太阳风暴扰动下极星槽两流不稳定的探索及其对航天器的潜在影响
等离子体物理
2025-09-12 v1
摘要
在太阳风暴期间，极星槽常常表现出具有不同速度分布的电子 population，这可能与两流不稳定性相关。本研究揭示了与电子速度相关的两流不稳定性演化，以及两流不稳定性增长阶段与静电孤立波（ESWs）之间相互作用的结果。将粒子-in-cell（PIC）仿真结果与卫星观测数据和计算结果进行比较。探讨了两流不稳定性潜在风险，包括表面电荷积聚和航天器通信系统干扰。研究结果表明，在高纬度极星槽区域，沿磁场线向上传播的星际风plasma与向上移动的离子层plasma之间的相互作用可能驱动两流不稳定性，导致相空间中电子洞结构的形成，并触发ESWs的双极分布。当空间磁场和波矢满足特定条件时，增强的电子离心运动可能抑制两流不稳定性和电子洞结构的形成，导致ESWs幅度的降低。该结果为更深入地理解太阳风暴对极星槽环境的影响，以及监测电磁环境和确保航天器稳定运行提供了宝贵的见解。
引用
@article{arxiv.2509.09126,
title = {Exploration on the Two-stream Instability in the Polar Cusp Under Solar Storm Disturbances and its Potential Impacts on Spacecraft},
author = {Jikai Sun and Lei Chang and Yu Liu and Guojun Wang and Zichen Kan and Shijie Zhang and Jingjing Ma and Dingzhou Li and Yingxin Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.09126},
year = {2025}
}