклад в фоновую электронную плотность вносят холодные электроны. Горячие электроны известны как главный источник волн.
Между тем релятивистские электроны возникают в результате процессов ускорения частиц, но не влияют на средние характеристики плазмы. Исследователи выбрали интервалы «спокойного времени» для изучения высокочастотных волн, когда низкочастотные плазменные волны отсутствовали.
«Поскольку горячие электроны составляют лишь небольшую часть от общей электронной плотности, общая мысль заключалась в том, что верхнегибридные флуктуации полезны только как инструмент для косвенного измерения плотности холодных электронов», — сказал Хван. «Однако данные с зонда Ван Аллена показали, что верхнегибридные ES (электростатические) флуктуации широко и повсеместно существуют в радиационных поясах. Отсюда мы доказали, что присутствие горячих электронов и верхнегибридные флуктуации являются взаимно связанными явлениями. "