Наблюдения магнитосферных волн, распространяющихся в направлении дрейфа электронов, с помощью Екатеринбургского когерентного радара

Автор: Челпанов М.А., Магер П.Н., Климушкин Д.Ю., Магер О.В.

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

Статья в выпуске: 1 т.5, 2019 года.

Бесплатный доступ

В работе представлен анализ магнитосферных пульсаций в диапазоне Pc5 с положительными азимутальными волновыми числами, наблюдавшихся в ночной ионосфере с помощью когерентного среднеширотного радара, расположенного возле Екатеринбурга. Азимутальное волновое число m определяется по данным с высоким временным разрешением соседних лучей, направленных в сторону магнитного полюса. Около 13 % зарегистрированных радаром устойчивых колебаний распространялись на восток. Рассмотрены десять случаев наблюдения Pc5-пульсаций, зарегистрированных с апреля 2014 по март 2015 г. и имеющих положительные m. Ряды данных обработаны с помощью кросс-вейвлет-анализа; для четырех случаев оценена длина волны в радиальном направлении и определено направление распространения колебаний в меридиональной плоскости. В трех из них результаты согласуются с представлениями об альфвеновском резонансе силовых линий. Однако в большинстве случаев частоты волн существенно ниже частот собственных колебаний силовых линий, которые были оценены по спутниковым данным о величине магнитного поля и концентрации частиц в магнитосфере. Предположительно, эти волны могут относиться к дрейфово-компрессионной моде.

Еще

Унч-волны, радар, магнитосфера

Короткий адрес: https://sciup.org/142220322

IDR: 142220322   |   DOI: 10.12737/szf-51201907

Список литературы Наблюдения магнитосферных волн, распространяющихся в направлении дрейфа электронов, с помощью Екатеринбургского когерентного радара

