2011, Vol. 54
地球空间的能量电子(E≥100keV)主要被捕获在L=1.2~8的内磁层里，这里L=R/RE，是映射到赤道面内的距地心距离与地球半径的比值.在地磁活动平静的条件下，在2＜L<3的区域内通常存在一个高能电子(E＞~500keV)的耗空区，被称为槽区，它把内磁层划分为内辐射带(1.2≤L≤2)和外辐射带(3≤L≤8)两个部分.这种双区结构的高能电子通量分布结构首先由VanAllen 发现，所以又被称为VanAllen辐射带.一般来说，内辐射带高能电子分布相对较为稳定，而槽区和外辐射带区域(2＜L<8)的电子分布随着地磁活动的变化而剧烈变化[1~5].地球内磁层高能电子通量分布的研究一直是磁层研究的热点，一方面对运行该区域的低轨､中轨及高轨航天器的防护研究有重大的现实意义，另一方面也有助于深入理解地球辐射带能量电子各种加速和损失机制.
1958年，VanAllen通过搭载在Explore1上的Geiger计数器发现了辐射带，并且首次得到了辐射带高能粒子的通量分布[6， 7].随着航天器和人类空间活动的增加，对内磁层高能粒子分布及动力学过程的研究越来越多，因为这些高能粒子与运行于其中的航天器的异常和失效有着密切的关系[8， 9].SAMPEX，Polar(CEPPAD)，GPS(BDD-II)，CRRES(MEA)，LANL(EPS)，GOES和HEO 这些卫星上的设备对内磁层高能粒子的探测，使内磁层高能粒子的分布研究进入到了一个崭新的阶段[10].基于这些卫星的观测数据，各种内磁层高能粒子时空演变的现象得以揭示，推动着深入理解地球辐射带高能粒子动力学过程的理论研究[11， 12].CRRES 卫星对地球内磁层高能粒子的观测具有高能量精度､高抛射角精度､空间范围广及跨越辐射带中心区域次数多的特点，特别适合于内磁层高能粒子通量分布的分析研究.运用CRRES的观测数据，前人已进行了很多关于内磁层高能电子的研究，例如，Vampola (1996)利用CRRES数据分析了在一系列磁暴之后地球辐射带电子通量的变化，并且把CRRES 观测数据和AE8MAX 模型数据做了对比分析，发现在磁暴前，600keV 以下两者基本相符，但是在600keV 以上时，AE8MAX 的模型结果比CRRES的观测数据结果大[13].Albert(2000)利用CRRES 观测数据研究了注入到槽区的高能电子的投掷角分布和生存期[14].Seki 等(2005)使用CRRES 观测数据和Akebono观测数据对内磁层的相对论电子的分布做了对比研究[15].Shprits等(2007)使用简单的一维径向扩散模型和卡尔曼滤波的方法，基于CRRES(MEA)高能电子通量数据重构了地球辐射带电子相空间密度随时间和空间的二维演变过程[16].采用相同的物理模型和数据同化方法，Ni等(2009)分别使用低纬卫星CRRES和极轨卫星Akebono高能电子通量数据重构得到类似的辐射带高能电子相空间密度的时空二维分布，进一步论证了利用数据同化方法来获取完整的地球辐射带高能电子分布特征的可行性与可靠性[17].
本文利用大约15 个月的CRRES(MEA)内磁层高能电子微分通量的翔实观测数据，在不同地磁活动指数Kp的条件下对内磁层高能电子通量分布进行分析，主要研究了1.2≤L≤8的内磁层区域高能电子通量在地磁活动平静(0≤Kp＜3)､中等(3≤Kp≤6)和强烈(6＜Kp≤9)条件下的统计分布，从而获取不同地磁活动情况下地球辐射带高能电子通量在(L，MLT)空间的全球分布模型，有助于更进一步深刻认识各种地磁活动情况下地球内磁层复杂的高能电子动力学过程以及与之密切相关的电子加速及损失机制.
