粒子模拟中束流驱动的电子回旋谐波与电子声波
等离子体物理
2024-06-04 v2 空间物理
摘要
最近的研究表明，电子回旋谐波（ECH）波可以由低能电子束激发。这种波以中等倾斜的波法向角（~70）传播。束流驱动的 ECH 波对地球等离子体层中电子动力学的潜在影响尚不清楚。使用具有代表等离子体层中典型等离子体条件的初始电子分布的二维 Darwin 粒子模拟，我们探索了这种束流驱动的 ECH 波的激发和饱和。模拟中 ECH 波和电子声波均被激发，并以倾斜的波法向角传播。与电子声波相比，ECH 波增长得快得多，且具有更强的饱和幅度。冷态静止电子首先通过回旋共振被 ECH 波加速，然后通过朗道共振被 ECH 波和电子声波在平行方向上加速。另一方面，束流电子在平行方向上减速并被散射到更大的投掷角。电子束流的弛豫和冷电子的持续加热促成了 ECH 波的饱和，并抑制了电子声波的激发。当等离子体频率与电子回旋频率之比 wpe/wce 增加时，ECH 波幅度增加，而电子声波幅度降低。我们的工作揭示了 ECH 波和电子声波在重塑亚热电子分布中的重要性，并增进了我们对波粒相互作用在捕获电离层电子外流和在等离子体层中形成各向异性（场向）电子分布方面潜在影响的理解。
引用
@article{arxiv.2403.05675,
title = {Beam-driven Electron Cyclotron Harmonic and Electron Acoustic Waves as Seen in Particle-In-Cell Simulations},
author = {Xu Zhang and Xin An and Vassilis Angelopoulos and Anton Artemyev and Xiao-Jia Zhang and Ying-Dong Jia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.05675},
year = {2024}
}