SUPERTHERMAL ELECTRON DIRECTIONAL FLUXES AND THEIR PITCH-ANGLE - - PowerPoint PPT Presentation

SUPERTHERMAL ELECTRON DIRECTIONAL FLUXES AND THEIR PITCH-ANGLE DISTRIBUTIONS IN THE REGION OF THE DIFFUSE AURORA

• L. ¡GREGORY ¡DETWEILER1, ¡GEORGE ¡KHAZANOV2, ¡ALEX ¡GLOCER2, ¡DAVID ¡SIBECK2, ¡

LEVON ¡AVANOV2, ¡ELIZABETH ¡HIMWICH2,3 ¡

1SOUTHERN ¡OREGON ¡UNIVERSITY, ¡ASHLAND, ¡OR ¡ 2HELIOPHYSICS ¡DIVISION, ¡NASA ¡GODDARD ¡SPACE ¡FLIGHT ¡CENTER ¡ 3YALE ¡UNIVERSITY, ¡NEW ¡HAVEN, ¡CT ¡

OUTLINE

• 1. ¡IntroducFon ¡
• 2. ¡Method ¡
• 3. ¡Results ¡
• 4. ¡Conclusion ¡

INTRODUCTION

BACKGROUND – L. GREGORY DETWEILER

• Graduated ¡from ¡TualaFn ¡High ¡School, ¡TualaFn, ¡OR ¡2009 ¡
• Studied ¡Physics ¡at ¡the ¡University ¡of ¡Alabama ¡in ¡Huntsville ¡2009 ¡– ¡2012 ¡
• First ¡NASA ¡Internship ¡at ¡Goddard ¡Space ¡Flight ¡Center ¡-­‑ ¡2011 ¡
• Currently ¡studying ¡MathemaFcs ¡at ¡Southern ¡Oregon ¡University ¡2013 ¡– ¡Present ¡
• ParFcipated ¡in ¡a ¡NASA ¡internship ¡this ¡summer ¡at ¡Goddard ¡Space ¡Flight ¡Center ¡

MENTOR – GEORGE V. KHAZANOV

• Currently ¡a ¡full ¡member ¡of ¡the ¡Geospace ¡Physics ¡Laboratory ¡at ¡Goddard ¡Space ¡Flight ¡Center ¡
• Principal ¡research ¡goal ¡is ¡to ¡develop ¡an ¡understanding ¡of ¡the ¡physical ¡processes ¡that ¡control ¡the ¡

geospace ¡plasma ¡environment ¡and ¡its ¡interacFon ¡with ¡both ¡natural ¡and ¡man-­‑made ¡bodies ¡in ¡space ¡

• Received ¡Ph.D. ¡in ¡Physics ¡and ¡MathemaFcs ¡at ¡Irkutsk ¡State ¡University, ¡Russia ¡
• Full ¡Tenured ¡Professor ¡of ¡Physics ¡at ¡University ¡of ¡Alaska ¡Fairbanks ¡prior ¡to ¡joining ¡NASA ¡
• Dean ¡of ¡the ¡College ¡of ¡Physics ¡and ¡TheoreFcal ¡Physics ¡Department ¡Chair ¡at ¡Altai ¡State ¡University, ¡Russia ¡
• Chief ¡of ¡the ¡Ionospheric ¡Plasma ¡Physics ¡Laboratory ¡at ¡Irkutsk ¡State ¡University, ¡Russia ¡
• This ¡summer ¡we ¡studied ¡superthermal ¡electrons ¡in ¡the ¡region ¡of ¡the ¡diffuse ¡aurora ¡and ¡their ¡interacFons ¡

with ¡various ¡plasma ¡waves. ¡

WHAT IS THE DIFFUSE AURORA?

