Механизм генерации магнитосферных пульсаций Рс3 - смена парадигмы?

Высказана гипотеза, что, вопреки общепринятым представлениям, источником волн Рс3 в магнитосфере является не форшоковая область (ФО), а магнитослой (МС). В обоснование приведены синхронные наблюдения волновой активности на спутнике «Интербол» (IB) и на Земле при изменении ориентации ММП.

We advance a hypothesis that, contrary to generally accepted opinion, the source of Pc3 waves in the magnetosphere is not the foreshock region (FR), but the magnetosheath (MS). This is justified by synchronous observations of the wave activity at the satellite Interball (IB) and on the ground under changes of the IMF orientation.

Согласно доминирующим представлениям, первичным источником магнитосферных Рс3-пульсаций (20–60 с) являются волны в ФО перед квазипарал-лельным участком фронта ударной волны (УВ) [1]. Эти волны возбуждаются в результате ионноциклотронной неустойчивости отраженных от УВ протонов, сносятся потоком солнечного ветра (СВ) к УВ и каким-то образом просачиваются через МС – переходную турбулентную область между УВ и магнитопаузой. В пользу такого происхождения Рс3 говорит то, что интенсивность как волн в ФО, так и магнитосферных Рс3 контролируется углом 0 Bn между нормалью к фронту УВ и ММП: волны замирают при квазиперпендикулярной (Q1) УВ (0 Bn >45°) и усиливаются при квазипараллельной (Q||) УВ (0 Bn <45°). Мы выскажем гипотезу, что источником Рс3 является не волны в ФО, а турбулентность МС. Эта точка зрения обосновывается рассмотрением события, когда изменение волновой активности происходит одновременно на Земле и в МС по данным IB.

В характерном событии 21.03.1997 г. IB двигался из МС, в 12:45 UT пересек УВ и вышел в ФО. До 11:40 УВ была Q1: 0 Bn ~8O° (панель 8 рисунка). В МС наблюдаются широкополосные колебания магнитного поля B (панель 4) и потока ионов F (панель 5) в частотной полосе Рс3. Вариации В и F преимущественно противофазны (панель 6) при когерентности у— 0.4.

В ~11:50 UT происходит изменение ММП и переход к режиму QII УВ (0 Bn ~O°), что вызывает усиление интенсивности колебаний в В и F . В ФО перед УВ амплитуда колебаний намного ниже. Структура колебаний Рс3 в ФО и за УВ отличается: вариации В и F преимущественно синфазны и высококогерентны (у~0.7) в ФО и низкокогерентны (у~0.3) за УВ. На Земле в дневном секторе при переходе к Q|| УВ происходит усиление Рс3-активности как на субавроральных широтах (ст. А80, геомагнитная широта -66.4°), так и на широтах каспа (ст. Р3, геомагнитная широта -71.8° и ст. Р4, геомагнитная широта -80.0°) (панели 1-3 рисунка).

Течение плазмы в МС турбулентно и является проявлением собственных процессов в МС и на УВ, не связанных с турбулентностью в ФО [2]. Это ставит под сомнение предположение о ФО как источнике Рс3-пульсаций в магнитосфере. Энергия сверхзвукового потока СВ и вмороженного в него ММП при

Вариации Н -компонент на ст. А80, Р3, Р4, магнитного поля В , потока частиц F ; средние в полосе Рс3 когерентность у и фаза между вариациями B и F ; угол 0_Bn (по модели «Spreiter» и данным спутника WIND).

торможении на УВ переходит не только в тепло, но и в энергию пульсаций плазмы и магнитного поля. Возбуждаемые флуктуации магнитного поля и плазмы, особенно интенсивные при Q|| УВ, сносятся конвективным потоком плазмы к границе магнитосферы, бомбардируют магнитопаузу и приводят к резонансному возбуждению МГД-волн в магнитосфере в частотном диапазоне пульсаций Рс3-4. Нам представляется, что предложенная гипотеза позволяет с новой точки зрения взглянуть на проблему происхождения УНЧ-волн в магнитосфере и заслуживает дальнейшего изучения и проверки.

Работа поддержана грантами РФФИ № 07-05-00185a и № 07-02-00198.