2 CRRES和数据CRRES(Combined Release and Radiation Effects Satellite)卫星发射于1990 年7 月25 日，运行在椭圆地球同步转移轨道，其近地点为305km, 远地点为35768km, 与赤道面的夹角为18.1°.卫星运行的轨道周期大约为10h, 一天之内大约有5次穿过地球辐射带的中心区域.CRRES卫星的目的之一是检验严峻的近地空间辐射环境，在其上面搭载了20多种仪器，用以探测地球同步转移轨道上的能量粒子､波动电场､背景磁场并提供相关系统效应的数据.在大约15个月的卫星有效运行寿命期间，搭载在上面的MEA(Medium ElectronA)设备采集了地球内磁层高能电子的详细数据信息，提供了从148keV 到1581keV的内磁层能量电子完整的投掷角分布[13].
为了研究辐射带高能电子通量在不同地磁活动指数Kp条件下的分布情况，本文选取了4 个具有代表性的能级，它们是148keV，509keV，1090keV和1581keV，电子通量数据的获取源自NASA 的CDAWEB数据库，地磁活动指数Kp的时变数据来自NASA 的OMNI数据库，用于统计分析数据的时间序列从1990 年7 月28 日到1991 年10 月11日，共约15个月.
3 统计分析Kp指数代表着地磁活动的强烈程度，对CRRES运行期间的Kp指数数据进行统计分析，得到了地磁活动指数Kp随运行时间的变化，如图 1所示.从图 1可以看出，在CRRES运行的大约15个月的时间内，Kp指数主要在0~6 之间，可以很好地应用于地磁活动平静和地磁活动中等条件下的地球内磁层电子通量的统计分析，强地磁活动条件(Kp指数在6~9之间)在CRRES 运行期间占很小一部分，可大体上应用于分析磁暴期间地球辐射带电子通量的变化.
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图 1 CRRES运行期间，地磁活动Kp指数随时间t (d)的变化，统计时间序列为 1990年7月28日到1991年10月11日，t为0代表着1990年7月28日 Fig. 1 Variations of geomagnetic activity index Kp with the time, t(d) from July 28，1990 toOctober 11，1991.t= 0 represents the day of July 28，1990 |
区别于以往的研究更着重于对辐射带高能电子的单向微分通量的分析，本文计算特定能量电子的全向通量，Jomni(cm-2·s-1·keV-1)，因为后者更有助于量化辐射带高能电子的总通量大小并估量对应的近地空间辐射环境.空间任意一点的特定能量电子的全向通量Jomni可以表示为对单向微分通量的方位角积分，
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j(α)为投掷角为α 的特定能量电子的单向微分通量，单位为cm-2·s-1·sr-1·keV-1，j(α)=Csinnα，其中参数C和n由CRRES测得的特定能量下的单向微分电子通量和对应的投掷角通过数据拟合得到，φ 为方位角.通过数据拟合得到的n值主要分布在-1~5之间，与Gannon等(2007)的分析结果吻合得较好[18].
为了获取可靠的电子通量随磁壳位置L的分布，尽可能准确地获取每个卫星观测点对应的L值非常重要.本文首先利用Tsyganenko96 磁场模型将所有观测点映射到磁赤道面，进而选取L值位于1.2到8的数据；在CRRES观测的电子的能量范围内，选择能量为148keV，509keV，1090keV 和1581keV 的电子来研究辐射带电子通量随地磁活动的变化.地球辐射带区域中能量电子对卫星､飞行器､宇航员造成的潜在危险的程度因电子的能量不同而有所差别，能量相对较低的电子会在电子元器件表面逐渐积累从而影响其正常工作，高能量的相对论电子(杀手电子)则会直接击穿元件使之失效.地球辐射带高能电子(>1 MeV)的能谱一般可以用能量的指数函数来近似表述，Xiao 等(2006)[19]和Xiao等(2008)[20]的研究表明，一个相对论Kappa型函数能够更好地拟合地球辐射带的高能电子分布.辐射带电子通量一般随着能量降低而减小，100keV量级电子的通量经常非常大，位于能谱中心，而位于能谱尾部的MeV 相对论电子通量则相对很小，随着地磁活动的变化，MeV 电子通量也会上升从而生成一个很强的能谱尾部.在一定的地磁活动条件下，对特定能量电子，首先得到某个L值上的电子全向通量，之后在0~24 MLT(对应于整个地磁经度区间0°~360°)内，对于位于每个MLT区间(对应于15°的地磁经度区间)､每0.1RE 内的全向电子通量做平均，得到这个空间区域和这个MLT 时段内的具代表性的平均电子全向通量，从而获取不同能量电子的全向通量随磁壳位置L和MLT 的二维全球分布.通过平均得到的电子全向通量结果如图 2 所示，其色条值为lgJomni, 从左到右，依次对应于地磁活动平静条件(Quiet)，中等地磁活动条件(Moderate)与地磁活动强烈条件(Active)；从上到下依次对应于电子能量为148keV，509keV，1090keV 和1581keV.
