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辐射带和极尖区是地球磁层捕获粒子的中重要区域。磁暴期间增强的辐射带高能粒子通量会严重威胁航天器、宇航员和地面输电系统。在地磁活动期间，外辐射带高能电子通量在几分钟到及几小时的时间尺度下，能够升高一至三个数量级。其中，合声波与电子的相互作用被认为是能有效地加速辐射带电子重要机制。极尖区因为最小面的存在可以捕获透支角较高的带电粒子，电磁离子回旋波被证明可以将质子散射沉降至大气层，形成极尖区质子极光。所以本文将进行两个方面的研究:一是极尖区粒子运动特性和最小面的关系及最小面的位形特性随空间环境参数变化;二是辐射带电子与合声波的非线性相互作用机制，及其对能量和投掷角扩散系数的影响。 本文的极尖区研究采用Tsyganenko96模型，研究了极尖区最小面随空间环境（太阳风动压，IMF，Dst指数）的变化情况。我们研究了极尖区最小面的磁场强度，CTL（cusp trapping limit），足点区域，这能够帮助我们分析粒子在极尖区的运动情况。极尖区最小面CTL的值反映了极尖区最小面的捕获能力大小。最小面根据磁场等强线是否闭合可以分为稳定捕获区和非稳定捕获区。带电粒子粒子需要大于CTL的投掷角才能被捕获在最小面，试验粒子的方法证明了这一点。在稳定捕获区，晨侧方向运动的质子因为投掷角较小逃向外辐射带区域，随后在赤道平面弹跳，最后被散射到磁尾;非稳定捕获区粒子则有可能在逃逸后绕地球一周又回到极尖区最小面;如果粒子的投掷角在最小面足够小，＜～2°，粒子将会损失到大气层，形成极尖区极光。Dst指数的减小可以增强极尖区磁场，并可以减小CTL。太阳风动压增大虽然可以更明显增强磁场强度但对CTL几乎没有影响。如果Bz=-5 nT，CTL将会增大，捕获能力减小，而北向的行星际磁场则会使CTL值减小。如果IMF存在By分量，稳定捕获区变得不再对称，一个By=-5 nT的磁场分量使最小面往晨侧延伸，并使晨侧CTL减小。By=+5 nT，最小面则会往昏侧延伸，昏侧CTL也会减小。本文给出的不同行星际磁场条件下极尖区最小面的足点区域的纬度和MLT范围在T96模型中的变化和观测数据一致。 在本文的合声波与电子的非线性相互作用研究中，我们使用回旋平均的试验粒子模拟方法，对于平行传播的单色合声波，计算了其与电子相互作用的弹跳平均的能量和投掷角扩散系数，并且将两种不同模型:试验粒子模型(Test-particle，TP)和准线性模型(Quasi-liner，QL)计算得到的扩散系数做了一个对比，以此来评估非线性过程对波粒相互作用的影响。在合声波波幅较小时，TP和QL扩散系数吻合的很好。当波幅增长到达一个阈值时，两种典型的非线性过程(相位捕获:phase trapping和相位绑定:phasebunching)开始出现，特别是在大投掷角区域更容易出现。相位捕获会导致投掷角和能量的快速上升，与此相反，相位捕获会造成投掷角和能量的全面的减小。在波幅稍大于阈值的时候，粒子的平均运动被相位捕获所主导，并且导致TP扩散系数大于QL扩散系数。虽则波幅的继续增长，TP扩散系数开始逐渐的再次靠近QL扩散系数，还有可能小于QL扩散系数。这表明相位捕获在粒子平均运动上的主导地位会随着波幅的增长逐渐被相位捕获取代。