Microphysics of Ion and Electron Energization in the Topside Ionosphere
Notice bibliographique
Résumé
Ionospheric ion and electron energization and field-aligned transport are critical processes of magnetosphere-ionosphere-thermosphere coupling. The Canadian Enhanced Polar Outflow Probe (e-POP) satellite carries particle and field instruments specifically designed to study micro-scale characteristics of ion energization and outflow processes in the topside (325-1,500 km) ionosphere. The Suprathermal Electron/Ion Imager (SEI) instrument onboard e-POP has the capability of resolving two-dimensional low-energy (from sub-eV to 325 eV) particle distributions at 10-ms time scale, or less than 100-m spatial scale. This dissertation presents techniques to derive and validate the ion bulk flow velocity and temperature from SEI and reports several discoveries resulting from direct measurements of particles, waves and magnetic fields from e-POP. First, to identify the dominant drivers of ion upflow at near 1000 km altitude, I present three cleft ion fountain events with intense (>1.6 km/s) ion upflow velocities during quiet periods. Conjunctional observations from multiple satellites and radars indicate that the observed ion upflows are primarily driven by ambipolar electric fields due to soft electron precipitation. Second, to test the statistical significance of wave-ion heating at low altitudes (325-730 km), we show that significant transverse O+ ion heating from broadband extremely low frequency (BBELF) waves is occurring and even dominating at altitudes as low as 350 km, a boundary that is lower than previously reported. Ion heating in association with ion downflows rather than upflows suggests an active ``pressure cooker'' in the low-altitude return current region. Third, using numerical test particle simulations that take into account ion-neutral collisions to explain BBELF-induced ion heating at low altitudes, we find that the most effective mechanism is through collisional cyclotron heating by short-scale electrostatic ion cyclotron (EIC) waves. The interplay between finite perpendicular wavelengths, wave amplitudes, and ion-neutral collision frequencies collectively determine the ionospheric ion heating limit, which has been derived both numerically and analytically. Finally, we present the first direct observations of suprathermal (tens to hundreds of eV) electron acceleration perpendicular to B in the topside (900-1,500 km) ionosphere. These are a counterpart to transverse ion acceleration which has been reported extensively since the 1970's.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».