Whistler-mode waves play an important role in the inner magnetospheric particle dynamics. The direction and efficiency of energy transfer between waves and particles strongly depend on the wave frequency distribution characteristics. Recent observations have drawn attention to the low-frequency whistler-mode chorus waves below 0.1 times the equatorial gyrofrequency fce of electrons outside the plasmasphere. Here, on the basis of the analysis of the Van Allen Probes wave data, we describe a new type of low-frequency hiss-like whistler-mode wave around or below 0.1 fce. We show that two normal chorus wave bands split by the 0.5 fce gap can produce the low-frequency hiss-like whistler-mode waves through the nonlinear three-wave interaction.

1.
C. F.
Kennel
and
H. E.
Petschek
,
J. Geophys. Res.
71
(
1
),
1
28
, (
1966
).
2.
R. A.
Helliwell
,
J. Geophys. Res.
72
,
4773
, (
1967
).
3.
N. P.
Meredith
,
R. B.
Horne
,
R. M.
Thorne
, and
R. R.
Anderson
,
J. Geophys. Res.
114
,
A07218
, (
2009
).
4.
F.
Xiao
,
C.
Yang
,
Z.
Su
,
Q.
Zhou
,
Z.
He
,
Y.
He
,
D.
Baker
,
H.
Spence
,
H.
Funsten
, and
J.
Blake
,
Nat. Commun.
6
,
8590
(
2015
).
5.
H. S.
Fu
,
J. B.
Cao
,
B.
Yang
, and
H. Y.
Lu
,
J. Geophys. Res.
116
,
A10210
, (
2011
).
6.
D.
Summers
,
R. M.
Thorne
, and
F.
Xiao
,
J. Geophys. Res.
103
,
20487
, (
1998
).
7.
R. M.
Thorne
,
W.
Li
,
B.
Ni
,
Q.
Ma
,
J.
Bortnik
,
L.
Chen
,
D. N.
Baker
,
H. E.
Spence
,
G. D.
Reeves
,
M. G.
Henderson
,
C. A.
Kletzing
,
W. S.
Kurth
,
G. B.
Hospodarsky
,
J. B.
Blake
,
J. F.
Fennell
,
S. G.
Claudepierre
, and
S. G.
Kanekal
,
Nature
504
,
411
(
2013
).
8.
F.
Xiao
,
Z.
Su
,
H.
Zheng
, and
S.
Wang
,
J. Geophys. Res.
114
,
A03201
, (
2009
).
9.
F.
Xiao
,
Z.
Su
,
H.
Zheng
, and
S.
Wang
,
J. Geophys. Res.
115
,
A05216
, (
2010
).
10.
Z.
Su
,
F.
Xiao
,
H.
Zheng
,
Z.
He
,
H.
Zhu
,
M.
Zhang
,
C.
Shen
,
Y.
Wang
,
S.
Wang
,
C. A.
Kletzing
,
W. S.
Kurth
,
G. B.
Hospodarsky
,
H. E.
Spence
,
G. D.
Reeves
,
H. O.
Funsten
,
J. B.
Blake
, and
D. N.
Baker
,
Geophys. Res. Lett.
41
,
229
, (
2014
).
11.
H. S.
Fu
,
J. B.
Cao
,
Q.-G.
Zong
,
H. Y.
Lu
,
S. Y.
Huang
,
X. H.
Wei
, and
Y. D.
Ma
,
J. Atmos. Sol.-Terr. Phys.
80
,
37
(
2012
).
12.
B.
Ni
,
R. M.
Thorne
,
Y. Y.
Shprits
, and
J.
Bortnik
,
Geophys. Res. Lett.
35
,
L11106
, (
2008
).
13.
Z.
Su
,
H.
Zheng
, and
S.
Wang
,
J. Geophys. Res.
115
,
A05219
, (
2010
).
14.
H.
Zhu
,
Z.
Su
,
F.
