基于范艾伦卫星观测数据的地球辐射带电子能谱分布的统计分析

Abstract

利用范艾伦卫星2014年至2018年观测的高精度电子能谱数据, 统计分析了不同辐射带高能电子能谱类型的时空分布特征. 结果表明, 辐射带电子能谱主要被分为三类: 指数分布能谱、幂律分布能谱和反转能谱. 指数分布能谱通常在等离子体层以外占主导地位. 幂律分布能谱通常在磁暴的主相出现在高L处, 并逐渐转移到低L处. 在地磁活动平静时期, 幂律分布能谱在高L处存在时间更长, 占比更多. 反转能谱在等离子体层内L>2.5处占主导地位, 随着等离子体层层顶升高, 反转能谱增加, 指数分布能谱减少. 在长时间的地磁活动平静年份, 辐射带电子反转能谱局地峰值(约2 MeV)附近的电子通量明显较低, 反转能谱占比较少. 辐射带电子能谱类型对等离子体层层顶和地磁活动依赖性的统计分析表明, 反转能谱发生率的峰值位置约位于L=(Lpp–2)(Lpp为等离子体层层顶位置), 指数分布能谱发生率的峰值约位于L=(Lpp+1.5), 幂律分布能谱的出现与电子的注入密切相关. 磁暴越剧烈, 反转能谱被指数分布能谱取代的L范围越广泛. 在平静时期, 由于等离子体嘶声的散射作用, 等离子体层层顶内的指数分布能谱被反转能谱取代. 本文给出了辐射带电子能谱类型长期的时空分布特征, 可以为辐射带动态建模和高能电子通量预报提供理论参考.

Keywords

• 辐射带
• 电子能谱
• 范艾伦探测器
• 地磁活动
• 等离子体层层顶