Рассматривается взаимодействие релятивистских электронов с электромагнитными ионно-циклотронными волнами в виде пакетов конечной длины в радиационных поясах Земли. На основе численного моделирования методом пробных частиц исследована зависимость характеристик взаимодействия от длины и амплитуды пакета как в линейном, так и в нелинейном режимах. Вычислены потоки частиц, высыпающихся в конус потерь в результате рассматриваемого взаимодействия. Показано, что как в линейном режиме, так и в режиме силовой группировки, связанной с прямым влиянием силы Лоренца на фазу электрона, уменьшение длины пакета расширяет область взаимодействия в сторону малых энергий, находящихся за пределами диапазона резонансных значений для центральной компоненты пакета. Подобное взаимодействие может вызывать высыпания в ионосферу электронов с энергиями порядка сотен килоэлектронвольт. Нелинейные эффекты приводят к насыщению потока высыпающихся электронов на предельном уровне, соответствующем режиму сильной питч-угловой диффузии.

На английском языке
Interaction of relativistic electrons with electromagnetic ion-cyclotron wave packets of finite length in the Earth's magnetosphere
Grach V.S. and Demekhov A.G.

We consider the interaction of relativistic electrons with electromagnetic ion-cyclotron wave packets of finite length in the Earth's radiation belts. Based on numerical simulation by test particle method, we study thede dependence of the interaction characteristics on the wave packet length and amplitude both in the linear and nonlinear regimes. The fluxes of the particles precipitating to the loss cone as a result of the considered interaction are calculated. We show that both in the linear regime and in the force bunching regime, governed by the Lorentz force direct influence on the electron phase, a wave packet length's decrease expands the interaction region into the region of low energies which are outside the resonance range for the central wave packet component. Such an interaction can lead to precipitation of hundreds-keV electrons into the ionosphere. Nonlinear effects lead to saturation of the precipitating flux at the limiting level corresponding to the strong pitch-angle diffusion.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_05_387