地球磁层中 Kappa 分布函数与等离子体 Beta 参数的关系：THEMIS 观测

地球磁层代表一个天然等离子体实验室，使我们能在无库仑碰撞情形下研究粒子分布函数的行为，其通常由 Kappa 分布描述。我们研究了不同磁层区域中离子与电子的这些函数性质，从而得以揭示宽范围等离子体 beta（$\beta$）值（自 $10^{-3}$ 至 $10^{2}$）下的 $\kappa$ 参数。这是利用五颗亚暴期间事件与宏观相互作用时间历史（THEMIS）航天器在 2008 至 2018 年间的同步离子与电子测量完成的。研究发现，对固定等离子体 $\beta$，分布函数的 $\kappa$ 指数与核心能量（$E_c$）可由幂律 $\kappa=AE_c^\gamma$ 对两物种建模，且 $\beta$、$\kappa$ 与 $E_c$ 间关系远比早前报道复杂：$A$ 与 $\gamma$ 均表现出对 $\beta$ 的系统性依赖。我们的结果表明 $\beta \sim 0.1-0.3$ 是等离子体更动态的范围，因其受磁场与温度涨落共同影响，暗示磁主导等离子体向动力学主导等离子体的转变发生于这些 $\beta$ 值处。对 $\beta > 1$，$A$ 与 $\gamma$ 取近常数值，此特征对电子尤为显著，并可能与其去磁化相关。我们所呈现的 $\beta$、$\kappa$ 与 $E_c$ 间关系是一项重要结果，可供未来理论模型使用。