地球辐射带中的线性、准线性与非线性径向输运

对地球辐射带的观测研究表明，频率范围为2-25 mHz的Alfvén涨落将磁捕获电子加速至相对论性能量。数十年来，地球辐射带的统计模型一直用量子线性扩散模型来量化Alfvén波的影响。然而，准线性模型不足以量化发生在与$0.1- 10$ MeV电子方位角漂移周期相当的时间尺度上的Alfvén径向输运。随着近期观测方法学的进展提供了快速时间尺度上地球辐射带的空间与时间覆盖，一个区分快速与扩散径向输运的理论框架也首次可通过原位测量进行检验。在本报告中，我们给出行星辐射带径向输运的漂移动力学描述。我们刻画了过快而无法由准线性模型建模的线性过程，并确定非线性变得动力学显著的条件。在线性 regime中，波粒相互作用按共振与非共振响应分类。我们证明斑马条纹现象是非共振的，并可起源于内辐射带中粒子的注入。我们推导了满足法拉第定律且包含两项的场模型的径向扩散系数：一项按$L^{10}$缩放且与方位角数$m$无关，第二项按$m^2 L^6$缩放。在非线性 regime中，我们表明具有与原位测量一致性质的方位角对称波可在小于一个漂移周期内使10-100 keV电子 energized。这一相干过程提供了新的证据，表明辐射带中Alfvén波的加速不能完全包含在扩散模型中。