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图 2 不同地磁活动条件下，能量分别为148keV，509 keV，1090 keV，1581keV的电子的平均全向通量随磁壳位置L和 ML丁的二维分布.Quiet代表地磁活动平静条件(0＜Kp＜3)，Moderate代表地磁活动中等条件(3＜Kp＜6)，八ctive代表地磁活动强烈条件(6＜Kp＜9).统计时间序列为1990年7月28日到1991年10月11日 Fig. 2 Distribution of energetic radiation bett electron omni-directional flux in (L，MLT) space for electrons at energies of148 keV，509 keV，1090 keV，and 1581 keV under quiet (0＜Kp＜3) ，moderate (3＜Kp＜6) and active (6＜Kp＜9) geomagnetic activity conditions.The tme coverage s from July 28，1990 to October 11，1991 |
由图 2可以明显看出，位于内外辐射带之间的槽区主要是针对较高能量的相对论电子(>500keV)而言的，较低能量的辐射带电子仍然能够存在于槽区并随地磁活动水平呈现出微弱的变化.在地磁活动平静条件下，在内辐射带，较低能辐射带电子通量在很宽的L范围里，比如1.2＜L＜3 的区域，都表现出很强的趋势；对于相对论电子，能量不同的电子的内辐射带通量分布表现出很大的差异性.在外辐射带，高能的相对论电子通量分布却表现出很强的MLT 相关性，统计得到的高能电子通量峰值都出现在午后侧，靠近14∶00 MLT 区间.随着地磁活动的增强，辐射带全向电子通量的全球分布也随之改变，但主要体现在槽区和外辐射带区域(L> ~2).一方面，由于等离子体层顶被压缩，一部分高能电子通过输运及加速得以进入到以前属于槽区的区域，导致后者的电子通量得以增大；另一方面，辐射带电子通量随MLT 的分布相对于磁静条件下的分布有了很大的变化，尤其是在背日面.对于148keV 电子，可以看到随地磁活动增强而显著增强的全向通量，在4＜L＜7的区域，几乎在所有的MLT 区间，全向通量相对于磁静条件有了一个量级左右或以上的增加，显然这与地磁活动增强期间这些能量电子的注入以及快速的夜侧-日侧漂移密切相关.对于外辐射带的相对论电子而言，不光在午后侧有全向通量的峰值区，在夜侧也有一个位于辐射带中心区域的峰值区，意味着磁扰期间在夜侧会出现强的电子加速过程.总而言之，内辐射带区域电子通量分布较为稳定，地磁活动对其影响不大，但是外辐射带区域的高能电子通量分布对地磁活动水平的变化非常敏感.外辐射带高能电子的平均全向通量峰值位置一般会随着地磁活动增强逐渐向内移动，并同时在夜侧和午后侧出现通量极大值.在同一地磁活动水平的条件下，低能量电子的通量明显大于较高能量电子的通量；随着地磁活动的增强，特定能量电子的全向通量也显著增大，通量增大的程度以及峰值区域与Kp大小密切相关.一般而言，地磁活动剧烈条件下(6＜Kp≤9)的电子通量最大，也更靠近地球表面.