• The ¡aurora ¡is ¡a ¡visible ¡phenomenon ¡where ¡cosmic ¡rays, ¡solar ¡

wind, ¡or ¡magnetospheric ¡plasma ¡excite ¡or ¡ionize ¡neutral ¡atoms ¡ in ¡the ¡upper ¡atmosphere, ¡which ¡causes ¡a ¡release ¡of ¡photons ¡of ¡ varying ¡wavelengths. ¡

• There ¡are ¡two ¡main ¡kinds ¡of ¡auroras, ¡discreet ¡auroras ¡and ¡

diffuse ¡auroras. ¡

• Discreet ¡auroras ¡are ¡the ¡kinds ¡of ¡auroras ¡that ¡most ¡people ¡

think ¡of, ¡the ¡bright ¡bands ¡of ¡color ¡streaming ¡through ¡the ¡sky. ¡

• The ¡diffuse ¡aurora, ¡however ¡is ¡not ¡as ¡visible ¡as ¡the ¡aurora ¡and ¡

appears ¡as ¡more ¡of ¡a ¡so_ ¡glow, ¡very ¡faint ¡if ¡visible ¡at ¡all. ¡

• This ¡is ¡because ¡the ¡diffuse ¡aurora ¡is ¡created ¡at ¡higher ¡alFtudes ¡

and ¡because ¡there ¡isn’t ¡as ¡much ¡ionizaFon ¡going ¡on ¡in ¡diffuse ¡ auroras ¡as ¡compared ¡to ¡discreet ¡auroras. ¡

• Diffuse ¡auroras ¡are ¡caused ¡mostly ¡by ¡superthermal ¡electrons ¡

ionizing ¡neutral ¡atoms ¡in ¡the ¡upper ¡atmosphere ¡and ¡

• plasmasphere. ¡

SUPERTHERMAL ELECTRONS

• Superthermal ¡electrons ¡are ¡electrons ¡with ¡an ¡energy ¡range ¡of ¡1 ¡– ¡10,000 ¡eV. ¡
• Superthermal ¡electrons ¡are ¡created ¡as ¡a ¡result ¡of ¡the ¡ionizaFon ¡of ¡neutral ¡parFcles ¡by ¡solar ¡radiaFon ¡

(photoelectrons) ¡and ¡by ¡high ¡energy ¡electrons ¡(secondary ¡electrons). ¡

• Superthermal ¡electrons ¡travel ¡along ¡the ¡magneFc ¡field ¡lines ¡of ¡the ¡Earth ¡in ¡a ¡helical ¡padern ¡with ¡a ¡certain ¡pitc
• angle. ¡A ¡pitch ¡angle ¡of ¡0° ¡or ¡180° ¡corresponds ¡to ¡an ¡electron ¡travelling ¡directly ¡along ¡the ¡magneFc ¡field ¡line ¡wh

pitch ¡angle ¡of ¡90° ¡or ¡270° ¡corresponds ¡to ¡an ¡electron ¡gyraFng ¡around ¡the ¡magneFc ¡field ¡line. ¡

• Because ¡the ¡strength ¡of ¡the ¡Earth’s ¡magneFc ¡field ¡increases ¡as ¡the ¡electrons ¡get ¡closer ¡to ¡the ¡Earth, ¡the ¡electr

pitch ¡angle ¡changes ¡as ¡well, ¡approaching ¡90° ¡or ¡270°, ¡depending ¡on ¡which ¡hemisphere ¡it’s ¡approaching. ¡

• At ¡some ¡point ¡the ¡pitch ¡angle ¡reaches ¡90° ¡or ¡270°, ¡and ¡then ¡the ¡electron ¡begins ¡moving ¡backwards ¡back ¡into ¡th
• magnetosphere. ¡This ¡is ¡called ¡the ¡mirror ¡point. ¡

WHERE ARE THESE SUPERTHERMAL ELECTRONS AND THE DIFFUSE AURORA?

