参量研究：阿尔芬波散射的环-束流电子激发的电子回旋脉泽不稳定性

摘要

电子回旋脉泽不稳定性是一种很重要的将处于磁场中的非热电子的能量传递给电磁波的受激辐射放大机制。该机制已被应用于诸多天体物理射电现象的解释之中，包括太阳射电暴与太阳系内磁化行星的射电辐射，以及太阳系外的射电辐射等。
　　根据观测，阿尔芬波广泛存在于行星际空间与太阳大气中。在磁重联与耀斑爆发等物理过程中，则会有环-束流分布的电子产生。根据等离子体粒子模拟的结果，阿尔芬波可以将环-束流电子分布散射为月牙形分布，而这种月牙形分布是可以激发电子回旋脉泽不稳定性的。通过数值计算，本文对阿尔芬波散射的环-束流电子所激发的电子回旋脉泽辐射进行了参量研究。
　　计算结果表明，受阿尔芬波散射的环-束流电子分布可以激发电子回旋脉泽不稳定性。前向与后向传播的O模与X模波都可以被放大，其中X1模波的增长率总是会随阿尔芬波的强度而减小。电子分布的平均投掷角是一个关键参数，因为阿尔芬波对O1、O2与X2模的增长率的影响会随投掷角有很大的变化。对于主要成分为束流的电子分布（投掷角φ≤30°），O1、O2与X2模的增长率会随着阿尔芬波能量密度的增加而增加。在其他情况下，O1、O2与X2模的增长率会随着阿尔芬波强度的增加而减弱，除了O1模的增长率在环分布的情况下依然会随着阿尔芬波的强度增加而增加之外。数值计算的结果可能会对空间与天体物理等离子体中射电现象的分析有重要帮助。

目录

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摘要

第一章 引言

1．1 等离子体中的波动

1．2 等离子体中的不稳定性

1．3 射电的电子回旋脉泽辐射机制

1．4 日地空间中的阿尔芬波

1．5 小结

第二章 电子回旋脉泽不稳定性的基本原理

2．1 激发条件

2．2 共振曲线

2．2．1 速度空间中的共振曲线

2．2．2 动量空间中的共振曲线

2．2．3 极坐标下的共振曲线

2．3 电子速度分布

2．3．1 损失锥分布

2．3．2 低能截止幂律分布

2．3．3 马蹄形分布

2．3．4 投掷角各向异性分布

2．4 增长率的一般表达式

2．5 小结

第三章 受阿尔芬波散射的环一束流电子分布

3．3 散射的环-束流电子速度分布图像

3．3．1 电子分布函数关于动量弥散度的图像

3．3．2 电子分布函数关于投掷角弥散度的图像

3．3．3 电子分布函数关于平均动能的图像

3．3．4 电子分布函数关于投掷角的图像

3．4 小结

第四章 阿尔芬波强度对不稳定性影响的参量研究

4．1 电子回旋脉泽不稳定性的一般性质

4．2 不同参数下阿尔芬波强度对增长率的影响

4．2．1 不同的非热电子投掷角

4．2．2 不同的非热电子“温度”

4．2．3 非热电子平均动能的影响

4．3 小结

第五章 总结和讨论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果