Динамика асимметрии распределения продольных токов во время суббурь в сезон равноденствия

Динамика асимметрии распределения продольных токов во время суббурь в сезон равноденствия

Автор: Мишин В.В., Мишин В.М., Курикалова М.А.

Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika

Статья в выпуске: 1 т.7, 2021 года.

Бесплатный доступ

На основе техники инверсии магнитограмм по данным мировой сети магнитометров исследуется динамика распределения продольных токов в ионосфере Северного полушария. Исследование проведено в период равноденствия в ходе двух суббурь во время длительного интервала с неизменной по знаку и величине азимутальной компонентой межпланетного магнитного поля. Обнаружено изменение знака асимметрии утро-вечер в распределении интенсивности продольных токов при переходе от одной суббури к другой. Причину этого изменения мы связываем с суточным вращением оси геомагнитного диполя, перемещением терминатора относительно центра полярной шапки, вызвавшим существенное изменение освещенности полярной ионосферы и ее проводимости. Кроме того, впервые обнаружена быстрая (в течение нескольких минут) смена знака асимметрии во время взрывной фазы первой суббури при нахождении терминатора вблизи центра полярной шапки и при равной освещенности полярной ионосферы в обоих полушариях. Мы предполагаем, что такая быстрая динамика асимметрии продольных токов при неизменной азимутальной компоненте ММП в период равноденствия могла быть следствием неустойчивости симметрии освещенности и проводимости ионосфер двух полушарий из-за суточного вращения Земли и сильной межполушарной асимметрии геомагнитного поля, что могло вызвать протекание межполушарного продольного тока.

Еще

Буря, суббуря, продольные токи, асимметрия утро-вечер

Короткий адрес: https://sciup.org/142230076

IDR: 142230076   |   DOI: 10.12737/szf-71202105

Список литературы Динамика асимметрии распределения продольных токов во время суббурь в сезон равноденствия

