离子回旋波导致的行星磁层非热等离子体密度重分布
空间物理
2026-03-30 v1
摘要
行星磁层展现出多种环境，其中超低频 (ULF) 脉动诱导非线性有质动力效应。由于由 Kappa 分布建模的超热种群在这些区域中普遍存在，因此必须考虑它们对电磁离子回旋 (EMIC) 波诱导的有质动力力的显著影响。我们研究了由行波 EMIC 波的有质动力力驱动的沿磁场方向的等离子体密度重分布，跨越不同的行星磁层。我们应用广义慢时标力平衡方程来建模低-beta 等离子体（）中的稳态密度解，其中 Kappa 分布是各向同性的。为了实现系统性比较，波调制使用偶极磁场中的 WKB 近似来描述，忽略一阶曲率效应。等离子体响应随磁层参数显著变化：减小 Kappa 参数和增加等离子体 beta 会抵消等离子体向赤道的积聚。在低-beta 环境中，非热效应显著减弱了对短周期脉动的非线性响应，尽管保持了麦克斯韦模型的定性行为。此外，我们刻画了控制赤道密度极小值和极大值之间相变的关键参数如何依赖于等离子体 beta、Kappa 和 L 壳层的特定组合。我们的研究表明，非热等离子体特性是由 ULF 波驱动的沿磁场方向密度重分布的决定性因素，强调了将其纳入以准确建模多面行星磁层中的有质动力现象的必要性。
引用
@article{arxiv.2603.26419,
title = {Non-thermal plasma density redistribution in planetary magnetospheres due to ion-cyclotron waves},
author = {Joaquín Espinoza-Troni and Felipe A Asenjo and Pablo S Moya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.26419},
year = {2026}
}