中等相对论性电子环-束引起的束迴旋不稳定性

本文研究了在电子等离子体频率ω_e远大于电子迴旋频率Ω_e的等离子体内,由中等相对论性电子环-束激发的高频(ω≥ω_e)束迴旋不稳定性。结果表明,高能电子束迴旋模在N2cos2θ<1和N2cos2θ>1范围内都是不稳定的,在N2cos2θ=1时是稳定的,这里N为折射指数,θ为传播角。当束迴旋模频率近乎等于冷背景等离子体本征模频率之一(ω≈ω_e)时增长率最大。文中介绍和讨论了色散方程的数值计算结果。      

哨声波的有质动力

本文导出哨声波有质动力的一个公式。该公式表明,当ω<Ω_e/2时,有质动力倾向于把电子推向强波场区,从而在波的传播路径上形成密度脊;当ω>Ω_e/2时情况正相反,有质动力倾向于在波的传播路径上形成密度槽。这就表明,weibel的结果[1]只是当ω《Ω_e时本文所得到的结果的特殊情形。      

海南岛三亚哨声观测资料的初步分析

本文主要介绍1983年初在海南岛三亚观测哨声的部分结果.记录到大量哨声,其中包括短哨、多源哨和多路哨;约有10%的哨声下截频在0.8kc/s左右.经分析发现:(1)三亚哨声几乎全部出现在f₀F₂下降的过程中,哨声出现率的峰值在f₀f₂下降最快处,即电子浓度下降变化急剧处;(2)哨声活动和磁暴的关系与中高纬有所不同,存在明显的相反情况.      

极光场线上上行氧离子(O+)束驱动的静电离子迥旋波和离子声波不稳定性

本文研究了由背景热电子、背景冷质子(H+)和强各向异性氧离子(O+)束组成的模型等离子体中静电O+迴旋波和离子声波不稳定性.结果表明,低频(|ω|<σ_p,σ_p表示质子迴旋频率)静电O+迴旋波和离子声波可以由极光场线上上行O+束来激发.上行O+束可能是极光场线上低频静电不稳定性一个重要的自由能源.      

银河宇宙线在电离层D层中电离的全球分布

本文从带电粒子对D层大气电离出发, 给出了宇宙线相对论粒子、非相对论粒子及低能粒子在地球大气中的电离公式, 从而给出了宇宙线在电离层D层中电子产生率q(h)和电子密度N(h)的全球分布.结果表明, 宇宙线产生的q(h)和N(h)具有明显的纬度效应, 在极区产生的q(h)和N(h)要比低纬高得多, 当截止刚度R_c=10—18GV时, q(h)的变化相差很小.太阳活动11年调制对q(h)的影响是明显的, 但远小于R_c对q(h)的影响.大气密度ρ(h)对q(h)的影响主要是随高度的变化.      

地磁场模式对低纬哨声射线追迹计算的影响

考虑到低纬地磁场与偶极子磁场偏离较大, 本文用国际参考场(n=6)进行了低纬哨声射线追迹计算.结果表明, 在约9°N和12°N处有两个很窄的哨声波非导传播出口点, 相应射线起点都在雷电活动区.哨声波非导传播出口的截止纬度约在8—9°N处.计算结果也较满意地解释了低纬哨声色散值和f₀/F₂正相关的事实.      

武昌哨声的传播特征及其与地磁活动的相关

本文利用武昌(磁纬19.2°N)连续三年的哨声观测资料,研究了武昌地区哨声传播的一般特征。着重对武昌哨声的传播路径进行了分析推断,并讨论了它们与地磁活动的相关特性。发现:武昌哨声的显著特征是色散与电离层f₀F₂有明显的正相关关系;其次常出现一类色散值稳定、出现率也很高的哨声。此外,对典型事件的分析及统计分析都表明武昌哨声出现率在地磁扰动时明显增高;哨声色散在磁暴急始后不久即有一个急剧的上升,上升幅度达18%至37%。      

确定总电子含量积分常数的一种方法

本文叙述确定总电子含量积分常数(Ω_c)的一个方法。它是根据同步卫星信号相对法拉第旋转角(Ω_R)随昼夜f₀2F₂值的变化,运用最小二乘法计算Ω_c对于f₀2F₂的回归直线。此线的斜率正比于电离层等效板厚τ,直线与纵轴的交点给出Ω_c。      

离子迴旋波的参量激发

本文分析了极光区上空以低混杂波作为泵波激发静电离子迴旋波的可能性,并计算了增长率。结果表明,当泵波较强时(峰值100mV/m)增长率可达0.5ω_ci,大于电流驱动不稳定性及离子束流不稳定性等线性理论所可能期待的增长率。从而在某些情况下,离子迥旋波的这种参量激发可能是主要的。      

磁纬10°以下哨声路径纬度和所需抬升因子积分中值的估算方法

本文采用国际地磁参考场(1980IGRF,n=8)磁力线经验公式和三层模式电离层,结合哨声波沿磁力线传播所需电子浓度的横向梯度,给出了磁纬10°以下哨声路径纬度和所需抬升因子积分中值的估算方法;从而得出:(1)哨声色散值D不仅与电离层N_mF2正相关,而且与h_mF2也有明显相关性.当路径纬度ф₉₀≤10.5°(IGRF,n=8,下同)时,D与h_mF2负相关;>12时,正相关;在10.5°—12°之间时,正或负相关取决于路径顶点高度与h_m之差值.估算表明,三亚(磁纬7.04°N)收到的哨声中路径纬度ф₉₀≤10.5。的占94.5%,D与h_mF2负相关,这与观测结果一致.(2)所需抬升因子积分中值一般在7—31%之间.      

