Экранирование электрического поля полярной шапки по данным магнитосферной супербури 20.11.2003 г

Исследован интервал 03:00-08:02 UT супербури 20 ноября 2003 г. В первые часы этого интервала последовательно наблюдались слабая короткая суббуря и режим типа SMC/GAI - стационарная магнитосферная конвекция с наложением кратковременных разгрузок [Sergeev, 1977; Lin et al., 2009]. В этом режиме входной в магнитосферу поток Пойнтинга ε' и разность потенциалов на границе полярной шапки U pc варьировали коррелированно. В конце интервала отмечены колебания, затем рост динамического давления солнечного ветра (P d). Таким образом, наблюдались три режима возмущения: нормальная суббуря (при P d~2 нПа), SMC/GAI и возмущение при P d≥3 нПа. На фоне смены и развития режимов возмущения описаны изменения переменного магнитного потока Ψ 2=βΨ 02, где 002 - постоянный магнитный поток через «старую» полярную шапку (ПШ). Границы и площадь старой ПШ были определены в спокойный период перед началом супербури с использованием карты распределения плотности продольных токов в полярной ионосфере. Старая ПШ - основание трубки силовых линий, содержащее, соответственно, «старый» магнитный хвост Земли. С началом суббури вокруг старой ПШ и старого хвоста возникают новая ПШ и новый магнитный хвост. Значения β медленно, с масштабом порядка двух часов, в начале интервала SMC/GAI уменьшаются в несколько раз, но затем, при переходе к режиму P d-возмущения, возвращаются к начальному уровню β=1. Эти изменения описывают новое в физике магнитосферы явление, названное β-эффектом. Оно заключается в активизации части старого хвоста, полностью пассивного до начала возмущения. Активизацию инициирует конвекция плазмы с открытыми силовыми линиями нового хвоста - процесс переноса в магнитосферу потока электромагнитной энергии солнечного ветра (СВ). Процесс переноса охватывает сначала расширяющийся новый хвост, затем в него постепенно вовлекается центральная часть долей хвоста - старый хвост. Процессы в старой и новой частях каждой доли хвоста физически различны, но связаны между собой как причина и следствие: конвекция нового потока создает конвекцию старого. Эффективность переноса в магнитосферу импульса и энергии СВ возрастает в несколько раз благодаря β-эффекту. Таким образом, в отличие от существующей концепции, доля хвоста в новом сценарии не является единым целым, но состоит из двух открытых магнитных потоков, связанных между собой как причина и следствие. В настоящей статье β-эффекты впервые описаны по данным трех различных режимов возмущения.