Xiao
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
,
C.
Shen
,
T.
Xian
,
S.
Wang
,
C.
Kletzing
,
W.
Kurth
 et al,
Geophys. Res. Lett.
42
,
1012
, (
2015
).
15.
Z.
Gao
,
Z.
Su
,
H.
Zhu
,
F.
Xiao
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
,
C.
Shen
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
43
,
967
, (
2016
).
16.
B. T.
Tsurutani
and
E. J.
Smith
,
J. Geophys. Res.
79
,
118
, (
1974
).
17.
O.
Santolík
,
D. A.
Gurnett
,
J. S.
Pickett
,
M.
Parrot
, and
N.
Cornilleau-Wehrlin
,
J. Geophys. Res.
108
,
1278
, (
2003
).
18.
W. J.
Burtis
and
R. A.
Helliwell
,
Planet. Space Sci.
24
,
1007
(
1976
).
19.
W.
Li
,
R. M.
Thorne
,
J.
Bortnik
,
X.
Tao
, and
V.
Angelopoulos
,
Geophys. Res. Lett.
39
,
L18106
, (
2012
).
20.
H. S.
Fu
,
J. B.
Cao
,
C. M.
Cully
,
Y. V.
Khotyaintsev
,
A.
Vaivads
,
V.
Angelopoulos
,
Q.-G.
Zong
,
O.
Santolík
,
E.
Macúšová
,
M.
André
,
W. L.
Liu
,
H. Y.
Lu
,
M.
Zhou
,
S. Y.
Huang
, and
Z.
Zhima
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
119
,
9089
, (
2014
).
21.
H. S.
Fu
,
J. B.
Cao
,
F. S.
Mozer
,
H. Y.
Lu
, and
B.
Yang
,
J. Geophys. Res.
117
,
A01203
, (
2012
).
22.
Z.
Su
,
H.
Zhu
,
F.
Xiao
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
,
Z.
He
,
C.
Shen
,
C.
Shen
,
C. B.
Wang
,
R.
Liu
,
M.
Zhang
,
S.
Wang
,
C. A.
Kletzing
,
W. S.
Kurth
,
G. B.
Hospodarsky
,
H. E.
Spence
,
G. D.
Reeves
,
H. O.
Funsten
,
J. B.
Blake
,
D. N.
Baker
, and
J. R.
Wygant
,
J. Geophys. Res.
119
,
4266
, (
2014
).
23.
F.
Xiao
,
Q.
Zhou
,
H.
Zheng
, and
S.
Wang
,
J. Geophys. Res.
111
,
A08208
, (
2006
).
24.
D.
Nunn
,
Y.
Omura
,
H.
Matsumoto
,
I.
Nagano
, and
S.
Yagitani
,
J. Geophys. Res.
102
,
27083
, (
1997
).
25.
Y.
Omura
,
Y.
Katoh
, and
D.
Summers
,
J. Geophys. Res.
113
,
A04223
, (
2008
).
26.
H. S.
Fu
,
J. B.
Cao
,
Z.
Zhima
,
Y. V.
Khotyaintsev
,
V.
Angelopoulos
,
O.
Santolík
,
Y.
Omura
,
U.
Taubenschuss
,
L.
Chen
, and
S. Y.
Huang
,
Geophys. Res. Lett.
41
,
7419
, (
2014
).
27.
R. M.
Thorne
,
E. J.
Smith
,
R. K.
Burton
, and
R. E.
Holzer
,
J. Geophys. Res.
78
,
1581
, (
1973
).
28.
Z.
Gao
,
Z.
Su
,
F.
Xiao
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
,
S.
Wang
,
H. E.
Spence
,
G. D.
Reeves
,
D. N.
Baker
,
J. B.
Blake
, and
H. O.
Funsten
,
Earth Planet. Phys.
2
,
1
(
2018
).
29.
J.
Bortnik
,
R. M.
Thorne
, and
N. P.
Meredith
,
Nature
452
,
62
(
2008
).