赤道反向电射流中不均匀性的对流放大特性及对某些观测特性的解释

本文分析了反向赤道电射流条件下的不均匀性的对流放大特性。根据电射流不稳定性的线性理论,对一个分层均匀的电射流的模式的数值计算表明:在反向电射流条件下,电射流不均匀性有如下的特性:在波的传播过程中,在上电射流区内,波矢向下旋转,在下电射流区内,波矢向上旋转;在驱动电场E_D数值相同的情况下,反向电射流条件下的射线路径积分增长率r比正常电射流情况的要小得多。这是由于波的群速度方向是向下的,而电子密度梯度起稳定化作用。对于电子密度的特征长度L_N=6km和│E_D│=0.8mV/m,波长λ=10m,高度h≥105km,有r<20。在这一高度范围,波可能是不饱和的,增大L_N,使波在h=105km饱和的临界电场│E_D│值减小。上述计算结果可解释某些在反向电射流条件下,在Addis-Ababa观测到的10m波长雷达回波的特性。      

Effect of ion dynamics on the evolution of electron phase-space holes

The evolution of two-dimensional (2D) electron phase-space holes (electron holes) has been previously investigated with electrostatic Particle-in-Cell (PIC) simulations, which neglect ion dynamics. The electron holes are found to be unstable to the transverse instability, and their evolution is determined by the combined action between the transverse instability and the stabilization by the background magnetic field. In this paper, the effect of ion dynamics on the evolution of an electron hole is studied. In weakly magnetized plasma (Ω_e < ω_pe, where Ω_e and ω_pe are electron gyrofrequency and plasma frequency, respectively), the electron hole is still unstable to the transverse instability. However, it evolves a little faster and is destroyed in a shorter time when ion dynamics is considered. In strongly magnetized plasma (Ω_e > ω_pe), the electron hole is broken due to the lower hybrid waves, and its evolution is much faster.      

日冕背景下的等离子体尾场效应

计算了高能脉冲电子束在冷背景和热背景等离子体条件下产生的等离子体尾场(PWF)大小,讨论了高能电子束的速度、密度、长度对等离子体尾场分布的影响。在这基础上,研究了太阳耀斑脉冲相产生的向外逃逸高能脉冲电子束在日冕背景等离子体条件下激发的等离子体尾场分布以及对其捕获电子的加速。      

真空中连续发射电子束形成的电子鞘层的空间结构

用双流理论模型研究真空中电子束的发射实验。向真空中发射电子束过程中,发射体本身被充正电,束缚束电子向外传播,大量的束电子在发射体表面附近形成电子鞘层;只有极少量的束电子可以逃离发射体而向外传播出去。在电子鞘层内,发射出的束电子和返回发射体表面的束电子形成速度和密度在空间为分布不均匀的双流。本文用双流理论模型解析计算出了电子鞘层的空间尺度、电子鞘层内的电场分布以及电子密度分布。      

离子温度对磁化等离子体中非线性静电波的影响

本文讨论了无碰撞磁化低β等离子体中离子温度对非线性静电波的影响。结果表明,在参量α≡T_i/T_e≠0条件下,存在着三种非线性静电波(T_i和T_e分别为离子和电子的热能):在波速ν_p>(1+α)(1/2)c_s情况下存在着非线性离子回旋周期波;在(1+α)(1/2)c_scosθp<(1+α)(1/2)c_s情况下存在着离子声孤立波;在v_p<(1+α)(1/2)c_scosθ情况下存在着非线性离子声周期波。当参量α增加时,孤立波的波幅(最大电位)减小,而另外两种非线性周期波的电位幅度都几乎保持不变。      

Electrostatic Structure of the Electron Phase-space Holes Generated by the Electron Two-stream Instability with a Finite Width

Space satellite observations in an electron phase-space hole (electron hole) have shown that bipolar structures are discovered at the parallel cut of parallel electric field, while unipolar structures spring from the parallel cut of perpendicular electric field. Particle-in-cell (PIC) simulations have demonstrated that the electron bi-stream instability induces several electron holes during its nonlinear evolution. However, how the unipolar structure of the parallel cut of the perpendicular electric field formed in these electron holes is still an unsolved problem, especially in a strongly magnetized plasma (Ω_e > ω_pe, where Ω_e is defined as electron gyrofrequency and ω_pe is defined as plasma frequency, respectively). In this paper, with two-dimensional (2D) electrostatic PIC simulations, the evolution of the electron two-stream instability with a finite width in strongly magnetized plasma is investigated. Initially, those conditions lead to monochromatic electrostatic waves, and these waves coalesce with each other during their nonlinear evolution. At last, a solitary electrostatic structure is formed. In such an electron hole, a bipolar structure is formed in the parallel cut of parallel electric field, while a unipolar structure presents in the parallel cut of perpendicular electric field.      

Propagation of cylindrical and spherical dust–ion acoustic solitary waves in a relativistic dusty plasma

The properties of cylindrical and spherical dust–ion acoustic solitary waves (DIASW) in an unmagnetized dusty plasma comprising of relativistic ions, Boltzmann electrons, and stationary dusty particles are investigated. Under a suitable coordinate transformation, the cylindrical KdV equation can be solved analytically. The change of the DIASW structure due to the effect of geometry, relativistic streaming factor, ion density and electron temperature is studied by numerical calculation of the cylindrical/spherical Kdv equation. It is noted that with ion pressure the effect of relativistic streaming factor to solitary waves structure is different. Without ion pressure, as the relativistic streaming factor decreases, the amplitude of the solitary wave decreases. However, when the ion pressure is taken into account, the amplitude decreases as the relativistic streaming factor increases and is highly sensitive to relativistic streaming factor. Our results may have relevance in the understanding of astrophysical plasmas.