Исследование мелкомасштабной структуры поляризационного джета во время геомагнитной бури 20 апреля 2018 г

Исследование мелкомасштабной структуры поляризационного джета во время геомагнитной бури 20 апреля 2018 г

Автор: Синевич А.А., Чернышов А.А., Чугунин Д.В., Милох В.Я., Могилевский М.М.

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

Статья в выпуске: 1 т.7, 2021 года.

Бесплатный доступ

В настоящей работе проведено исследование мелкомасштабной структуры поляризационного джета в субавроральной области во время геомагнитной бури 20 апреля 2018 г. Представлены результаты измерений параметров плазмы внутри поляризационного джета с максимальной частотой опроса 1 кГц с помощью зондов Ленгмюра, установленных на микроспутнике NorSat-1. В результате исследования установлено наличие неоднородностей температуры и концентрации электронов внутри поляризационного джета с пространственными размерами десятки - сотни метров. Подтверждены известные ранее особенности развития поляризационного джета, а также обнаружено, что в рассмотренном случае с развитием геомагнитной активности распределение температуры электронов внутри джета разделяется на два ярко выраженных пика.

Еще

Поляризационный джет, субавроральная ионосфера, геомагнитная активность, спутниковые данные

Короткий адрес: https://sciup.org/142230063

IDR: 142230063   |   DOI: 10.12737/szf-71202103

Список литературы Исследование мелкомасштабной структуры поляризационного джета во время геомагнитной бури 20 апреля 2018 г

