质子各向同性边界的统计特征

利用 ELFIN 卫星的粒子数据，我们对夜侧磁层的 284 个质子各向同性边界事件进行了统计研究，描述了它们在地方时、纬度（L 壳层）、能量和沉降能量通量方面的发生和分布特征，并作为地磁活动强度的函数。对于给定的带电粒子种类和能量，其各向同性边界 (IB) 是指极向磁纬度，超过该纬度后，首次持续观测到各向同性的投掷角分布 ($J_{prec}/J_{perp}\sim 1$)。这种各向同性化被解释为由赤道磁层中的磁力线曲率 (FLC) 散射所致。我们发现，质子 IB 在所有观测到的活动水平下均被观测到，跨越 16 至 05 MLT，在 19 至 03 MLT 之间出现率约为 100%，在晨昏侧趋向于 60%。这些结果也与使用 ELF 观测到的电子 IB 特性进行了比较，我们发现它们在地方时和活动性方面具有相似的趋势，能量大于等于 50 keV 的质子 IB 起始位置平均低 2 个 L 壳层，并提供 3 到 10 倍的沉降能量。质子 IB 通常跨越磁纬度 $64^\circ$-$66^\circ$（L 壳层 5-6），对应于环电流的外缘，并随着地磁活动增强而趋向于更低的 IGRF 纬度。发现 IB 通常出现在等离子体层顶外 0.3-2.1 Re 处。质子 IB 的能量范围通常从低于 50 keV 到约 1 MeV，在 22 MLT 附近达到最大值，并向晨昏侧降低至 300-400 keV 的典型上限，在活跃期间观测到的峰值各向同性能量增加约 500 keV。这些结果表明，IB 附近的 FLC 可以为高能质子提供一个显著的耗竭机制，FLC 散射产生的夜侧总沉淀能量约为 100 MW，有时大于等于 10 GW。