Quantifizierung des Niederschlagsverlusts von Strahlungsgürtel-Elektronen, beobachtet von SAMPEX

Basierend auf SAMPEX/PET-Beobachtungen wurden die Raten sowie die räumlichen und zeitlichen Variationen des Elektronenverlustes in die Atmosphäre im Strahlungsgürtel der Erde mithilfe eines Drift-Diffusionsmodells quantifiziert, das die Effekte der azimutalen Drift und der Pitchwinkeldiffusion berücksichtigt. Die von SAMPEX gemessenen Elektronen können in gefangene, quasi-gefangene (im Driftverlustkegel) und niederschlagende (im Bounceverlustkegel) unterteilt werden. Das Drift-Diffusionsmodell simuliert die Elektronenausbreitung in niedrigen Höhen aus SAMPEX. Nach der Anpassung der Modellresultate an die Daten können die Größen und Variationen der Elektronenlebensdauer basierend auf den optimalen Modellparameterwerten quantitativ bestimmt werden. Drei magnetische Stürme unterschiedlicher Intensität wurden ausgewählt, um die verschiedenen Verlustraten von ∼0.5–3 MeV Elektronen während verschiedener Phasen der Stürme und bei L-Schalen von L = 3.5 bis L = 6.5 zu schätzen (L stellt den radialen Abstand in der Äquatorialebene unter einer Dipolfeld-Annahme dar). Die Stürme repräsentieren einen kleinen Sturm, einen moderaten Sturm vom aktuellen Solarminimum und einen intensiven Sturm direkt nach dem vorherigen Sonnenmaximum. Die Modellergebnisse für die drei einzelnen Ereignisse zeigten, dass schnelle Niederschlagsverluste relativistischer Elektronen, die nur Stunden dauern, hartnäckig in den Hauptphasen des Sturms auftraten und bei höheren Energien über einen breiten Bereich von L-Regionen und über alle von SAMPEX abgedeckten lokalen Zeiten effizientere Verluste aufwiesen. Neben diesem neu entdeckten gemeinsamen Merkmal des Hauptphasen-Elektronenverlusts für alle Sturmevents und an allen L-Standorten wurden auch andere Eigenschaften der Elektronenverlustquoten, wie die lokale Zeit und die Energieabhängigkeit, die sich mit der Zeit oder an Standorten ändern, geschätzt und diskutiert. Diese Methode, die Modell mit den Beobachtungen in niedrigen Höhen kombiniert, ermöglicht eine direkte Quantifizierung der Elektronenverlustquote, eine Voraussetzung für jede umfassende Modellierung der Dynamik der Elektronen im Strahlungsgürtel.