30.
N.
Liu
,
Z.
Su
,
Z.
Gao
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
46
,
1900
, (
2019
).
31.
C.
Cattell
,
A.
Breneman
,
S.
Thaller
,
J.
Wygant
,
C.
Kletzing
, and
W.
Kurth
,
Geophys. Res. Lett.
42
,
7273
7281
, (
2015
).
32.
F.
Xiao
,
S.
Liu
,
X.
Tao
,
Z.
Su
,
Q.
Zhou
,
C.
Yang
,
Z.
He
,
Y.
He
,
Z.
Gao
,
D. N.
Baker
,
H. E.
Spence
,
G. D.
Reeves
,
H. O.
Funsten
, and
J. B.
Blake
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
122
,
3201
, (
2017
).
33.
X.
Yu
,
Z.
Yuan
,
S.
Huang
,
F.
Yao
,
Z.
Qiao
,
J. R.
Wygant
, and
H. O.
Funsten
,
Earth Planet. Phys.
3
(
1
),
1
7
(
2019
).
34.
Z.
Su
,
N.
Liu
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
45
,
565
, (
2018
).
35.
Z.
Su
,
N.
Liu
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
45
,
10
, (
2018
).
36.
X.
Gao
,
Q.
Lu
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
44
,
5269
, (
2017
).
37.
X.
Fu
,
S. P.
Gary
,
G. D.
Reeves
,
D.
Winske
, and
J. R.
Woodroffe
,
Geophys. Res. Lett.
44
,
9532
, (
2017
).
38.
S.
Teng
,
J.
Zhao
,
X.
Tao
,
S.
Wang
, and
G.
Reeves
,
Geophys. Res. Lett.
45
,
6343
, (
2018
).
39.
N.
Liu
,
Z.
Su
,
H.
Zheng
,
Y.
Wang
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
45
,
7985
7995
, (
2018
).
40.
B. H.
Mauk
,
N. J.
Fox
,
S. G.
Kanekal
,
R. L.
Kessel
,
D. G.
Sibeck
, and
A.
Ukhorskiy
,
Space Sci. Rev.
179
,
3
(
2013
).
41.
H. O.
Funsten
,
R. M.
Skoug
,
A. A.
Guthrie
,
E. A.
MacDonald
,
J. R.
Baldonado
,
R. W.
Harper
,
K. C.
Henderson
,
K. H.
Kihara
,
J. E.
Lake
,
B. A.
Larsen
,
A. D.
Puckett
,
V. J.
Vigil
,
R. H.
Friedel
,
M. G.
Henderson
,
J. T.
Niehof
,
G. D.
Reeves
,
M. F.
Thomsen
,
J. J.
Hanley
,
D. E.
George
,
J.-M.
Jahn
,
S.
Cortinas
,
A.
De Los Santos
,
G.
Dunn
,
E.
Edlund
,
M.
Ferris
,
M.
Freeman
,
M.
Maple
,
C.
Nunez
,
T.
Taylor
,
W.
Toczynski
,
C.
Urdiales
,
H. E.
Spence
,
J. A.
Cravens
,
L. L.
Suther
, and
J.
Chen
,
Space Sci. Rev.
179
,
423
(
2013
).
42.
J. B.
Blake
,
P. A.
Carranza
,
S. G.
Claudepierre
,
J. H.
Clemmons
,
W. R.
Crain
,
Y.
Dotan
,
J. F.
Fennell
,
F. H.
Fuentes
,
R. M.
Galvan
,
J. S.
George
,
M. G.
Henderson
,
M.
Lalic
,
A. Y.
Lin
,
M. D.
Looper
,
D. J.
Mabry
,
J. E.
Mazur
,
B.
McCarthy
,
C. Q.
Nguyen
,
T. P.
O'Brien
,
M. A.
Perez
,
M. T.
Redding
,
J. L.
Roeder
,
D. J.
Salvaggio
,
G. A.
Sorensen
,
H. E.
Spence
,
S.