图 2中，在几乎所有的MLT 时间上，能量为1090keV 和1581keV 的相对论电子在槽区位置，具体的位置为L=2~2.5 的区域出现了一个强的高能电子的带.这个出现在L=2~2.5的高能电子带属于异常情况，这是由于使用15个月的观测数据做统计分析时没有考虑极端事件(强磁暴)对统计平均的结果造成的偏差.在CRRES在轨期间，1991年3月24日的超强磁暴导致能量高至25 MeV 的相对论电子被加速注入槽区，形成新的辐射带(通量峰值在L=2.4~2.05).这条新辐射带在CRRES终止一年多以后仍然能被其他空间飞行器观测到[1， 21， 22].在超强磁暴之后，Kp指数已经逐渐恢复，地磁活动趋于平静，但是原槽区的电子通量却强于磁暴之前的一般情况.这导致极端情况出现在反映一般情况的统计平均中.因此，为了更加详细地进行数据分析，本文进一步将CRRES的运行时间分成1990年7月28日到1991年3月23日和1991年3月24日到1991年10月11日两个时间段，结果分别如图 3和图 4所示.
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图 3 同图 2，但统计时间序列为1990年7月28日到1991年3月23日 Fig. 3 Same as Fig.2，but the time coverage is from July 28，1990 to March 23 ，1991 |
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图 4 同图 2，但统计时间序列为1991年3月24日到1991年10月11日 Fig. 4 Same as Fig.2， but the time coverage is from March 24，1991 to October 11，1991 |
图 3和图 4显示，分时段做统计分析，由于卫星轨道的原因，缺乏足够的有效数据，结果没有很好覆盖所有的MLT 以及L区间，但是我们仍然可以从中获取以下的有用信息.在24 日磁暴之前，是比较常规的内外辐射带分布，因为没有超强的磁暴发生，没有大量的高能电子穿透进入到槽区及内辐射带.1090keV 和1581keV 的相对论电子在内辐射带的通量的峰值明显小于外辐射带电子通量的峰值，也就是在一般情况下，较高能量的相对论电子(本文为1090keV 和1581keV 的电子)通量的峰值出现在外辐射带L=3~6的区域，内外辐射带的峰值差在一个量级左右.在24日之后，由于超强磁暴的影响，高能电子进入到较低轨道，被磁场捕获，在L=2~2.5的区域，几乎所有的MLT 时间上，出现新的高能电子辐射带.509keV，1090keV 和1581keV 的相对论电子的通量在L=2~2.5 的区域得到的加强，特别是1090keV 和1581keV 的较高能量的相对论电子通量，在超强磁暴前后相差1~2 个数量级.一方面由于内向径向扩散导致的加速以及哨声波合声对这些电子的加速，使电子能量大大增强，另一方面没有磁层电磁波很好地散射沉降这些高能电子，它们得以持续很长时间，一年之后仍没有完全恢复到超强磁暴发生以前的状态.
对特定能级电子的全向通量，在0.1RE 区域，针对超强磁暴之前､之后与全部15个月的时间段分别选取所有MLT区间的数据做平均，得到了148keV，509keV，1090keV 和1581keV 电子全向通量在不同地磁活动条件随着磁壳位置L的变化，如图 5所示.从图中可以明显看出，电子通量随着电子能量的增加而减小，并且随着地磁活动的增强，槽区位置电子通量也相应地增加.比较超强磁暴之前的统计结果(图 5a，5d，5g)与磁暴之后的统计结果(图 5b，5e，5h)可以看出，1090keV 和1581keV 的相对论电子的通量分布在L=2~2.5的区域，磁暴之后得到了明显的加强，这和图 3与图 4的分析结果一致.超强磁暴之前，磁静条件下，148keV 电子的全向通量峰值出现在内辐射带区域可以达到106 cm-2·s-1 ·keV-1的量级，509keV电子的全向通量的峰值同样出现在内辐射带，达到105 的量级；但是对于较高能量的相对论电子(1090keV 和1581keV)而言，其电子通量的峰值出现在外辐射带，内辐射带的峰值只能达到103 的量级.虽然随着地磁活动的增强，所有电子的全向通量都随之增大，但是低能量的辐射带电子通量仍远远大于较高能量的电子通量.148keV 的亚相对论电子的全向通量峰值通常要高出其他三个能级电子近2个量级，作为辐射带高能电子的“种子"电子，它们能通过共振波粒相互作用被空间等离子体波加速至更高能量，因而是辐射带相对论电子得到有效补充的重要的源.另外，图 5也显示出外辐射带电子通量峰值位置随着地磁活动水平的增强逐渐向内移动的趋势.