  • Бернгардт О.И., Кутелев К.А., Куркин В.И. и др. Двухпозиционная локация высокоширотных ионосферных неоднородностей с использованием декаметрового радара EKB и радиотелескопа УТР-2: первые результаты//Известия вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58, № 6. С. 433-453.
  • Костарев Д.В., Магер П.Н. Дрейфово-компрессионные волны, распространяющиеся в направлении дрейфа энергичных электронов в магнитосфере//Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 3. С. 20-29 DOI: 10.12737/szf-33201703
  • Леонович А.С., Мазур В.А., Козлов Д.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. С. 435-442.
  • Мазур В.А., Чуйко Д.А. Возбуждение магнитосферного МГД-резонатора неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца//Физика плазмы. 2011. Т. 37, № 11. С. 979.
  • Anderson B.J., Engebretson M.J., Rounds S.P., et al. A statistical study of Pc 3-5 pulsations observed by the AMPTE/CCE Magnetic Fields Experiment. 1. Occurrence distributions//J. Geophys. Res. 1990. V. 95, iss. A7. P. 10495-10523
  • DOI: 10.1029/JA095iA07p10495
  • Baddeley L.J., Lorentzen D.A., Partamies N., et al. Equatorward propagating auroral arcs driven by ULF wave activity: Multipoint ground and space based observations in the dusk sector auroral oval//J. Geophys. Res. Space Phys. 2017. V. 122, iss. 5. P. 5591-5605
  • DOI: 10.1002/2016JA023427
  • Chelpanov M.A., Mager P.N., Klimushkin D.Yu., 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
  • Chelpanov M.A., Mager O.V., Mager P.N., et al. Properties of frequency distribution of Pc5-range pulsations observed with the Ekaterinburg decameter radar in the nightside ionosphere//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 167. P. 177-183
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2017.12.002
  • Chen L., Hasegawa A. A theory of long-period magnetic pulsations: 1. Steady state excitation of field line resonance//J. Geophys. Res. 1974. V. 79, iss. 7. P. 1024-1032. 10.1029/JA079i007p01024
  • DOI: :10.1029/JA079i007p01024
  • Eriksson P.T.I., Blomberg L.G., Glassmeier K.-H. Cluster satellite observations of mHz pulsations in the dayside magnetosphere//Adv. Space Res. 2006. V. 38. P. 1730-1737
  • DOI: 10.1016/j.asr.2005.04.103
  • Glassmeier K.-H., Buchert S., Motschmann U., et al. Concerning the generation of geomagnetic giant pulsations by drift-bounce resonance ring current instabilities//Ann. Geophys. 1999. V. 17. P. 338-350
  • DOI: 10.1007/s00585-999-0338-4
  • Hori T., Nishitani N., Shepherd S.G., et al. Substorm-associated ionospheric flow fluctuations during the 27 March 2017 magnetic storm: SuperDARN-Arase conjunction//Geophys. Res. Lett. 2018. V. 45, iss. 18. P. 9441-9449
  • DOI: 10.1029/2018GL079777
  • 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.Yu., Mager P.N., Glassmeier K.-H. Toroidal and poloidal Alfven waves with arbitrary azimuthal wave numbers in a finite pressure plasma in the Earth’s magnetosphere//Ann. Geophys. 2004. V. 22, iss. 1. P. 267-288
  • DOI: 10.5194/angeo-22-267-2004
  • Le G., Chi P.J., Strangeway R.J., Slavin J.A. Observations of a unique type of ULF wave by low-altitude Space Technology 5 satellites//J. Geophys. Res. 2011. V. 116, A08203
  • DOI: 10.1029/2011JA016574
  • Mager P.N., Klimushkin D.Yu., Ivchenko N. On the equatorward phase propagation of high-m ULF pulsations observed by radars//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2009. V. 71, iss. 16. P. 1677-1680
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2008.09.001
  • Mathews J.T., Mann I.R., Rae I.J., Moen J. Multi-instrument observations of ULF wave-driven discrete auroral arcs propagating sunward and equatorward from the poleward boundary of the duskside auroral oval//Phys. Plasmas. 2004. V. 11. P. 1250-1259
  • DOI: 10.1063/1.1647137
  • Mazur V.A., Chuiko D.A. Kelvin-Helmholtz instability on the magnetopause, magnetohydrodynamic waveguide in the outer magnetosphere, and Alfvén resonance deep in the magnetosphere//Plasma Physics Rep. 2013. V. 39, N 6. P. 488-503
  • DOI: 10.1134/S1063780X13060068
  • Mazur V.A., Chuiko D.A. Energy flux in 2-D MHD waveguide in the outer magnetosphere//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. P. 1946-1959
  • DOI: 10.1002/2016JA023632
  • Rae I.J., Murphy K.R., Watt C.E.J., et al. Field line resonances as a trigger and a tracer for substorm onset//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. V. 119. P. 5343-5363. 10.1002/20 13JA018889
  • DOI: :10.1002/2013JA018889
  • Southwood D.J. Some features of field line resonances in the magnetosphere//Planet. Space Sci. 1974. V. 22, iss. 3. P. 483-491
  • DOI: 10.1016/0032-0633(74)90078-6
  • Takahashi K., Lopez R.E., McEntire R.W., et al. An eastward propagating compressional Pc5 wave observed by AMPTE/CCE in the postmidnight sector//J. Geophys. Res. 1987. V. 92, iss. A12. P. 13472-13484
  • DOI: 10.1029/JA092iA12p13472
  • Tian M., Yeoman T., Lester M., Jones T. Statistics of Pc5 pulsation events observed by SABRE//Planet. Space Sci. 1991. V. 39, iss. 9. P. 1239-1247
  • DOI: 10.1016/0032-0633(91)90037-B
  • Yeoman T., Tian M., Lester M., Jones T. A study of Pc5 hydromagnetic waves with equatorward phase propagation//Planet. Space Sci. 1992. V. 40, iss. 6. P. 797-810. 10.1016/0032-0633(92)90108-Z
  • DOI: :10.1016/0032-0633
  • Yeoman T.K., Wright D.M., Chapman P.J., Stockton-Chalk A.B. High-latitude observations of ULF waves with large azimuthal wavenumbers//J. Geophys. Res. 2000. V. 105, iss. A3. P. 5453-5462
  • DOI: 10.1029/1999JA005081
  • Yeoman T.K., James M., Mager P.N., Klimushkin D.Y. 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
  • Walker A.D.M., Greenwald R.A., Stuart W.F., Green C.A. STARE auroral radar observations of Pc 5 geomagnetic pulsations//J. Geophys. Res. 1979. V. 84, iss. A7. P. 3373-3388
  • DOI: 10.1029/JA084iA07p03373
  • 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
  • Zong Q., Rankin R., Zhou X. The interaction of ultra-low-frequency Pc3-5 waves with charged particles in Earth’s magnetosphere//Rev. Mod. Plasma Phys. 2017 V. 1, 10
  • DOI: 10.1007/s41614-017-0011-4
  • URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (дата обращения 9 ноября 2018 г.).
  • URL: http://omniweb.gsfc.nasa.gov (дата обращения 9 ноября 2018 г.).
  • URL: http://iszf.irk.ru (дата обращения 9 ноября 2018 г.).
  • URL: http://cdaweb.gsfc.nasa.gov (дата обращения 9 ноября 2018 г.).
Еще
Статья научная