Yi
, and
M. P.
Zakrzewski
,
Space Sci. Rev.
179
,
383
(
2013
).
43.
H. E.
Spence
,
G. D.
Reeves
,
D. N.
Baker
,
J. B.
Blake
,
M.
Bolton
,
S.
Bourdarie
,
A. H.
Chan
,
S. G.
Claudepierre
,
J. H.
Clemmons
,
J. P.
Cravens
,
S. R.
Elkington
,
J. F.
Fennell
,
R. H. W.
Friedel
,
H. O.
Funsten
,
J.
Goldstein
,
J. C.
Green
,
A.
Guthrie
,
M. G.
Henderson
,
R. B.
Horne
,
M. K.
Hudson
,
J.-M.
Jahn
,
V. K.
Jordanova
,
S. G.
Kanekal
,
B. W.
Klatt
,
B. A.
Larsen
,
X.
Li
,
E. A.
MacDonald
,
I. R.
Mann
,
J.
Niehof
,
T. P.
O'Brien
,
T. G.
Onsager
,
D.
Salvaggio
,
R. M.
Skoug
,
S. S.
Smith
,
L. L.
Suther
,
M. F.
Thomsen
, and
R. M.
Thorne
,
Space Sci. Rev.
179
,
311
(
2013
).
44.
C. A.
Kletzing
,
W. S.
Kurth
,
M.
Acuna
,
R. J.
MacDowall
,
R. B.
Torbert
,
T.
Averkamp
,
D.
Bodet
,
S. R.
Bounds
,
M.
Chutter
,
J.
Connerney
,
D.
Crawford
,
J. S.
Dolan
,
R.
Dvorsky
,
G. B.
Hospodarsky
,
J.
Howard
,
V.
Jordanova
,
R. A.
Johnson
,
D. L.
Kirchner
,
B.
Mokrzycki
,
G.
Needell
,
J.
Odom
,
D.
Mark
,
R.
Pfaff
,
J. R.
Phillips
,
C. W.
Piker
,
S. L.
Remington
,
D.
Rowland
,
O.
Santolik
,
R.
Schnurr
,
D.
Sheppard
,
C. W.
Smith
,
R. M.
Thorne
, and
J.
Tyler
,
Space Sci. Rev.
179
,
127
(
2013
).
45.
O.
Santolík
,
M.
Parrot
, and
F.
Lefeuvre
,
Radio Sci.
38
,
1010
, (
2003
).
46.
N. A.
Tsyganenko
and
M. I.
Sitnov
,
J. Geophys. Res.
110
,
A03208
, (
2005
).
47.
T.
Boyd
,
T.
Boyd
, and
J.
Sanderson
,
The Physics of Plasmas
(
Cambridge University Press
,
2003
), pp.
390
392
.
48.
D. P.
Hartley
,
C. A.
Kletzing
,
W. S.
Kurth
,
S. R.
Bounds
,
T. F.
Averkamp
,
G. B.
Hospodarsky
,
J. R.
Wygant
,
J. W.
Bonnell
,
O.
Santolík
, and
C. E. J.
Watt
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
121
,
4590
, (
2016
).
49.
D.
Mourenas
,
A. V.
Artemyev
,
O. V.
Agapitov
,
V.
Krasnoselskikh
, and
F. S.
Mozer
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
120
,
3665
, (
2015
).
50.
D.
Mourenas
,
A.
Artemyev
,
O.
Agapitov
, and
V.
Krasnoselskikh
,
J. Geophys. Res.
117
,
A10212
, (
2012
).
51.
A.
Artemyev
,
O.
Agapitov
,
H.
Breuillard
,
V.
Krasnoselskikh
, and
G.
Rolland
,
Geophys. Res. Lett.
39
,
L08105
, (
2012
).
You do not currently have access to this content.