  • Бороев P.H., Гельберг М.Г. Зависимость долготной локализации центра суббури на геосинхронных орбитах от Ву-компоненты ММП // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41, № 5. С. 588–594.
  • Величко В.А., Бороев P.H., Гельберг М.Г. Азимутальная асимметрия областей втекающих и вытекающих из ионосферы продольных токов в токовом клине суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 5. С. 619–623.
  • Ляцкий В.Б. Токовые системы магнитосферно-ионосферных возмущений. Ленинград: Наука, 1978. 199 c.
  • Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П. Магнитосферно-ионосферное взаимодействие. М.: Наука, 1983. 192 с.
  • Мишин В.М. Спокойные геомагнитные вариации и токи в магнитосфере. Новосибирск: Наука, 1976. 203 с.
  • Мишин В.М., Курикалова М.А., Фоерстер М. Электрические цепи и их генераторы в магнитосфере Земли: концепция электрических цепей применительно к первой фазе супербури 6 апреля 2000 г. // Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 15. С. 66–74.
  • Мишин В.М., Мишин В.В., Моисеев А.В. Распределение продольных токов в ионосфере: асимметрия утро–вечер и ее связь с асимметрией в двух полушариях // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56, № 5. С. 558–567. DOI: 10.7868/S0016794016050096.
  • Ширапов Д.Ш., Мишин В.М. Моделирование глобальных электродинамических процессов в геомагнито-сфере. Улан-Удэ: Изд-во Восточно-Сибирского государственного технологического университета, 2009. 213 с.
  • Atkinson G., Hutchison D. Effect of the day–night iono-spheric conductivity gradient on polar cap convective flow // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1978. Vol. 83, no. A2. P. 725–729. DOI: 10.1029/JA083iA02p00725.
  • Benkevich L. Effects of ionospheric conductance in high latitude phenomena. PhD Thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada, 2006. 233 p.
  • Benkevich L., Lyatsky W., Cogger L.L. Field-aligned currents between conjugate hemispheres // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2000. Vol. 105, no. A12. P. 27727–27737. DOI: 10.1029/2000ja900095.
  • Cowley S.W.H. Magnetospheric asymmetries associated with the y-component of the IMF // Planet. Space Sci. 1981. Vol. 29, no. 1. P. 79–96. DOI: 10.1016/0032-0633(81)90141-0.
  • Cowley S.W.H., Lockwood M. Excitation and decay of solar-wind driven flows in the magnetosphere-ionosphere system // Ann. Geophys. 1992. Vol. 10. P. 103–115.
  • Coxon J.C., Milan S.E., Anderson B.J. A review of Birke-land current research using AMPERE // Electric Currents in Geospace and Beyond / Eds. A. Keiling et al. Hoboken, New Jersey, USA. 2018. P. 259–278. DOI: 10.1002/9781 119324522.ch16.
  • Forsyth C., Shortt M., Coxon J.C., et al. Seasonal and temporal variations of field-aligned currents and ground magnetic deflections during substorms // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. Vol. 123, no. 4. P. 2696–2713. DOI: 10.1002/ 2017ja025136.
  • Haaland S., Lybekk B., Maes L., et al. North-south asym-metries in cold plasma density in the magnetotail lobes: Cluster observations // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122, no. 1, P. 136–149. DOI: 10.1002/2016ja023404.
  • Iijima T., Potemra T.A. Large-scale characteristics of field-aligned currents associated with substorms // J. Geo-phys. Res.: Space Phys. 1978. Vol. 83, no. A2. P. 599–615. DOI: 10.1029/JA083iA02p00599.
  • Kostarev D.V., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. Alfvén wave parallel electric field in the dipole model of the magneto-sphere: Gyrokinetic treatment // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2021. Vol. 126, e2020JA028611. DOI: 10.1029/2020JA028611.
  • Liou K., Mitchell E.J. Hemispheric asymmetry of the premidnight aurora associated with the dawn-dusk component of the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2019. Vol. 124. P. 1625–1634. DOI: 10.1029/2018JA025953.
  • Lukianova R., Kozlovsky A. Dynamics of polar boundary of the auroral oval derived from the IMAGE satellite data // Cosmic Res. 2013. Vol. 51, no. 1. P. 46–53. DOI: 10.1134/ s0010952513010061.
  • Lunyushkin S.B., Mishin V.V., Karavaev Y.A., et al. Studying the dynamics of electric currents and polar caps in ionospheres of two hemispheres during the August 17, 2001 geomagnetic storm // Solnecno-zemnaya fizika [Solar-Terr. Phys.]. 2019. Vol. 5, no. 2. P. 17–29. DOI: 10.12737/szf-52201903.
  • Lyatskaya S., Khazanov G.V., Zesta E. Interhemispheric field-aligned currents: Simulation results // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. Vol. 119, no. 7. P. 5600–5612. DOI: 10.1002/2013ja019558.
  • Lyatskaya S., Lyatsky W., Zesta E. Effect of interhe-mispheric currents on equivalent ionospheric currents in two hemispheres: Simulation results // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. Vol. 121, no. 2. P. 1339–1348. DOI: 10.1002/ 2015ja021167.
  • Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications // Space Sci. Rev. 1990. Vol. 53, no. 1-2. P. 83–163. DOI: 10.1007/bf00217429.
  • Mishin V.M., Kurikalova M.A. Magnetospheric substorms in the Earth two hemispheres. The 8 March 2008 and 6 April 2000 events // Danish Scientific J. 2020. Vol. 2, no. 42. P. 7–21.
  • Mishin V.M., Bazarzhapov A.D., Saifudinova T.I., et al. Different methods to determine the polar cap area // J. Geo-magnetism and Geoelectricity. 1992. Vol. 44, no. 12. P. 1207–1214. DOI: 10.5636/jgg.44.1207.
  • Mishin V.M., Förster M., Kurikalova M.A., Mishin V.V. The generator system of field-aligned currents during the April 06, 2000, superstorm // Adv. Space Res. 2011. Vol. 48, no. 7. P. 1172–1183. DOI: 10.1016/j.asr.2011.05.029.
  • Mishin V.M., Kurikalova M.A., Mishin V.V., et al. Field-aligned current dynamics in two selected intervals of the 6 April 2000 superstorm // Proc. XXXVIII Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, Russia, 2015a. P. 24–27.
  • Mishin V.M., Mishin V.V., Kurikalova M.A., et al. Field-aligned current dynamics during two substorms of summer and winter types and model for the electric circuit of the mag-netosphere-ionosphere system of two hemispheres // Proc. XXXVIII Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, Russia, 2015b. P. 28–31.
  • Mishin V.M., Mishin V.V, Kurikalova M.A., et al. Posi-tive and negative feedbacks in the magnetosphere-ionosphere coupling // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2019. Vol. 187. P. 10–21. DOI: 10.1016/j.jastp.2019.03.002.
  • Moses J.J., Siscoe G.L., Crooker N.U., Gorney D.J. IMF By and day–night conductivity effects in the expanding polar cap convection model // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1987. Vol. 92, no. A2. P. 1193–1198. DOI: 10.1029/JA092iA02 p01193.
  • Pettigrew E.D., Shepherd S.G., Ruohoniemi J.M. Climato-logical patterns of high-latitude convection in the Northern and Southern hemispheres: Dipole tilt dependencies and interhemispheric comparisons // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2010. Vol. 115, no. A7. P. A07305. DOI: 10.1029/ 2009JA014956.
  • Reistad J.P., Østgaard N., Laundal K.M., et al. Obser-vations of asymmetries in ionospheric return flow during different levels of geomagnetic activity // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. Vol. 123, no. 6. P. 4638–4651. DOI: 10.1029/ 2017ja025051.
  • Reistad J.P., Laundal K.M., Østgaard N., et al. Separation and quantification of ionospheric convection sources: 2. The dipole tilt angle influence on reverse convection cells during northward IMF // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2019. Vol. 124, no. 7. P. 6182–6194. DOI: 10.1029/2019ja026641.
  • Richmond A.D., Roble R.G. Electrodynamic effects of thermospheric winds from the NCAR Thermospheric General Circulation Model // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1987. Vol. 92, no. A11. P. 12365–12376. DOI: 10.1029/JA092iA11p12365.
  • Senior C., Fontaine D., Caudal G., et al. Convection elec-tric fields and electrostatic potential over 61°-Λ-72° invariant latitude observed with the European incoherent scatter facility: 2. Statistical results // Ann. Geophys. 1990. Vol. 8. P. 257–272.
  • Shue J.-H. Dependence of the ionospheric convection pat-tern on the conductivity and the southward IMF: Ph. D. The-sis. University of Alaska, Fairbanks, 1993, 141 p.
  • Stenbaek-Nielsen H.C., Otto A. Conjugate auroras and the in-terplanetary magnetic field // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1997. Vol. 102, no. A2. P. 2223–2232. DOI: 10.1029/96ja03563.
  • Suvorova A.V. Flux enhancements of 30 keV electrons at low drift shells L-1.2 during last solar cycles // J. Geo-phys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122. P. 12,274–12,287. DOI: 10.1002/2017JA024556.
  • Tenfjord P., Østgaard N., Snekvik K., et al. How the IMF By induces a By component in the closed magnetosphere and how it leads to asymmetric currents and convection patterns in the two hemispheres // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. Vol. 120, no. 11. P. 9368–9384. DOI: 10.1002/2015ja021579.
  • Velichko V.A., Boroyev R.N., Gelberg M.G., et al. North-south asymmetry of the substorm intensity depending on the IMF By-component // Earth, Planets and Space. 2002. Vol. 54, P. 955–961.
  • Østgaard N., Reistad J.P., Tenfjord P., et al. The asymmet-ric geospace as displayed during the geomagnetic storm on August 17, 2001 // Ann. Geophys. 2018. Vol. 36. P. 1577–1596. DOI: 10.5194/angeo-2018-65.
  • URL: http://ckp-angara.iszf.irk.ru/index_en.html (дата об-ращения 18 июня 2020 г.).
  • URL: http://www.intermagnet.org/data‐donnee/download‐ eng.php (дата обращения 18 июня 2020 г.).
  • URL: http://space.fmi./Image (дата обращения 18 июня 2020 г.).
  • URL: http://space.augsburg.edu/maccs/requestdatafile.jsp (дата обращения 18 июня 2020 г.).
  • URL: https://www.gi.alaska.edu/monitors/magnetometer (дата обращения 18 июня 2020 г.).
  • URL: http://www.carisma.ca (дата обращения 18 июня 2020 г.).
  • URL: http://supermag.jhuapl.edu (дата обращения 18 июня 2020 г.).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp