Дрейфово-компрессионные волны, распространяющиеся в направлении дрейфа энергичных электронов в магнитосфере
Автор: Костарев Д.В., Магер П.Н.
Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika
Статья в выпуске: 3 т.3, 2017 года.
Бесплатный доступ
В рамках гирокинетики показана возможность существования в магнитосфере дрейфово-компрессионных волн, распространяющихся в направлении дрейфа энергичных электронов. Предполагается, что плазма состоит в основном из холодных частиц с примесью горячих: протонов с распределением Максвелла и электронов с инверсным распределением по энергиям. Найдены условия существования этих волн и их усиления за счет резонансного взаимодействия с энергичными электронами c инверсным распределением по энергиям (дрейфовая неустойчивость). Результаты работы могут быть полезны при интерпретации наблюдений волновых явлений в магнитосфере с частотами в диапазоне геомагнитных пульсаций Pc5 и ниже.
Магнитосфера, унч-волны, взаимодействие волна-частица
Короткий адрес: https://sciup.org/142103649
IDR: 142103649 | DOI: 10.12737/szf-33201703
Список литературы Дрейфово-компрессионные волны, распространяющиеся в направлении дрейфа энергичных электронов в магнитосфере
- Allan W., Poulter E.M., Nielsen E. STARE observations of a Pc5 pulsation with large azimuthal wave number//J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 6163-6172. iA08p06163 DOI: 10.1029/JA087
- Barfield J.N., McPherron R.L. Statistical characteristics of storm-associated Pc5 micropulsations observed at the synchronous equatorial orbit//J. Geophys. Res. 1972. V. 77. P. 4720-4733 DOI: 10.1029/JA077i025p04720
- Chelpanov M.A., Mager P.N., Klimushkin D.Y., et al. Experimental evidence of drift compressional waves in the magnetosphere: an Ekaterinburg coherent decameter radar case study//J. Geophys. Res. Space Phys. 2016. V. 121. P. 1315-1326 DOI: 10.1002/2015JA022155
- Chen L., Hasegawa A. A theory of long period magnetic pulsation. 1. Steady state excitation of a field line resonance//J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 1024-1032. i007p01024 DOI: 10.1029/JA079
- Chen L., Hasegawa A. Kinetic theory of geomagnetic pulsations. 1. Internal excitations by energetic particles//J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 1503-1512. DOI: 10.1029/90JA 02346.
- Crabtree C., Horton W., Wong H.V., van Dam J.W. Bounce-averaged stability of compressional modes in geotail flux tubes//J. Geophys. Res. 2003. V. 108. P. 1084. DOI: 10.1029/2002JA009555.
- Fenrich F.R., Samson J.C., Sofko G., Greenwald R.A. ULF high-and low-m field line resonances observed with the Super Dual Auroral Radar Network//J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 21,535-21,548 DOI: 10.1029/95JA02024
- Hamlin D.A., Karplus R., Vik R.C., Watson K.M. Mirror and azimuthal drift frequencies for geomagnetically trapped particles//J. Geophys. Res. 1961. V. 66, N 1. P. 1-4 DOI: 10.1029/JZ066i001p00001
- Higuchi T., Kokubun S. Waveform and polarization of compressional Pc 5 waves at geosynchronous orbit//J. Geophys. Res. 1988. V. 93. P. 14,433-14,443. DOI: 10.1029/JA0 93iA12p14433.
- Hughes W.J., Southwood D.J., Mauk B., et al. Alfvén waves generated by an inverted plasma energy distribution//Nature. 1978. V. 275. P. 43-45 DOI: 10.1038/275043a0
- Hurricane O.A., Pellat R., Coroniti F. V. The kinetic response of a stochastic plasma to low frequency perturbations//Geophys. Res. 1994. V. 21, N 4. P. 253-256. DOI: 10.1029/93GL03533.
- James M.K., Yeoman T.K., Mager P.N., Klimushkin D.Y. The spatio-temporal characteristics of ULF waves driven by substorm injected particles//J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. V. 118. P. 1737-1749 DOI: 10.1002/jgra.50131
- Klimushkin D.Y., Mager P.N. Spatial structure and stability of coupled Alfvén and drift compressional modes in non-uniform magnetosphere: gyrokinetic treatment//Planet. Space Sci. 2011. V. 59. P. 1613-1620. 07.010 DOI: 10.1016/j.pss.2011
- Klimushkin D.Y., Mager P.N., Pilipenko V.A. On the ballooning instability of the coupled Alfvén and drift compressional modes//Earth, Planets and Space. 2012. V. 64. P. 777-781 DOI: 10.5047/eps.2012.04.002
- Kremser G., Korth A., Fejer J.A., et al. Observations of quasi-periodic flux variations of energetic ions and electrons associated with Pc5 geomagnetic pulsations//J. Geophys. Res. 1981. V. 86. P. 3345-3356. p03345 DOI: 10.1029/JA086iA05
- Leonovich A.S., Mazur V.A. Resonance excitation of standing Alfvén waves in an axisymmetric magnetosphere (Monochromatic oscillations)//Planet. Space Sci. 1989. V. 37. P. 1095-1108.
- Leonovich A.S., Mazur V.A. A theory of transverse small-scale standing Alfvén waves in an axially symmetric magnetosphere//Planet. Space Sci. 1993. V. 41. P. 697-717 DOI: 10.1016/0032-0633(93)90055-7
- Mager P.N., Berngardt O.I., Klimushkin D.Y., et al. First results of the high-resolution multibeam ULF wave experiment at the Ekaterinburg SuperDARN radar: ionospheric signatures of coupled poloidal Alfvén and drift-compressional modes//J. Atmos. Solar. Terr. Phys. 2015. V. 130-131. P. 112-126 DOI: 10.1016/j.jastp.2015.05.017
- Mager P.N., Klimushkin D.Y., Kostarev D.V. Drift-compressional modes generated by inverted plasma distributions in the magnetosphere//J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. V. 118. P. 4915-4923 DOI: 10.1002/jgra.50471
- Pokhotelov O.A., Onishchenko O.G., Balikhin M.A., et al. Drift mirror instability in space plasmas. 2. Nonzero electron temperature effects//J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 13,237-13,246.
- Southwood D.J. Some features of field line resonances in the magnetosphere//Planet. Space Sci. 1974. V. 22. P. 483-491 DOI: 10.1016/0032-0633(74)90078-6
- Walker A.D.M. Magnetohydrodynamic Waves in Geospace. The Theory of ULF Waves and their Interaction with Energetic Particles in the Solar-Terrestrial Environment. 2005. P. 503-506.
- Yeoman T.K., Tian M., Lester M., Jones T.B. A study of Pc5 hydromagnetic waves with equatorward phase propagation//Planet. Space Sci. 1992. V. 40. P. 797-810 DOI: 10.1016/0032-0633(92)90108-Z
Статья научная