4 讨论图 2~图 5 显示出，地磁活动可以引起高能电子通量在一个区域增加，而在别的区域减少，从而改变内磁层高能电子通量分布[23~26].随着地磁活动的增强，主要带来以下几个方面的变化:
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图 5 不同地磁活动条件下，能量分别为148keV，509 keV，1090 keV，1581keV的电子的全向通量在所有MLT区间内平均后随磁壳位置L的变化.Quiet代表地磁活动平静条件(0＜Kp＜3)，Moderate代表地磁活动中等条件(3＜Kp＜6)，八ctive代表地磁活动强烈条件(6＜Kp＜9) (a) (d)(g)的统计时间序列为1990年7月28日到1991年3月23日，(b)(e)(h)的统计时间序列为 1991年3月24日到1991年10月11日，(c)(f)(i)的统计时间为全部15个月. Fig. 5 Variations of average energetic radiation bett electron omni-directional flux with L-shell for the tndicated energiesat 148 keV，509 keV，1090 keV，1581 keV under quiet (0＜Kp＜3)，moderate (3＜Kp＜6) and active (6＜Kp＜9)geomagnetic activity conditions The time coverage is from July 28，1990 to March 23，1991 for (a) (d) (g)，from March 24， 1991 to October 11，1991 for (b) (e) (h)and the 15-month CRRES lifetime for (c)(f)(i). |
(1) 大量的电子从夜侧注入进入到内磁层并在背景电磁场的作用下东向漂移.这些电子的漂移轨道有超过50% 的部分位于哨声模式的合声波出现的区域，这就使得这些电子能够与合声波发生波粒共振相互作用而被加速为相对论电子.
(2) 注入的电子作为源电子，其各向异性分布可以激励多种等离子体波不稳定性，这些波的激励反过来与辐射带电子相互作用导致其加速或损失，注入的电子同样作为种子电子与这些波作用被加速至相对论电子.从图 2可以看见在12~18 MLT 的时间段内，2＜L＜5的区域内的高能电子通量明显大于其他时间段，这可能与这个时段内增强的等离子体嘶声有直接的关系[27].
(3) 磁场强度及位形的变化以及等离子体层顶位置的变化导致辐射带电子动力学过程以及共振波粒相互作用过程的改变.辐射带能量电子通量的变化是这些能量电子的径向扩散和与哨声模式的合声､等离子体嘶声､电磁离子回旋波(EMIC)等空间等离子波发生波粒共振相互作用共同的结果[28~37].
由于CRRES卫星飞行轨道以及地磁活动剧烈事件的双重限制，统计得到的强烈磁扰条件下的辐射带能量电子全向通量的分布未能很好覆盖高L值以及00~12MLT区间，这是有待于今后改进的.一旦THEMISSST 电子通量数据得到很好地校正，它们将提供外辐射带覆盖区间非常好的数据源研究地球磁层能量电子的空间分布，并与CRRES 的统计结果相比较.
本文的结果显示与太阳活动密切相关的超强地磁现象能够显著影响地球磁层空间的高能电子分布，会生成新的辐射带，并维持相当长的时间，从而带来极大的影响.比如2003年10月末到11月初的Hallenwoon超强磁暴是另一个显著的例子.它的地磁活动更为剧烈，因此带来的不良后果更为严重[38].随着另一个太阳活动高年(2012年)的即将来临，由于过去几年太阳活动的极端平静，出现极端地磁活动是可能的.因此本文的工作对研究极端地磁活动条件下内磁层辐射带高能电子分布及动力学过程也有一定的借鉴意义.
