Грач В.С.
Демехов А.Г.
 Статья на сайте eLibrary

Рассматривается резонансное взаимодействие пакета свистовых волн с энергичными электронами в магнитосфере Земли. Параметры волнового пакета выбраны на основании данных спутника Cluster. Используются как модельные профили амплитуды и частоты пакета (гауссов и линейный соответственно), так и профили с учётом вариаций амплитуды и частоты, напрямую основанные на спутниковых данных. С помощью метода пробных частиц анализируется влияние амплитудной и частотной модуляции волнового пакета на ускорение электронов и их высыпания в конус потерь в результате взаимодействия с волновым пакетом. Показано, что обе модуляции схожим образом влияют на характеристики электронно-волнового взаимодействия: наличие модуляции (амплитудной и/или частотной) в целом заметно повышает вероятность захвата частиц полем волны, но при этом максимальный набор энергии для захваченных частиц уменьшается. Однако есть области начальных параметров электронов, в которых и при наличии модуляции возможно существенное ускорение отдельных групп частиц. В результате рассмотренного взаимодействия электроны с энергиями 20-200 кэВ могут эффективно высыпаться в конус потерь. С удалением пакета от экватора возможны менее эффективные высыпания частиц с энергиями 200-600 кэВ. Характеристики высыпаний слабо зависят от наличия амплитудной и/или частотной модуляции волнового пакета.

На английском языке
Influence of amplitude and frequency modulation of the whistler wave packet on cyclotron interaction with energetic electrons in the Earth's magnetosphere
Grach V.S. and Demekhov A.G.

We consider the resonant interaction of a whistler wave packet with energetic electrons in the Earth's magnetospere. The wave packet parameters are based on Cluster satellite data. Both model profiles of the packet amplitude and frequency (Gaussian and linear, respectively) and profiles taking into account variations in amplitude and frequency, directly based on satellite data, are used. The effect of the wave packet amplitude and frequency modulation on the acceleration of electrons and their precipitation into the loss cone as a result of the interaction is analyzed by test particle simulations. It is shown that both modulations have a similar effect on the interaction characteristics: the presence of modulation (amplitude and/or frequency) generally significantly increases the probability of particle trapping by the wave field, but the maximum energy gain for trapped particles decreases. However, there are regions of the initial electron parameters in which, even in the presence of modulation, significant acceleration of individual groups of particles is possible. As a result of the interaction considered, electrons with energies of 20 - 200 keV can effectively precipitate into the loss cone. As the packet propagates away from the equator, less effective precipitation of particles with energies of 200 - 600 keV is possible. The precipitation characteristics weakly depend on the presence of amplitude and/or frequency modulation of the wave packet.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2025_68_10_825