• The ¡diffuse ¡aurora ¡is ¡found ¡in ¡the ¡auroral ¡oval, ¡

and ¡is ¡strongest ¡in ¡the ¡post ¡midnight ¡sector. ¡

• Important ¡areas ¡of ¡the ¡Earth’s ¡magnetosphere ¡for ¡
• ur ¡study ¡include ¡the ¡ionosphere, ¡the ¡

plasmasphere, ¡and ¡the ¡plasmasheet, ¡as ¡these ¡are ¡ the ¡areas ¡that ¡the ¡superthermal ¡electrons ¡we ¡ studied ¡move ¡through ¡as ¡they ¡travel ¡along ¡the ¡ Earth’s ¡magneFc ¡field ¡lines. ¡

• In ¡our ¡study ¡we ¡focused ¡on ¡only ¡two ¡magneFc ¡

field ¡lines, ¡one ¡that ¡lies ¡at ¡a ¡distance ¡of ¡4.6 ¡Earth ¡ radii ¡from ¡the ¡Earth ¡at ¡the ¡magneFc ¡equator, ¡and ¡

• ne ¡that ¡lies ¡at ¡a ¡distance ¡of ¡6.8 ¡Earth ¡radii ¡from ¡

the ¡Earth ¡at ¡the ¡magneFc ¡equator. ¡

PLASMA WAVES

• In ¡the ¡plasma ¡sheet, ¡there ¡are ¡plasma ¡waves ¡that ¡can ¡interact ¡with ¡superthermal ¡electrons ¡via ¡wave ¡

parFcle ¡interacFons. ¡

• We ¡studied ¡the ¡interacFon ¡between ¡superthermal ¡electrons ¡and ¡three ¡plasma ¡waves ¡in ¡parFcular, ¡

electron ¡cyclotron ¡harmonic ¡(ECH) ¡waves, ¡lower ¡bounded ¡chorus ¡whistler ¡(LBC) ¡waves, ¡and ¡upper ¡ bounded ¡chorus ¡whistler ¡(UBC) ¡waves. ¡

• These ¡waves ¡can ¡change ¡the ¡pitch ¡angle ¡of ¡electrons ¡as ¡the ¡electrons ¡travel ¡through ¡them, ¡and ¡can ¡

either ¡cause ¡the ¡electrons ¡to ¡become ¡trapped ¡in ¡a ¡range ¡of ¡moFon ¡such ¡that ¡its ¡mirror ¡point ¡is ¡further ¡ away ¡from ¡the ¡Earth ¡along ¡the ¡magneFc ¡field ¡line, ¡or ¡it ¡can ¡cause ¡the ¡electron’s ¡range ¡of ¡moFon ¡to ¡be ¡ expanded ¡so ¡that ¡its ¡mirror ¡point ¡is ¡closer ¡to ¡the ¡Earth ¡than ¡it ¡was ¡before. ¡

• When ¡an ¡electron’s ¡pitch ¡angle ¡is ¡changed ¡so ¡that ¡it ¡strikes ¡the ¡Earth’s ¡atmosphere ¡and ¡is ¡no ¡longer ¡

trapped ¡in ¡the ¡Earth’s ¡magneFc ¡field, ¡we ¡say ¡that ¡the ¡electron ¡has ¡been ¡moved ¡into ¡the ¡“loss ¡cone”. ¡

• In ¡our ¡study, ¡the ¡loss ¡cone ¡boundary ¡was ¡set ¡at ¡800 ¡km, ¡or ¡roughly ¡the ¡boundary ¡between ¡the ¡

ionosphere ¡and ¡the ¡plasmasphere. ¡

WHY STUDY THE DIFFUSE AURORA, SUPERTHERMAL ELECTRONS, AND PLASMA WAVES?

• To ¡increase ¡our ¡understanding ¡of ¡the ¡geospace ¡plasma ¡environment. ¡
• To ¡increase ¡our ¡understanding ¡of ¡plasma ¡and ¡their ¡interacFons ¡with ¡charged ¡parFcles ¡in ¡general. ¡
• To ¡increase ¡our ¡understanding ¡of ¡the ¡mechanisms ¡that ¡produce ¡the ¡aurora. ¡
• The ¡condiFons ¡present ¡in ¡the ¡Earth’s ¡atmosphere ¡are ¡not ¡replicable ¡in ¡a ¡laboratory ¡selng, ¡which ¡

provides ¡a ¡very ¡unique ¡opportunity ¡for ¡research ¡and ¡science ¡that ¡can ¡not ¡be ¡done ¡anywhere ¡else. ¡

