Ion Acceleration in the Magnetosphere and Ionosphere

Title Page......Page 3
Copyright......Page 4
List of Participants
......Page 5
Contents......Page 9
Preface......Page 13
1. Introduction......Page 16
2. Ion Acceleration in the Bow Shock andInterplanetary Shocks......Page 17
3. Particle Acceleration and Reconnection in the Tail Neutral Sheet......Page 20
4. Ion Acceleration and the Ring Current......Page 22
5. Auroral, Polar Cap, and Cusp RegionIon Acceleration......Page 24
References......Page 28
1. Introduction......Page 30
2. Instrumentation......Page 32
3. The Plasmasphere......Page 33
4. The Exo-Plasmasphere......Page 35
5. The Plasma Sheet......Page 36
6. The Ring Current......Page 38
7. Radiation Belt......Page 41
8. Ionospheric Acceleration Processes......Page 42
References......Page 43
Introduction......Page 49
Results......Page 50
References......Page 52
Data......Page 53
A Magnetospheric Cusp Crossing......Page 55
Discussion......Page 57
References......Page 58
Observations......Page 60
Discussion......Page 62
Conclusions......Page 64
References......Page 65
Calculation                 Techniques and Assumptions......Page 66
Results......Page 67
References......Page 69
The Upwelling Ion Region......Page 71
Source                   Characteristico sf the Upwelling Ion Region......Page 73
Discussion and Conclusions......Page 75
References......Page 76
Ion Beams and Potential Drops......Page 77
Ion Conics and Potential Drops......Page 78
Discussion......Page 79
References......Page 80
Data......Page 82
Results......Page 84
Summary and Discussions......Page 85
References......Page 86
Experiment......Page 87
Results......Page 88
Summary and Conclusions......Page 91
References......Page 92
Introduction......Page 93
Characteristics of the Ion Heating......Page 95
References......Page 100
Observations......Page 102
Analysis......Page 103
Conclusions......Page 106
References......Page 107
Introduction......Page 108
Morphological Results......Page 110
Models......Page 112
Conclusion......Page 115
References......Page 116
Introduction......Page 118
Observations......Page 119
References......Page 122
Introduction......Page 124
A New Diagnostic Tool......Page 126
Ion Beam Acceleration Processes......Page 130
Conclusions......Page 132
References......Page 133
Plasma structure......Page 134
Different flow velocities ofdifferent ion species......Page 136
Acceleration of cold ionosphericions in the boundary layer......Page 138
Dependence of the interaction inthe boundary layer on localplasma density......Page 141
References......Page 142
Instrumentation......Page 143
Observations......Page 144
Analysis......Page 146
References......Page 147
Basic Mode 1......Page 148
Numerical Calculations Relevant to the Magnetotail......Page 149
References......Page 151
Temporal Evolution of Phase Space Density at L = 4......Page 153
Radial Profiles of Phase Space Density......Page 155
References......Page 156
Spacecraft Measurements......Page 157
Analysis......Page 158
Discussion......Page 160
References......Page 161
Introduction......Page 162
Steady State......Page 163
Eigenfunctions and Eigenvalues......Page 164
Applications......Page 165
References......Page 166
Ion interaction with the plasma sheet......Page 168
The ExB/B ? filter effect........Page 170
Streams close to the source pegion......Page 171
Conclusions......Page 172
References......Page 175
Introduction......Page 176
Results and Calculations......Page 177
References......Page 180
2. Ideal Derivation of the Neutral Velocity Distribution......Page 181
Effects which are token into account......Page 182
4. Results......Page 183
References......Page 186
Expansion of the neutral lithium cloud......Page 188
Effect of the Lithium cloud on the solar wind......Page 189
Momentum and energy conservation......Page 190
References......Page 192
Introduction......Page 193
Electric Field Observations......Page 195
The Excitation of Ion Resonances......Page 196
Summary-Discussion......Page 200
References......Page 202
Experiment......Page 203
Ion Observations......Page 204
Wave Observations......Page 205
Summary......Page 206
References......Page 207
Description of the Experiments......Page 208
Plasma Wave Measurements......Page 209
