弱磁化等离子体中电子束诱导的高次谐波等离子体辐射

在 II 型和 III 型太阳射电暴中偶尔观测到等离子体频率高次谐波 ($\omega \sim n\omega_{pe}, n > 2$) 的电磁辐射，但其 underlying 机制尚未确定。在此，我们提出了具有高光谱分辨率的二维全动能电磁粒子模拟 (particle-in-cell simulations)，以研究典型日冕条件下弱磁化等离子体中的束流驱动等离子体辐射过程。我们重点关注高次谐波辐射的产生机制。我们发现，较大的束流速度 ($u_d$) 有利于高次谐波辐射的产生。高次谐波的辐射增长较晚，且谐波数每增加一级，强度降低约 2 个数量级。随着 $u_d$ 增大，二次谐波 ($\rm H_2$) 和三次谐波 ($\rm H_3$) 辐射的强度趋于接近。我们还表明：(1) $\rm H_3$ 辐射主要通过 $\rm H_2$ 辐射与朗缪尔波的聚变产生，即 $\rm H_2 + L \rightarrow H_3$，其中与前向传播的束流 - 朗缪尔波聚变导致前向传播的 $\rm H_3$，而与后向传播的朗缪尔波聚变导致后向传播的 $\rm H_3$；(2) $\rm H_4$ 辐射主要源于 $\rm H_3$ 辐射与前向（或后向）传播的朗缪尔波的聚变，即 $\rm H_3 + L \rightarrow H_4$。