• To ¡test ¡whether ¡our ¡developed ¡theories ¡and ¡models ¡of ¡superthermal ¡electrons ¡and ¡their ¡interacFons ¡

with ¡plasma ¡waves ¡and ¡neutral ¡parFcles ¡are ¡correct. ¡

METHOD

THE BOLTZMANN-LANDAU KINETIC EQUATION

• The ¡Boltzmann-­‑Landau ¡KineFc ¡EquaFon ¡is ¡a ¡field ¡aligned, ¡guiding-­‑center ¡kineFc ¡equaFon ¡that ¡uniformly ¡

describes ¡the ¡enFre ¡soluFon ¡of ¡the ¡superthermal ¡electron ¡ionosphere-­‑magnetosphere ¡(I-­‑M) ¡coupling ¡ problem, ¡accounFng ¡for ¡coulomb ¡collisions, ¡wave-­‑parFcle ¡interacFons, ¡interacFons ¡with ¡neutral ¡ parFcles, ¡the ¡cascading ¡of ¡higher ¡energy ¡electrons ¡into ¡lower ¡energy ¡electrons, ¡and ¡the ¡effects ¡of ¡the ¡ changing ¡strength ¡of ¡the ¡Earth’s ¡magneFc ¡field. ¡

• StarFng ¡with ¡an ¡iniFal ¡injecFon ¡of ¡flux ¡of ¡electrons ¡of ¡energies ¡between ¡600 ¡and ¡10,000 ¡eV ¡into ¡the ¡

northern ¡and ¡southern ¡ionosphere, ¡we ¡used ¡computers ¡to ¡numerically ¡solve ¡the ¡Boltzmann-­‑Landau ¡ kineFc ¡equaFon. ¡This ¡applied ¡flux ¡had ¡a ¡Maxwellian ¡energy ¡spectrum ¡with ¡a ¡total ¡energy ¡flux ¡of ¡1 ¡erg ¡ per ¡square ¡cenFmeter ¡per ¡second, ¡with ¡a ¡mean ¡energy ¡of ¡1,000 ¡eV. ¡

• The ¡soluFon ¡is ¡the ¡flux ¡of ¡electrons ¡as ¡a ¡funcFon ¡of ¡posiFon ¡along ¡the ¡Earth’s ¡magneFc ¡field ¡line, ¡

electron ¡pitch-­‑angle, ¡and ¡electron ¡energy. ¡

• In ¡order ¡to ¡study ¡the ¡effect ¡that ¡the ¡plasma ¡waves ¡have ¡on ¡the ¡superthermal ¡electrons, ¡we ¡solved ¡the ¡

Boltzmann-­‑Landau ¡kineFc ¡equaFon ¡without ¡taking ¡into ¡account ¡plasma ¡wave ¡acFvity ¡and ¡compared ¡it ¡ to ¡the ¡soluFon ¡of ¡the ¡Boltzmann-­‑Landau ¡kineFc ¡equaFon ¡when ¡each ¡of ¡the ¡three ¡plasma ¡waves ¡were ¡ accounted ¡for. ¡

THE BOLTZMANN-LANDAU KINETIC EQUATION

• 𝜒 ¡= ¡superthermal ¡electron ¡flux ¡
• v ¡= ¡superthermal ¡electron ¡velocity ¡
• t ¡= ¡Fme ¡
• s ¡= ¡distance ¡along ¡magneFc ¡field ¡line ¡
• E ¡= ¡parFcle ¡energy ¡