  • Бондарь Е.Д., Халипов В.Л., Степанов А.Е. Характеристики поляризационного джета по измерениям на суб-авроральных станциях Якутск и Подкаменная Тунгуска // Солнечно-земная физика. 2005. № 8. С. 143–144.
  • Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 528 с.
  • Гальперин Ю.И., Пономарев В.Н., Зосимова А.Г. Прямые измерения скорости дрейфа ионов в верхней ионосфере во время магнитной бури. I. Вопросы методики и некоторые результаты измерений в магнитно-спокойное время // Космические исследования. 1973а. Т. 11, № 2. С. 273–283.
  • Гальперин Ю.И., Пономарев В.Н., Зосимова А.Г. Прямые измерения скорости дрейфа ионов в верхней ионосфере во время магнитной бури. II. Результаты измерений во время магнитной бури 3 ноября 1967 г. // Космические исследования. 1973б. Т. 11, № 2. С. 284–296.
  • Гальперин Ю.И., Кранье Ж., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. I. Модель экваториальной границы диффузной зоны вторжения авроральных электронов в вечернем и околополуночном секторах // Космические исследования. 1977. Т. 15, № 3. С. 421–434.
  • Гальперин Ю.И., Сивцева Л.Д., Филиппов В.М., Халипов В.Л. Субавроральная верхняя ионосфера. Новосибирск: Наука, 1990. 192 с.
  • Иевенко И.Б., Халипов В.Л., Алексеев В.Н., Степанов А.Е. Динамика ионизации слоя F2 в области диффуз-ного сияния и SAR-дуги во время суббурь // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41, № 5. С. 642–649.
  • Котова Д.С., Захаренкова И.Е., Клименко М.В. и др. Формирование ионосферных неоднородностей в Восточно-Сибирском регионе во время геомагнитной бури 27–28 мая 2017 г. // Химическая физика. 2020. Т. 39, № 4. С. 80–92. DOI: 10.31857/S0207401X20040093.
  • Степанов А.Е., Голиков И.А., Попов В.И. и др. Структурные особенности субавроральной ионосферы при воз-никновении поляризационного джета // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51, № 5. С. 643–649.
  • Степанов А.Е., Халипов В.Л., Голиков И.А., Бондарь Е.Д. Поляризационный джет: узкие и быстрые дрейфы субав-роральной ионосферной плазмы. Якутск, 2017. 172 c.
  • Степанов А.Е., Кобякова С.Е., Халипов В.Л. Наблюдение быстрых субавроральных дрейфов ионосферной плазмы по данным Якутской меридиональной цепочки станций // Солнечно-земная физика. 2019а. Т. 5, № 4. С. 73–79. DOI: 10.12737/szf-54201908.
  • Степанов А.Е., Халипов В.Л., Кобякова С.Е., Котова Г.А. Результаты наблюдений дрейфов ионосферной плазмы в области поляризационного джета // Геомагнетизм и аэрономия. 2019б. Т. 59, № 5. С. 578–581. DOI: 10.1134/S00 16794019050134.
  • Халипов В.Л., Гальперин Ю.И., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. II. Формирование и динамика полярного края субаврорального ионосферного провала в вечернем секторе // Космические исследования. 1977. Т. 15, № 5. С. 708–724.
  • Халипов В.Л., Степанов А.Е., Котова Г.А., Бондарь Е.Д. Вариации положения поляризационного джета и границы инжекции энергичных ионов во время суббурь // Гео-магнетизм и аэрономия. 2016а. T. 56, № 2. С. 187–193. DOI: 10.7868/S0016794016020085.
  • Халипов В.Л., Степанов А.Е., Котова Г.А. и др. Вертикальные скорости дрейфа плазмы при наблюдении поляризационного джета по наземным доплеровским измерениям и данным дрейфометров на спутниках DMSP // Гео-магнетизм и аэрономия. 2016б. Т. 56, № 5. С. 568–578. DOI: 10.7868/S0016794016050060.
  • Anderson P.C., Heelis R.A., Hans W.B. The ionospheric signatures of rapid subauroral ion drifts // J. Geophys. Res. 1991. Vol. 96, no. A4. P. 5785–5792. DOI: 10.1029/90JA02651.
  • Anderson P.C., Hanson W.B., Heelis R.A., et al. A pro-posed production model of rapid subauroral ion drifts and their relationship to substorm evolution // J. Geophys. Res. 1993. Vol. 98, no. A4. P. 6069–6078. DOI: 10.1029/92JA01975.
  • Anderson P.C., Carpenter D.L., Tsuruda K., et al. Mul-tisatellite observations of rapid subauroral ion drifts (SAID) // J. Geophys. Res. 2001. Vol. 106, no. A12. P. 29585–29599. DOI: 10.1029/2001JA000128.
  • Benkova N.P., Kozlov E.F., Samorokin N.I., et al. Two-dimensional snapshots of electron density in the main trough and diffuse auroral zone from a close network of ionosondes: Comparison with measurements from AUREOL-3 satellite // The Results of the ARCAD-3 Project and of the Recent Pro-grammes in Magnetospheric and Ionospheric Physics. Trans. of Intern. Symp. Toulouse, May 1984. Toulouse: СNES, Ce-padues-Editions, 1985. P. 855–878.
  • Burke W.J., Maynard N.C., Hagan M.P., et al. Electrody-namics of the inner magnetosphere observed in the dusk sector by CRRES and DMSP during the magnetic storm of June 4–6, 1991 // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103, iss. A12. P. 29399–29418. DOI: 10.1029/98JA02197.
  • Figueiredo S., Karlsson E., Marklund G. Investigation of sub-auroral ion drifts and related field-aligned currents and iono-spheric Pedersen conductivity distribution // Ann. Geophys. 2004. Vol. 22. P. 923–934. DOI: 10.5194/angeo-22-923-2004.
  • Foster J.C., Burke W.J. SAPS: A new categorization for subauroral electric fields // EOS Trans. AGU. 2002. Vol. 83. P. 293–294. DOI: 10.1029/2002EO000289.
