随机微分方程在非线性波粒共振相互作用模拟中的应用
等离子体物理
2021-10-04 v1 空间物理
摘要
在许多空间等离子体系统中，对高能电子通量的长期模拟需要考虑两组时间尺度明显分离的过程：电磁波对电子的共振散射微观物理过程，以及中尺度等离子体流对电子的绝热加热与输运过程。此类系统的例子包括地球辐射带和地球弓形激波，其中离子尺度等离子体注入和跨激波电场决定了电子的总体能量增益，而波对电子的散射则弛豫电子分布各向异性并产生少量高能电子群体。应用随机微分方程是一种有前景的方法，可将共振波粒相互作用的效应纳入全球模型中的电子追踪代码。本研究致力于测试此类方程在具有非扩散波粒相互作用的系统中的适用性，即具有相位俘获与聚束非线性效应的系统。我们考虑地球辐射带中常观测到的强静电哨声波模与电子的共振。我们证明，非线性共振效应可由具有电子能量随机变化的非高斯概率分布的随机微分方程描述。
引用
@article{arxiv.2105.05819,
title = {On application of stochastic differential equations for simulation of nonlinear wave-particle resonant interactions},
author = {A. S. Lukin and A. V. Artemyev and A. A. Petrukovich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.05819},
year = {2021}
}