𝑤 ​𝜖𝜒/𝜖𝑢 +𝜈​𝜖𝜒/𝜖𝑡 −​1−​𝜈↑2 /2 (​1/𝐶 ​𝜖𝐶/𝜖𝑡 −​𝐺/𝐹 )​𝜖𝜒/𝜖𝜈 +𝐹𝐺𝜈​𝜖𝜒/𝜖𝐹 =𝑅+⟨𝑇⟩ ¡

• 𝜈 ¡= ¡cosine ¡of ¡electron ¡pitch ¡angle ¡
• B ¡= ¡magneFc ¡field ¡
• E ¡= ¡electric ¡field ¡
• Q ¡= ¡superthermal ¡electron ¡source ¡term ¡
• S ¡= ¡all ¡collision ¡and ¡wave ¡– ¡parFcle ¡interacFons ¡

RESULTS

• In ¡general, ¡the ¡three ¡plasma ¡waves ¡decrease ¡the ¡flux ¡of ¡electrons ¡of ¡all ¡energies ¡at ¡the ¡boundary ¡between ¡

the ¡ionosphere ¡and ¡the ¡plasmasphere ¡(800 ¡km). ¡

• UBC ¡waves ¡have ¡the ¡greatest ¡effect ¡on ¡the ¡electron ¡flux, ¡followed ¡by ¡ECH ¡waves, ¡and ¡LBC ¡waves ¡have ¡the ¡

lowest ¡effect. ¡In ¡fact, ¡along ¡the ¡L ¡= ¡4.6 ¡magneFc ¡field ¡line, ¡LBC ¡waves ¡had ¡no ¡effect ¡on ¡electron ¡flux. ¡

• The ¡downward ¡electron ¡flux ¡is ¡decreased ¡more ¡than ¡the ¡upward ¡electron ¡flux. ¡This ¡suggests ¡that ¡the ¡

plasma ¡waves ¡tend ¡to ¡cause ¡electrons ¡to ¡become ¡trapped ¡in ¡the ¡trapped ¡zone. ¡

• LBC ¡waves ¡had ¡virtually ¡no ¡effect ¡on ¡electron ¡fluxes. ¡UBC ¡waves ¡had ¡the ¡greatest ¡effect, ¡decreasing ¡the ¡flux ¡
• f ¡lower ¡energy ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡of ¡0°, ¡5°, ¡and ¡10°. ¡They ¡increased ¡the ¡flux ¡of ¡higher ¡energy ¡

electrons ¡with ¡a ¡pitch ¡angle ¡of ¡10°, ¡and ¡also ¡of ¡electrons ¡of ¡all ¡energies ¡with ¡pitch ¡angles ¡of ¡68° ¡and ¡90°. ¡

• The ¡effect ¡that ¡ECH ¡waves ¡had ¡on ¡electron ¡fluxes ¡was ¡almost ¡idenFcal ¡to ¡that ¡of ¡UBC ¡waves, ¡just ¡of ¡lesser ¡
• magnitude. ¡Also, ¡ECH ¡waves ¡very ¡slightly ¡decreased ¡the ¡flux ¡of ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡of ¡68° ¡and ¡90° ¡

instead ¡of ¡increasing ¡them. ¡

• The ¡effect ¡that ¡the ¡ECH ¡and ¡UBC ¡plasma ¡waves ¡had ¡on ¡electron ¡fluxes ¡along ¡the ¡L ¡= ¡6.8 ¡field ¡line ¡was ¡almost ¡

the ¡same ¡as ¡for ¡the ¡L ¡= ¡4.6 ¡field ¡line, ¡except ¡they ¡both ¡increase ¡the ¡flux ¡of ¡high ¡energy ¡electrons ¡with ¡a ¡pitch ¡ angle ¡of ¡5°. ¡

• The ¡LBC ¡wave ¡reduced ¡the ¡fluxes ¡of ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡of ¡0°, ¡68°, ¡and ¡90°. ¡It ¡also ¡reduced ¡the ¡flux ¡of ¡

low ¡energy ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡of ¡5° ¡and ¡10°, ¡while ¡increasing ¡the ¡flux ¡of ¡high ¡energy ¡electrons ¡with ¡ those ¡pitch ¡angles. ¡

LBC ¡waves ¡had ¡no ¡effect ¡on ¡the ¡pitch ¡angle ¡distribuFon ¡of ¡electrons ¡at ¡these ¡energies ¡at ¡the ¡magneFc ¡equator. ¡ ECH ¡waves ¡had ¡a ¡very ¡slight ¡effect ¡along ¡the ¡L ¡= ¡4.6 ¡field ¡line, ¡with ¡a ¡more ¡pronounced ¡effect ¡at ¡the ¡L ¡= ¡6.8 ¡field ¡

• line. ¡They ¡reduced ¡the ¡fluxes ¡of ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡close ¡to ¡0° ¡and ¡180° ¡while ¡increasing ¡the ¡flux ¡of ¡

electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡closer ¡to ¡90° ¡and ¡270°. ¡ UBC ¡waves ¡had ¡the ¡same ¡effect ¡as ¡ECH ¡waves, ¡only ¡far ¡more ¡pronounced. ¡UBC ¡waves, ¡however, ¡had ¡a ¡greater ¡ effect ¡along ¡the ¡L ¡= ¡4.6 ¡field ¡line, ¡and ¡they ¡also ¡had ¡a ¡greater ¡effect ¡on ¡the ¡lower ¡energy ¡electrons. ¡

LBC ¡waves ¡had ¡no ¡effect ¡on ¡the ¡pitch ¡angle ¡distribuFon ¡of ¡electrons ¡at ¡these ¡energies ¡at ¡800 ¡km. ¡ECH ¡waves ¡ increased ¡the ¡fluxes ¡of ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡between ¡270° ¡and ¡90° ¡(the ¡upward ¡travelling ¡electrons) ¡and ¡ decreased ¡the ¡fluxes ¡of ¡electrons ¡with ¡pitch ¡angles ¡between ¡90° ¡and ¡270° ¡( ¡the ¡downward ¡travelling ¡electrons). ¡ Again, ¡the ¡UBC ¡waves ¡had ¡the ¡same ¡effect ¡as ¡ECH ¡waves. ¡The ¡UBC ¡waves ¡pracFcally ¡reduce ¡the ¡downward ¡fluxes to ¡0 ¡in ¡all ¡cases, ¡where ¡as ¡ECH ¡waves ¡only ¡did ¡so ¡along ¡the ¡L ¡= ¡6.8 ¡field ¡line. ¡

• In ¡order ¡to ¡find ¡the ¡total ¡energy ¡flux ¡of ¡the ¡secondary ¡electrons, ¡we ¡integrated ¡the ¡flux ¡funcFon ¡Fmes ¡

the ¡electron ¡energy ¡with ¡respect ¡to ¡energy ¡from ¡1 ¡– ¡600 ¡eV. ¡By ¡subtracFng ¡from ¡one ¡the ¡raFo ¡of ¡ downward ¡fluxes ¡over ¡upward ¡fluxes, ¡we ¡find ¡the ¡percent ¡of ¡energy ¡that ¡became ¡trapped ¡or ¡was ¡ deposited ¡into ¡the ¡magnetosphere. ¡We ¡called ¡this ¡value ¡epsilon. ¡

• More ¡energy ¡is ¡trapped ¡along ¡the ¡L ¡= ¡6.8 ¡field ¡line ¡than ¡the ¡L ¡= ¡4.6 ¡field ¡line, ¡and ¡UBC ¡waves ¡trap ¡the ¡

most ¡energy, ¡followed ¡by ¡ECH ¡waves, ¡and ¡then ¡LBC ¡waves. ¡

L ¡= ¡4.6 1-­‑600 ¡eV L ¡= ¡6.8 1-­‑600 ¡eV Downward ¡Fluxes 2.108E+10 Downward ¡Fluxes 2.050E+10 No ¡Waves Upward ¡Fluxes 2.210E+10 No ¡Waves Upward ¡Fluxes 2.185E+10 Epsilon 4.59% Epsilon 6.18% Downward ¡Fluxes 1.950E+10 Downward ¡Fluxes 7.062E+09 ECH Upward ¡Fluxes 2.140E+10 ECH Upward ¡Fluxes 1.321E+10 Epsilon 8.86% Epsilon 46.53% Downward ¡Fluxes 1.084E+10 Downward ¡Fluxes 5.257E+09 UBC Upward ¡Fluxes 1.564E+10 UBC Upward ¡Fluxes 1.092E+10 Epsilon 30.68% Epsilon 51.84% Downward ¡Fluxes 2.118E+10 Downward ¡Fluxes 7.101E+09 LBC Upward ¡Fluxes 2.216E+10 LBC Upward ¡Fluxes 1.053E+10 Epsilon 4.40% Epsilon 32.59% Total ¡Energy ¡Flux ¡ ! 𝐹 ∗ 𝛸𝑒𝐹

