第八届青年地学论坛

地球辐射带中的超高能电子（能量大于3 MeV）会对航天器及宇航员造成巨大威胁，其加速机制近些年来受到广泛关注。Zhao et al. (2019)的研究表明，超高能电子的加速具有能量依赖性：3-5 MeV电子主要被合声波局地加速，而7 MeV及以上能级电子则是由径向扩散导致加速。Allison et al. (2020, 2021)则认为当背景电子密度极低时合声波可将电子加速至7 MeV或更高能级。关于局地加速和径向扩散对于超高能电子加速的相对贡献一直未研究清楚。因此，本文利用低轨POES卫星电子数据反演得到的合声波波幅及Kp指数驱动的径向扩散系数，基于地球辐射带三维扩散模型模拟了2017年4月21日磁暴期间超高能电子的加速过程。模拟结果与卫星观测结果对比，发现合声波可以将电子加速至7 MeV并且主导了带有局地峰值的超高能电子相空间密度剖面的形成；通过将高L-shell电子输运至低L-shell，径向扩散导致了超高能电子在低L-shell上的加速，平滑了局地峰值形状的相空间密度剖面。此外，本研究还发现采用不同径向扩散系数模型得到的超高能电子加速模拟结果具有很强的差异性。
 

超高能电子,辐射带,加速,三维模拟