5 结论本文以Kp指数作为条件参数，分别对1991年3月24日超强磁暴之前､之后和大约15个月的CRRES(MEA)能量电子观测数据进行分类，计算并统计分析了辐射带能量电子全向通量，进而得到了不同地磁活动条件下内磁层能量电子全向通量在(磁壳位置L，磁地方时MLT)二维空间的全球分布模型.得到的主要结论如下:
(1) 内辐射带区域电子通量分布较为稳定，地磁活动对其影响不大，但是外辐射带区域的高能电子通量分布对地磁活动水平的变化非常敏感.
(2) 外辐射带能量电子的全向通量对地磁活动的响应与电子能量密切相关:随地磁活动的增强，在4＜L＜7的区域和几乎所有的MLT 区间，~100keV电子全向通量相对于磁静条件会有一个量级左右或以上的增加，这与地磁活动增强期间这些能量电子的注入以及快速的夜侧-日侧漂移密切相关；而外辐射带相对论电子(>500keV)除了在午后侧会有全向通量的峰值区，在夜侧也有一个位于辐射带中心区域的峰值区，意味着磁扰期间在夜侧会出现强的电子加速过程.
(3) 在同一地磁活动水平的条件下，低能量电子的通量明显大于较高能量电子的通量；随着地磁活动的增强，特定能量电子的全向通量也显著增大，通量增大的程度以及峰值区域与Kp大小密切相关.一般而言，在地磁活动剧烈条件下(6＜Kp≤9)，各种能量的电子通量最大，也更靠近地球表面，槽区也能被大量高能电子充满，从而导致内外辐射带几乎连接成为一个整体.
本文建立的地球辐射带能量电子全向通量在不同Kp条件下的(L，MLT)二维统计模型，不仅有助于直观､定量地认知地球内磁层区域各种高能电子的全球分布，有助于深入了解近地空间辐射环境的客观需要，而且也有助于剖析内在的影响辐射带动力学过程的复杂物理机制.将高中低不同纬度的电子通量数据区分开来，而且建立更细致的MLT分布，从而使统计分析结果能与内磁层等离子体波的时空分布相对应，将为更好地解释统计分析结果并理解共振波粒相互作用在其中所起的作用提供重要的帮助，这将是我们的后续工作之一.
致谢感谢评审专家给予的有益及具建设性的建议.
| [1] | Blake J B, Kolasinski W A, Fillius R W, et al. Injection of electrons and protons with energies of tens of MeV into L<3 on 24 March 1991. Geophys. Res. Lett. , 1992, 19(8): 821. DOI:10.1029/92GL00624 |
| [2] | Tverskaya L V, Pavlov N N, Blake J B, et al. Predicting the L-position of the storm-injected relativistic electron belt. Advances in Space Research , 2003, 31(4): 1039. DOI:10.1016/S0273-1177(02)00785-8 |
| [3] | Baker D N, Kanekal S G, Li X, et al. An extreme distortion of the Van Allen belt arising from the Halloween solar storm in 2003. Nature , 2004, 432: 878. DOI:10.1038/nature03116 |
| [4] | Nagai T, Yukimatu A S, Matsuoka A, et al. Timescales of relativistic electron enhancements in the slot region. J. Geophys. Res. , 2006, 111(A11205). DOI:10.1029/2006JA011837 |
| [5] | Thorne R M, Shprits Y Y, Meredith N P, et al. Refilling of the slot region between the inner and outer electron radiation belts during geomagnetic storms. J. Geophys. Res. , 2007, 112(A06203). DOI:10.1029/2006JA012176 |
| [6] | Van Allen J A, Ludwig G H, Ray E C, et al. Observation of high intensity radiation by satellites 1958 Alpha and Gamma. Jet Propulsion , 1958, 28: 588. DOI:10.2514/8.7396 |
| [7] | Van Allen J A, McIlwain C E, Ludwig G H. Radiation observations with satellite 1958 ε. J. Geophys. Res. , 1959, 64(3): 271. DOI:10.1029/JZ064i003p00271 |
| [8] | Baker D N. How to cope with space weather. Science , 2002, 297(5586): 1486. DOI:10.1126/science.1074956 |
| [9] | Baker D N, Blake J B, Kanekal S, et al. Satellite anomalies linked to electron increase in the magnetosphere. Eos Trans. AGU , 1994, 75(34): 401. |
| [10] | Friedel R H W, Reeves G D, Obara T. Relativistic electron dynamics in the inner magnetosphere—a review. J. Atmos. Sol. Terr. Phys. , 2002, 64(2): 265. DOI:10.1016/S1364-6826(01)00088-8 |
| [11] | Ni Bin-bin, Shprits Y Y, Thorne R M, et al. Reanalysis of relativistic radiation belt electron phase space density using multi-satellite observations: sensitivity to empirical magnetic field model. J. Geophys. Res. , 2009, 114: A12208. DOI:10.1029/2009JA014438 |