&'' (

CONCLUSION

SUMMARY

• Superthermal ¡electrons ¡precipitaFng ¡into ¡the ¡ionosphere ¡from ¡the ¡magnetosphere ¡produce ¡secondary ¡electrons ¡of ¡lower ¡

energies ¡via ¡impact ¡ionizaFon ¡of ¡neutrals. ¡

• Some ¡of ¡the ¡primary ¡and ¡secondary ¡electrons ¡can ¡be ¡reflected ¡back ¡into ¡the ¡magnetosphere. ¡This ¡process ¡can ¡happen ¡

mulFple ¡Fmes, ¡producing ¡a ¡cascade ¡of ¡electrons. ¡

• ECH, ¡UBC, ¡and ¡LBC ¡waves ¡change ¡the ¡pitch ¡angle ¡of ¡superthermal ¡electrons ¡as ¡they ¡travel ¡through ¡the ¡waves ¡and ¡tend ¡to ¡

cause ¡the ¡superthermal ¡electrons ¡to ¡become ¡trapped ¡in ¡a ¡range ¡of ¡moFon ¡that ¡is ¡higher ¡up ¡in ¡the ¡magnetosphere. ¡

• Trapped ¡electrons ¡deposit ¡energy ¡into ¡the ¡magnetosphere. ¡
• LBC ¡waves ¡have ¡the ¡smallest ¡effect, ¡in ¡some ¡cases ¡having ¡no ¡effect ¡at ¡all. ¡ECH ¡waves ¡have ¡a ¡greater ¡effect ¡on ¡superthermal ¡

electrons ¡than ¡LBC ¡waves, ¡and ¡UBC ¡waves ¡have ¡the ¡greatest ¡effect ¡of ¡them ¡all. ¡

• The ¡plasma ¡waves ¡have ¡differing ¡effects ¡on ¡superthermal ¡electrons ¡of ¡different ¡energies, ¡and ¡they ¡also ¡effect ¡superthermal ¡

electrons ¡with ¡different ¡pitch ¡angles ¡differently. ¡

• This ¡enFre ¡process ¡is ¡modeled ¡and ¡simulated ¡by ¡the ¡Boltzmann-­‑Landau ¡kineFc ¡equaFon ¡as ¡presented ¡by ¡Khazanov ¡et ¡al ¡

(2014). ¡

FUTURE RESEARCH

• Satellite ¡missions ¡that ¡take ¡readings ¡of ¡superthermal ¡electron ¡flux ¡in ¡the ¡region ¡of ¡the ¡diffuse ¡aurora ¡so ¡that ¡we ¡

can ¡compare ¡our ¡model ¡with ¡data ¡

• Research ¡the ¡effect ¡that ¡these ¡three ¡types ¡of ¡waves ¡have ¡on ¡superthermal ¡electron ¡fluxes ¡when ¡all ¡three ¡are ¡

considered ¡together. ¡

• Research ¡the ¡effect ¡that ¡other ¡types ¡of ¡plasma ¡waves ¡have ¡on ¡superthermal ¡electron ¡fluxes. ¡
• Consider ¡different ¡magneFc ¡field ¡lines. ¡

ACKNOWLEDGEMENTS

• Dr. ¡George ¡Khazanov ¡
• NASA ¡Goddard ¡Space ¡Flight ¡Center ¡
• The ¡Oregon ¡Space ¡Grant ¡ConsorFum ¡
• Southern ¡Oregon ¡University ¡