电磁离子回旋波对非相对论高能电子的非共振散射：航天器观测与理论框架

电磁离子回旋（EMIC）波导致地球辐射带中相对论电子的快速散射，因为其相对于其他与该能量范围电子相互作用的波具有较大振幅。由 EMIC 波驱动的电子沉降的一个核心特征极为难以捉摸。即，在低高度航天器观测中，低于 EMIC 波最小共振能量的中等沉降通量同共振能量处的强沉降通量同时发生。本文扩展了对该问题先前报道的解决方案：由波包引起的非共振散射。准线性扩散模型被推广以纳入由一般波形的非共振散射。扩散率随远离共振呈指数衰减，其中较短的波包降低衰减率从而拓宽显著散射的能量范围。利用来自 $\delta f$ 粒子在胞模拟的真实 EMIC 波包，进行测试粒子模拟以证明强烈的短波包将显著散射的能量扩展到远低于最小共振能量，与我们的理论预测一致。最后，计算得到的相对论电子沉降与捕获通量之比同 ELFIN 观测进行比较，并基于测得的通量比推断波功率谱。我们证明，即使波谱狭窄，短 EMIC 波包也能提供远低于最小共振能量的中等强度沉降通量。