【摘 要】
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地球辐射带是一个充满被地磁场捕获的高能带电粒子,距离地球表面约六百公里至四万公里的重要空间区域。其中的电子特别是相对论电子对航天器探测设备和航天员的生命安全具有巨大的威胁,因此对地球辐射带电子动态变化的研究具有重要的科学意义和潜在的应用价值。本文充分利用2012年8月发射的Van Allen Probes双星提供的高质量和高精度辐射带电子通量和等离子体波动数据,对磁暴期间外辐射带电子通量的变化特征
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地球辐射带是一个充满被地磁场捕获的高能带电粒子,距离地球表面约六百公里至四万公里的重要空间区域。其中的电子特别是相对论电子对航天器探测设备和航天员的生命安全具有巨大的威胁,因此对地球辐射带电子动态变化的研究具有重要的科学意义和潜在的应用价值。本文充分利用2012年8月发射的Van Allen Probes双星提供的高质量和高精度辐射带电子通量和等离子体波动数据,对磁暴期间外辐射带电子通量的变化特征进行了细致分析和统计研究。基于磁暴发生前3天、后5天没有其它磁暴发生的判定标准,从2012年9月到2017年12月的观测数据中挑选出68个孤立磁暴事件,研究132 ke V到7.7Me V共17个能级的电子通量对这68个磁暴的三种响应:增加,不变和减少。发现电子通量响应对电子能级、空间位置和磁暴强度有很强的依赖性,具体表现为:随着电子能级的增高,增加型事件数减少,不变型事件数增多;在L=3.0-5.0区间增加型磁暴事件数随L的增大而增多;弱磁暴期间,＞2Me V电子几乎没有增加,强磁暴期间,＜2 Me V能段的电子通量暴后几乎都增加。另外,与无磁暴期间的电子通量响应分布特征进行对比发现,电子通量减少现象在无磁暴期间多出现在L=4.5-5.5区间的132-354 ke V能段,在磁暴期间多发生在L=4.0-6.0区间的Me V能段。磁暴的发生是辐射带电子通量出现两个及以上数量级变化的重要条件,也是＞2Me V电子通量变化的重要条件。为了分析电子通量对磁暴响应的影响因素,采用时序叠加方法对三个典型能级（604 ke V,1728 ke V和3.4 Me V）电子的响应与太阳风参数、磁层顶和等离子体层顶位置、等离子体波动之间的关系进行分析。结果表明,和另外两种响应类型相比,增加型事件要求更快的太阳风速度,更强的太阳风动压,更长时间的南向磁场,更小的SYM-H指数最小值,更靠近地球的磁层顶和等离子体层顶位置;而对于同一响应类型事件,越高能级的磁暴初相期间有更高的太阳风动压,磁暴主相期间有持续时间更长的南向且更强的磁场,磁暴恢复相期间有更快的太阳风速度;相对论（604 ke V）电子增加型事件对应更大的chorus和MS波幅值,而这两种波动在减少型事件期间发生率和幅值都较小,三种类型事件对应的hiss波无明显区别,说明相对论电子的变化可能对chorus波和MS波引起的加速机制更加敏感;超相对论（3.4 Me V）增加型事件恢复相期间观察到较强的MS波,证实MS波对超相对论电子的增加有促进作用,不变型和减少型事件恢复相期间对应的hiss波幅值较强,说明损失机制在超相对论电子的变化中占主导地位。
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