References......Page 210
Sheaths......Page 211
Double Layers......Page 213
Wave-Particle Resonance......Page 215
Ponderomotive Force......Page 216
Magnetic Reconnection......Page 217
Current Disruptions and Shocks......Page 220
References......Page 222
Introduction......Page 224
Stationary Plasma Potential Structures......Page 225
RF And Magnetic Mirror Fields......Page 228
References......Page 233
The Q-Machine and the Laser-Induced Fluorescence Method......Page 235
Large Amplitude EIC Wave Studies......Page 237
Broadband Lower Hybrid Wave Studies......Page 243
References......Page 244
LABORATORY SIMULATION OF ION ACCELERATION IN THE PRESENCE OF LOWER HYBRID WAVES......Page 245
References......Page 248
Self-Similar Expansion......Page 249
The Effect of a Weak Longitudinal Magnetic Field......Page 251
Discussion......Page 252
References......Page 253
PlasmaE xpansion:B asicP henomenaan dM athematicaAl pproaches......Page 254
Recent Results from a Laboratory Experiment......Page 255
References......Page 257
A. Quasi-Linear Theory......Page 258
B. Stochastic Heating Models......Page 259
A. Ion Propagation in a Mirror Field......Page 261
B. Quasi-Static Electric Fields......Page 262
C. Electrostatic Ion Cyclotron Turbulence......Page 263
Summary and Conclusions......Page 264
References......Page 265
Introduction......Page 268
Superthemal Electron Dynamics and Effects of Oblique Propagation......Page 271
Simulations......Page 273
Discussion......Page 275
References......Page 277
Plasma Simulation......Page 279
Interpretation......Page 280
Conclusion......Page 282
II. Analytic Model for Ion Conics......Page 283
III. Results and Discussion......Page 286
References......Page 287
Wave modes......Page 288
The parametric dispersion equation......Page 289
One ion species......Page 291
References......Page 292
Introduction......Page 294
Results......Page 296
References......Page 297
Model Equat ions......Page 298
ElC Wave......Page 299
Ion Heating......Page 302
References......Page 303
Simulation Model and Results......Page 304
References......Page 307
Introduction......Page 308
Theory......Page 309
BeamlessR esults aB=0......Page 310
MulticomponePnlta smaw ith BemEmx citation eBb0......Page 311
Refetenoes......Page 312
2. Magnetized Plasma Double Layers......Page 314
3. High-Altitude High-Energy Conics......Page 315
4. Low-Altitude Low-Energy Conics......Page 316
References......Page 318
2. Basic Assumptions......Page 320
3. Lower Limit on Scale Size......Page 321
4. Upper Limit on Scale Size......Page 322
5. Concluding Remarks......Page 323
References......Page 324
The Simulations......Page 325
Isolated Hole Starts And Hole Growth......Page 326
Hole Model......Page 328
References......Page 330
Formalism......Page 331
Analysis......Page 332
Shock Model......Page 333
Results......Page 334
References......Page 335
NUMERICAL SIMULATIONS OF AURORAL PLASMA PROCESSES: ION BEAMS AND CONICS......Page 337
Quasi-steady              Perpendicular Electric  Fields......Page 340
Double Layers......Page 342
References......Page 344
2. Global Convective Transport......Page 345
3. Problems with Quasi-Stationary, Cud-Free Convection......Page 346
4. Key Features of Dynamic Injectionsand the Injection Boundary Model......Page 348
5. Injection Mechanisms......Page 350
6. Ring Current Formation......Page 352
References......Page 353
Basic Phenomenon of Plasma Expansion......Page 356
References......Page 359
Introduction......Page 360
Results and Discussion......Page 361
References......Page 365
Introduction......Page 366
Particle                  Anisotropies and Ion Source Locations......Page 367
Substorm Recovery Events......Page 369
Acceleration at Substorm Onset......Page 370
Conclusions and Future Studies......Page 372
References......Page 373
II. Interpretation of Electric Field Measurements......Page 375
III. Measurements of Electric Field......Page 376
IV. Remedies to Determine Wave Dispersion Relations......Page 377
V. Summary......Page 378
References......Page 379
Introduction......Page 380
Angular Distribution......Page 381
Composition.......Page 382
Discussion......Page 383
Summary......Page 384
Bibliography......Page 385
AUTHOR INDEX......Page 390