| [12] | Shprits Y Y, Subbotin D, Ni Bin-bin. Evolution of electron fluxes in the outer radiation belt computed with the VERB code. J. Geophys. Res. , 2009, 114: A11209. DOI:10.1029/2008JA013784 |
| [13] | Vampola A L. CRRES Medium Electrons A results. AIP Conf. Proc. , 1996, 383: 87. DOI:10.1063/1.51546 |
| [14] | Albert J M. Pitch angle diffusion as seen by CRRES. Advances in Space Research , 2000, 25(12): 2343. DOI:10.1016/S0273-1177(99)00520-7 |
| [15] | Seki K, Miyoshi Y, Summers D, et al. Comparative study of outer-zone relativistic electrons observed by Akebono and CRRES. J. Geophys. Res. , 2005, 110: A02203. DOI:10.1029/2004JA010655 |
| [16] | Shprits Y Y, Kondrashov D, Chen Y, et al. Reanalysis of relativistic radiation belt electron fluxes using CRRES satellite data, a radial diffusion model, and a Kalman filter. J. Geophys. Res. , 2007, 112: A12216. DOI:10.1029/2007JA012579 |
| [17] | Ni Bin-bin, Shprits Y Y, Nagai T, et al. Reanalyses of the radiation belt electron phase space density using nearly equatorial CRRES and polar-orbiting Akebono satellite observations. J. Geophys. Res. , 2009, 114: A05208. DOI:10.1029/2008JA013933 |
| [18] | Gannon J L, Li X, Heynderickx D. Pitch angle distribution analysis of radiation belt electrons based on Combined Release and Radiation Effects Satellite Medium Electrons A data. J. Geophys. Res. , 2007, 112: A05212. DOI:10.1029/2005JA011565 |
| [19] | Xiao Fuliang, Zhou Qinghua, Zheng Huinan, et al. Whistler instability threshold condition of energetic electrons by Kappa distribution in space plasmas. J. Geophys. Res. , 2006, 111: A08208. DOI:10.1029/2006JA011612 |
| [20] | Xiao Fuliang, Shen Chenglong, Wang Yuming, et al. Energetic electron distributions fitted with a relativistic Kappa-type function at geosynchronous orbit. J. Geophys. Res. , 2008, 113: A05203. DOI:10.1029/2007JA012903 |
| [21] | Li X, Roth I, Temerin M, et al. Simulation of the prompt energization and transport of radiation particles during the March 23,1991 SSC. Geophys. Res. Lett. , 1993, 20: 2423. DOI:10.1029/93GL02701 |
| [22] | Shprits Y Y, Thorne R M, Horne R B, et al. Acceleration mechanism responsible for the formation of the new radiation belt during the 2003 Halloween solar storm. Geophys. Res. Lett. , 2006, 33: L05104. DOI:10.1029/2005GL024256 |
| [23] | Shprits Y Y, Elkington S R, Meredith N P, et al. Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt I: Radial transport. J. Atmos. Sol. Terr. Phys. , 2008, 70(14): 1679. DOI:10.1016/j.jastp.2008.06.008 |
| [24] | Shprits Y Y, Subbotin D A, Meredith N P, et al. Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt II: Local acceleration and loss. J. Atmos. Sol. Terr. Phys. , 2008, 70(14): 1694. DOI:10.1016/j.jastp.2008.06.014 |
| [25] | Meredith N P, Horne R B, Thorne R M, et al. Substorm dependence of plasmaspheric hiss. J. Geophys. Res. , 2004, 109: A06209. DOI:10.1029/2004JA010387 |
