低海拔下BBELF波对O+离子加热的研究：测试粒子模拟
摘要：BBELF波导致游离层O+离子的波粒加热机制的研究：数值测试粒子模拟方法，考虑了离子-中性碰撞，以解释低海拔（≈400 km）e-POP卫星观测结果[Shen et al., 2018]。我们认为，为了复制在e-POP高度观测到的离子温度，最有效的离子加热机制是通过与垂直波长≤200 m的短尺度静电离子回旋波相互作用的回旋加速。有限的垂直波长、波幅和离子-中性碰撞频率的相互作用共同决定了游离层离子加热的限制，在约500 km以下的高度开始急剧降低，此时比值u_c/f_ci大于10^-3，其中u_c和f_ci分别表示O^+-O碰撞频率和离子回旋频率。我们通过数值和分析方法推导出EIC波对离子的回旋半周期加热的极限为0.28λ_perp。通过增加具有不同λ_perp的波或通过随机“突破”（意味着由于大幅波的随机加热，离子在能量上超出回旋半径极限）可以超越EIC波的离子回旋半径限制。我们的二维模拟表明，小尺度（<1 km）的阿尔文波无法通过困禁或随机加热来解释观测到的离子加热。
作者：Yangyang Shen and David Knudsen
论文ID：2007.00660
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2020-09-02