Горячие электроны создают волны в радиационных поясах Земли

Москва, 16:02, 23 Июн 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Окружающая Землю магнитосфера представляет собой два концентрических луковичных радиационных пояса, известных как пояса Ван Аллена. Пояса Ван-Аллена разбухают и отступают в ответ на поступающую энергию от Солнца, иногда вздымаясь достаточно далеко, чтобы накрывать орбитальные спутники и другие космические аппараты, при этом нарушая электронные сообщения и навигационные сигналы, а также электрические сети. Эти электроны радиационного пояса движутся вблизи скорости света и испускают и поглощают волны, которые используются учеными для понимания космической погоды.

Международная команда ученых недавно обнаружила роль, которую горячие электроны могут играть в волнах и флуктуациях, обнаруженных спутниками.

Предыдущие исследования были сфокусированы на низкочастотных электромагнитных волнах, испускаемых холодными электронами, в качестве основной причины ускорения и потери релятивистских электронов. Эти взаимодействия волновых частиц непосредственно влияют на ширину полос. Низкочастотные волны включают плазменные волны, издающие статический звук, который слышен через динамик.

Эта общая теория описывает электроны от солнечного ветра, взаимодействующие с этими низкочастотными плазменными волнами, что заставляет электроны получать огромное количество энергии от усиления волн вистлерной волны через окружающую плазменную сферу.

Однако, по мнению исследовательской группы, низкочастотные волны обычно связаны с активными магнитосферными условиями, которые не всегда происходят. Напротив, высокочастотные квазиэлектростатические колебания в верхней гибридной частоте являются постоянным и повсеместным признаком в среде радиационного пояса Земли, как недавно было обнаружено по новым данным зонда Ван-Аллена.

В своем исследовании ученые рассматривали электроны в трех энергетических диапазонах: холодные электроны, горячие электроны и релятивистские электроны. Холодные электроны в основном способствуют фононной электронной плотности. Горячие электроны известны как основной источник образования волн. Релятивистские электроны, тем временем, являются результатом процессов ускорения частиц, но они не влияют на средние характеристики плазмы. Исследователи выбрали интервалы «тихого времени» для изучения высокочастотных волн, когда низкочастотные плазменные волны отсутствовали.

Поскольку горячие электроны составляют лишь малую долю от общей плотности электронов, общая мысль состоит в том, что верхнегибридные флуктуации полезны только как инструмент для косвенного измерения плотности холодного электронного числа. Однако данные зонда Ван-Аллена показали, что в радиационных поясах повсеместно и повсеместно существуют верхнегибридные электростатические флуктуации, и ученые доказали, что наличие горячих электронов и верхнегибридных флуктуаций является взаимно связанным явлением.