| [26] | 濮祖荫, 李文艺. 磁暴主相期间外辐射带结构的变化. 地球物理学报 , 1964, 13(2): 91. Pu Z Y, Li W Y. Variation of the structure in the outer radiation belt during the main phase of a magnetic storm. Chinese J.Geophys. (in Chinese) , 1964, 13(2): 91. |
| [27] | Summers D, Ni Bin-bin, Meredith N P. Timescales for radiation belt electron acceleration and loss due to resonant wave-particle interactions: 2. Evaluation for VLF chorus, ELF hiss, and electromagnetic ion cyclotron waves. J. Geophys. Res. , 2007, 112: A04207. DOI:10.1029/2006JA011993 |
| [28] | Summers D, Ni Bin-bin, Meredith N P. Timescales for radiation belt electron acceleration and loss due to resonant wave-particle interactions: 1. J. Geophys. Res. , 2007, 112: A04206. DOI:10.1029/2006JA011801 |
| [29] | Summers D, Ni Bin-bin, Meredith N P, et al. Electron scattering by whistler-mode ELF hiss in plasmaspheric plumes. J. Geophys. Res. , 2008, 113: A04219. DOI:10.1029/2007JA012678 |
| [30] | Shprits Y Y, Ni Bin-bin. The dependence of the quasi-linear scattering rates on the wave-normal distribution for chorus waves in the radiation belt. J. Geophys. Res. , 2009, 114: A11205. DOI:10.1029/2009JA014223 |
| [31] | Ni Bin-bin, Thorne R M, Shprits Y Y, et al. Resonant scattering of plasma sheet electrons by whistler-mode chorus: contribution to diffuse auroral precipitation. Geophys. Res. Lett. , 2008, 35: L11106. DOI:10.1029/2008GL034032 |
| [32] | Ni Bin-bin, Zhao Zhengyu, Gu Xudong, et al. Resonant diffusion of radiation belt energetic electrons by field-aligned propagation whistler-mode chorus waves. Acta Physica Sinica , 2008, 57(12): 7937. |
| [33] | Summers D, Ni Bin-bin. Effects of latitudinal distributions of particle density and wave power on cyclotron resonant diffusion rates of radiation belt electrons. Earth Planets Space , 2008, 60: 763. DOI:10.1186/BF03352825 |
| [34] | Zong Qiugang, Zhou Xuzhi, Li Xinlin, et al. Ultralow frequency modulation of energetic particles in the dayside magnetosphere. Geophys. Res. Lett. , 2007, 34: L12105. DOI:10.1029/2007GL029915 |
| [35] | Zong Qiugang, Zhou Xuzhi, Wang Yongfu, et al. Energetic electron response to ULF waves induced by interplanetary shocks in the outer radiation belt. J. Geophys. Res. , 2009, 114: A10204. DOI:10.1029/2009JA014393 |
| [36] | Xiao Fuliang, Su Zhenpeng, Zheng Huinan, et al. Modeling of outer radiation belt electrons by multidimensional diffusion process. J. Geophys. Res. , 2009, 114: A03201. DOI:10.1029/2008JA01358 |
| [37] | 李柳元, 曹晋滨, 周国成. 哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用. 地球物理学报 , 2008, 51(2): 316. Li L Y, Cao J B, Zhou G C. Whistler-mode waves modify the high-energy electron slot region and the outer radiation belt. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2008, 51(2): 316. |
| [38] | Loto'aniu M T, Mann I R, Ozeke L G, et al. Radial diffusion of relativistic electrons into the radiation belt slot region during the 2003 Halloween geomagnetic storms. J. Geophys. Res. , 2006, 111: A04218. DOI:10.1029/2005JA011355 |