  • Foster J.C., Vo H.B. Average characteristics and activity de-pendence of the subauroral polarization stream // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107, no. A12, 1475. DOI: 10.1029/2002JA009409.
  • Foster J.C., Park C.G., Brace L.H., et al. Plasmapause sig-natures in the ionosphere and magnetosphere // J. Geophys. Res. 1978. Vol. 83, no. A3. P. 1175–1182. DOI: 10.1029/JA083 iA03p01175.
  • GalperinYu.I. Polarization jet: characteristics and a model // Ann. Geophys. 2002. Vol. 20, no. 3. P. 391–404. DOI: 10.5194/ angeo-20-391-2002.
  • Galperin Yu.I., Ponomarev V.N., Zosimova A.G. Plasma convection in the polar ionosphere // Ann. Geophys. 1974. Vol. 30, no. 1. P. 1–7.
  • He F., Zhang X.-X., Chen B. Solar cycle, seasonal, and diurnal variations of subauroral ion drifts: Statistical results // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. Vol. 119. P. 5076–5086. DOI: 10.1002/2014JA019807.
  • He F., Zhang X.-X., Wang W., Chen B. Double-peak subauroral ion drifts (DSAIDs) // Geophys. Res. Lett. 2016. Vol. 43. P. 5554–5562. DOI: 10.1002/2016GL069133.
  • Hoang H., Clausen L.B.N., Røed K., et al. The Multi-Needle Langmuir Probe System on Board NorSat-1 // Space Sci. Rev. 2018. Vol. 214, iss. 4, 75. DOI: 10.1007/s11214-018-0509-2.
  • Jacobsen K.S., Pedersen A., Moen J.I., Bekkeng T.A. A new Langmuir probe concept for rapid sampling of space plasma elec-tron density // Measurement Science and Technology. 2010. Vol. 21, iss. 8, 085902. DOI: 10.1088/0957-0233/21/8/085902.
  • Karlsson E., Marklund G., Blomberg L., Malkki A. Sub-auroral electric fields observed by Freja satellite: A statisti-cal study // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103. P. 4327–4341. DOI: 10.1029/97JA00333.
  • Khalipov V.L., GalperinYu.I., Stepanov A.E., Bondar’ E.D. Formation of polarization jet during injection of ions into the inner magnetosphere // Adv. Space Res. 2003. Vol. 31, no. 5. P. 1303–1308.
  • Koustov A.V., Drayton R.A., Makarevich R.A., et al. Ob-servations of high-velocity SAPS-like flows with the King Salmon SuperDARN radar // Ann. Geophys. 2006. Vol. 24. P. 1591–1608. DOI: 10.5194/angeo-24-1591-2006.
  • MacDonald E.A., Donovan E., Nishimura Yu., et al. New science in plain sight: Citizen scientist lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere // Sci. Adv. 2018. Vol. 4, no. 3. DOI: 10.1126/sciadv.aaq0030.
  • Maynard N.C. On large poleward directed electric fields at subauroral latitudes // Geophys. Res. Lett. 1978. Vol. 5, no. 7. P. 617–618.
  • Maynard N.C., Aggson T.L., Heppner J.P. The plasmas-pheric electric field as measured by ISEE-1 // J. Geophys. Res. 1983. Vol. 88, no. A5. P. 3981–3990.
  • Mishin E.V. Interaction of substorm injections with the subauroral geospace: Multispacecraft observations of SAID // J. Geophys. Res. 2013. Vol. 118, no. A9. P. 5782–5796. DOI: 10.1002/jgra.50548.
  • Mishin E.V., Puhl-Quinn P.A., Santolik O. SAID: A tur-bulent plasmaspheric boundary layer // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, N L07106. DOI: 10.1029/2010GL042929.
  • Mishin E.V., Nishimura Yu., Foster J. SAPS/SAID revis-ited: A causal relation to the substorm current wedge // J. Ge-ophys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 112, iss. 8, P. 8516–8535. DOI: 10.1002/2017JA024263.
  • Mott-Smith H.M., Langmuir I. The theory of collectors in gaseous discharges // Phys. Rev. 1926. Vol. 28, iss. 4. P. 727–763. DOI: 10.1103/PhysRev.28.727.
  • Newell P.T., Gjerloev J.W. Evaluation of SuperMAG auroral electrojet indices as indicators of substorms and auroral power // J. Geophys. Res. 2011. Vol. 116, no. A12211. DOI: 10.1029/2011JA016779.
  • Nose M., Iyemori T., Sugiura M., Kamei T. Geomagnetic Dst-index // World Data Center for Geomagnetism, Kyoto. 2015. DOI: 10.17593/14515-74000.
  • Rowland D.E., Wygant J.R. Dependence of the large-scale, inner magnetospheric electric field on geomagnetic activity // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103, no. A7. P. 14959–14964.
  • Seran E., Frey H.U., Fillingim H., et al. Demeter high res-olution observations of the ionospheric thermal plasma re-sponse to magnetospheric energy input during the magnetic storm of November 2004 // Ann. Geophys. 2008. Vol. 25, iss. 12. P. 2503–2511. DOI: ff10.5194/angeo-25-2503-2007f.
  • Spiro R.W., Heelis R.A., Hanson W.B. Rapid subauroral ion drifts observed by Atmosphere Explorer C // Geophys. Res. Lett. 1979. Vol. 6, iss. 8. P. 657–660. DOI: 10.1029/GL006 i008p00657.
  • Wang H., Lühr H., Ritter P., Kervalishvili G. Temporal and spatial effects of subauroral polarization streams on the thermospheric dynamics // J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117, no. A11. DOI: 10.1029/2012JA018067.
  • Wei D., Yu Y., Ridley A.J., et al. Multi-point observa-tions and modeling of subauroral polarization streams (SAPS) and double-peak subauroral ion drifts (DSAIDs): A case study // Adv. Space Res. 2019. Vol. 63. P. 3522–3535. DOI: 10.1016/j.asr.2019.02.004.
  • URL: http://tid.uio.no/plasma/norsat (дата обращения 11 мая 2020 г.).
  • URL: http://wdc.kugi.kyotou.ac.jp (дата обращения 11 мая 2020 г.).
  • URL: http://supermag.jhuapl.edu/info (дата обращения 11 мая 2020 г.).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp