Наблюдения дрейфово-компрессионных волн с помощью среднеширотного декаметрового когерентного радара
Автор: Челпанов М.А., Магер П.Н., Климушкин Д.Ю., Бернгардт О.И., Магер О.В.
Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika
Статья в выпуске: 2 т.2, 2016 года.
Бесплатный доступ
Представлен анализ магнитосферных пульсаций диапазона Pc5, наблюдавшихся 26 декабря 2014 г. Колебания были зарегистрированы в ночной ионосфере с помощью среднеширотного когерентного декаметрового радара, расположенного около Екатеринбурга, который регистрирует изменения скорости электрического дрейфа ионосферной плазмы, вызванного УНЧ-волнами в магнитосфере. Направление азимутального распространения волны (на запад) совпадает с направлением магнитного дрейфа протонов. Кросс-вейвлет-анализ показал, что частота колебаний зависит от волнового числа m : коэффициент корреляции между ними равен 0.90. Увеличение частоты с 2.5 до 5 мГц сопровождалось ростом абсолютной величины m c 20 до 80. Эти свойства рассматриваемой волны указывают на то, что ее следует относить к дрейфово-компрессионной моде. Эта мода является наиболее типичной УНЧ-модой в кинетике, для ее существования требуются только конечное давление плазмы и неоднородность плазмы поперек магнитных оболочек.
Унч-волны, радар, магнитосфера
Короткий адрес: https://sciup.org/142103602
IDR: 142103602 | DOI: 10.12737/16999
Список литературы Наблюдения дрейфово-компрессионных волн с помощью среднеширотного декаметрового когерентного радара
- Агапитов А.В., Черемных О.К. Поляризация резонансных УНЧ-возмущений в магнитосфере Земли//Кинематика и физика небесных тел. 2011. Т. 27, № 3. С. 17-27.
- Гульельми А.В., Золотухина Н.А. Возбуждение альфвеновских колебаний магнитосферы асимметричным кольцевым током//Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1980. Вып. 50. С. 129-138.
- Гульельми А.В., Потапов А.С. Об особенности поля MГД-волны в неоднородной плазме//Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1984. Вып. 70. С. 149-157.
- Гульельми А.В., Потапов А.С., Клайн Б.С. Комбинированная неустойчивость Рэлея-Тейлора-Кельвина-Гельмгольца на магнитопаузе//Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 15. С. 24-27.
- Дмитриенко И.С. Пространственно-временная структура альфвеновских резонансных возмущений, генерируемых поперечно-локализованной БМЗ-волной//Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 15. С. 135-143.
- Золотухина Н.А. Резонансные свойства Psi5/Psc5 на геостационарной орбите//Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49, № 4. С. 460-471.
- Козлов Д.А., Леонович А.С., Мазур В.А. МГД-волны в геомагнитном хвосте: обзор//Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, №. 1. C. 4-22 DOI: 10.12737/7168
- Магер П.Н., Климушкин Д.Ю. Генерация альфвеновских волн движущейся неоднородностью плазмы в магнитосфере//Физика плазмы. 2007. Т. 33, № 5. C. 435-442.
- Мазур В.А. Резонансное возбуждение магнитосферы гидромагнитными волнами, падающими из солнечного ветра//Физика плазмы. 2010. Т. 36, № 11. С. 1013-1023.
- Мазур В.А., Чуйко Д.А. Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца на магнитопаузе, МГД-волновод во внешней магнитосфере и альфвеновский резонанс в глубине магнитосферы//Физика плазмы. 2013. Т. 39, № 6. С. 556-571.
- Мишин В.В., Клибанова Ю.Ю., Цэгмэд Б. Влияние наклона фронта неоднородности солнечного ветра на свойства вызванных им длиннопериодных геомагнитных пульсаций//Космические исследования. 2013. Т. 51, № 2. С. 107-118.
- Потапов А.С., Цэгмэд Б., Рыжакова Л.B. Связь потоков релятивистских электронов на геостационарной орбите с уровнем УНЧ-активности на поверхности Земли и в солнечном ветре в 23-м цикле солнечной активности//Космические исследования. 2012. Т. 50, № 2. С. 130-146 DOI: 10.1134/S0010952512020086
- Allan W., Poulter E. A note on the driving mechanism of storm-time Pc5 pulsations//Planet. Space Sci. 1986. V. 34. P. 571-572 DOI: 10.1016/0032-0633(86)90095-4
- 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. DOI: 10.1029/JA087iA08p06163.
- Baddeley L.J., Yeoman T.K., Wright D.M., et al. On the coupling between unstable magnetospheric particle populations and resonant high-m ULF wave signatures in the ionosphere//Ann. Geophys. 2005. V. 23. P. 567-577 DOI: 10.5194/angeo-23-567-2005
- Baker K.B., Wing S. A new magnetic coordinate system for conjugate studies at high latitudes//J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 9139-9143 DOI: 10.1029/JA094iA07p09139
- 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
- Bland E.C., McDonald A.J., Menk F.W., Devlin J.C. Multipoint visualization of ULF oscillations using the Super Dual Auroral Radar Network//Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 6314-6320 DOI: 10.1002/2014GL061371
- Chisham G., Lester M., Milan S.E., et al. A decade of the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): Scientific achievements, new techniques and future directions//Surv. Geophys. 2007. V. 28. P. 33-109 DOI: 10.1007/s10712-007-9017-8
- Crabtree C., Chen L. Finite gyroradius theory of drift compressional modes//Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L17804 DOI: 10.1029/2004GL020660
- 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. 21535-21548 DOI: 10.1029/95JA02024
- Foster G. Wavelets for period analysis of unevenly sampled time series//Astronom. J. 1996. V. 112. P. 1709-1729 DOI: 10.1086/118137
- Greenwald R.A., Baker K.B., Dudeney J.R., et al. DARN/SuperDARN: A global view of the dynamics of high latitude convection//Space Sci. Rev. 1995. V. 71. P. 761-796 DOI: 10.1007/BF00751350
- Grossman A., Morlet J. Decomposition of Hardy functions into square integrable wavelets of constant shape//SIAM J. Math. Anal. 1984. V. 15, N 4. P. 723-736 DOI: 10.1137/0515056
- Gustafsson G., Papitashvili N.E., Papitashvili V.O. A revised corrected geomagnetic coordinate system for Epochs 1985 and 1990//J. Atmos.Terr. Phys. 1992. V. 54. P. 1609-1631.
- Hurricane O.A., Pellat R., Coroniti F.V. The kinetic response of a stochastic plasma to low frequency perturbations//Geophys. Res. Lett. 1994. V. 21, N 4. P. 253-256. DOI: 10.1029/93GL03533.
- James M.K., Yeoman T.K., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. The spatio-temporal characteristics of ULF waves driven by substorm injected particles//J. Geophys. Res.: Space Physics. 2013. V. 118. P. 1737-1749 DOI: 10.1002/jgra.50131
- Klimushkin D.Yu., Mager P.N. Spatial structure and stability of coupled Alfven and drift compressional modes in non-uniform magnetosphere: Gyrokinetic treatment//Planet. Space Sci. 2011. V. 59. P. 1613-1620 DOI: 10.1016/j.pss.2011.07.010
- Klimushkin D.Yu., Mager P.N. The alfven mode gyrokinetic equation in finite-pressure magnetospheric plasma//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 6. P. 4465-4474 DOI: 10.1002/2015JA021045
- Klimushkin D.Yu., Mager P.N., Pilipenko V.A. On the ballooning instability of the coupled Alfven 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. DOI: 10.1029/JA086iA05p03345.
- Leonovich A.S., Kozlov D.A. Magnetosonic resonances in the magnetospheric plasma//Earth, Planets, and Space. 2013. V. 65. P. 369-384 DOI: 10.5047/eps.2012.07.002
- Mager P.N., Klimushkin D.Yu., Ivchenko N. On the equatorward phase propagation of high-m ULF pulsations observed by radars//J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2009. V. 71. P. 1677-1680, DOI: 10.1016/j.jastp.2008.09.001
- Mager P.N., Klimushkin D.Yu., 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
- Mager P.N., Berngardt O.I., Klimushkin D.Yu., et al. First results of the high-resolution multibeam ULF wave experiment at the Ekaterinburg SuperDARN radar: Ionospheric signatures of coupled poloidal Alfven and drift-compressional modes//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. V. 130131 (0). P. 112-126 DOI: 10.1016/j.jastp.2015.05.017
- Naim H., Bashir M.F., Murtaza G. On the drift magnetosonic waves in anisotropic low beta plasmas//Phys. Plasmas. 2014. V. 21. N 10. P. 102-112 DOI: 10.1063/1.4897370
- Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A., Baker K.B., et al. Drift motions of small-scale irregularities in the high-latitude F region: An experimental comparison with plasma drift motions//J. Geophys. Res. 1987. V. 92, N A5. P. 4553-4564 DOI: 10.1029/JA092iA05p04553
- Southwood D.J. Low frequency pulsation generation by energetic particles//J. Geomagn. Geoelectr. 1980. Suppl. II, V. 32. P. 75-88.
- Tian M., Yeoman T.K., Lester M., Jones T.B. Statistics of Pc5 pulsation events observed by SABRE//Planet. Space Sci. 1991. V. 39. P. 1239-1247.
- Walker A.D.M., Greenwald R.A., Korth A., Kremser G. STARE and GEOS-2 observations of a storm time Pc5 ULF pulsation//J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 9135-9146 DOI: 10.1029/JA087iA11p09135
- Wright D.M., Yeoman T.K. CUTLASS observations of a high-m ULF wave and its consequences for the DOPE HF Doppler sounder//Ann. Geophys. 1999. V. 17. P. 1493-1497 DOI: 10.1007/s00585-999-1493-3
- Yeoman T.K., James M., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. SuperDARN observations of high-m ULF waves with curved phase fronts and their interpretation in terms of transverse resonator theory//J. Geophys. Res. 2012. V. 117. A06231 DOI: 10.1029/2012JA017668
- Zolotukhina N.A., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. Pc5 waves generated by substorm injection: A case study//Ann. Geophys. 2008. V. 26. P. 2053-2059 DOI: 10.5194/angeo-26-2053-2008
Статья научная
