Насыщение магнитосферы во время супербурь: новые результаты техники инверсии магнитограмм

Автор: Мишин В.В., Караваев Ю.А.

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

Статья в выпуске: 3 т.3, 2017 года.

Бесплатный доступ

Исследуются особенности насыщения роста площади полярной шапки при усилении солнечного ветра (СВ) по данным трех супербурь. Показано, что насыщение роста площади полярной шапки наблюдается при увеличении как динамического давления СВ, так и южной компоненты межпланетного магнитного поля (ММП). Насыщение реализуется не только во время прохождения межпланетного магнитного облака, но и при значительном усилении плотности СВ, когда тепловое давление сравнимо с давлением ММП. Мы предполагаем, что при таких внешних условиях насыщение обусловлено в первую очередь не процессами во внешней магнитосфере (уменьшением эффективности пересоединения на дневной магнитопаузе), а конечной сжимаемостью магнитосферы - торможением сжатия магнитопаузы вследствие быстрого роста геомагнитного поля при ее приближении к Земле, т. е. внутримагнитосферной структурой геомагнитного поля. Определены признаки насыщения в зависимости от северной компоненты ММП. Мы предполагаем, что насыщение роста площади полярной шапки в зависимости от ММП существует при обоих знаках его вертикальной компоненты за счет увеличения полного давления в магнитослое. Южная компонента ММП, кроме того, проникая в магнитосферу и уменьшая геомагнитное поле, тем самым вызывает дополнительное сжатие магнитопаузы и, соответственно, рост уровня насыщения площади полярной шапки.

Еще

Магнитосфера, солнечный ветер, полярная шапка, магнитный поток

Короткий адрес: https://sciup.org/142103651

IDR: 142103651   |   DOI: 10.12737/szf-33201704

Список литературы Насыщение магнитосферы во время супербурь: новые результаты техники инверсии магнитограмм

  • Alex S., Mukherjee S., Lakhina G.S. Geomagnetic signatures during the intense geomagnetic storms of 29 October and 20 November 2003//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. V. 68, N 7. P. 769-780 DOI: 10.1016/j.jastp.2006.01.003
  • Bazarshapov A.D., Mishin V.M., Shpynev G.B. A Mathematical Analysis of Geomagnetic Variation Fields//Gerlands Beitr. Geophysik. 1976. V. 85, N 1. P. 76-82.
  • Borovsky J.E., Lavraud B., Kuznetsova M.M. Polar cap potential saturation, dayside reconnection, and changes to the magnetosphere//J. Geophys. Res. 2009. V. 114. A03224 DOI: 10.1029/2009JA014058
  • Dmitriev A., Suvorova A., Chao J.-K. A predictive model of geosynchronous magnetopause crossings//J. Geophys. Res. 2011. V. 116, A05208 DOI: 10.1029/2010JA016208
  • Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Chao J.-K., et al. Anomalous dynamics of the extremely compressed magnetosphere during 21 January 2005 magnetic storm//J. Geophys. Res. 2014. V. 119, N 2. P. 877-896 DOI: 10.1002/2013JA019534
  • Gao Y., Kivelson M.G., Walker R.J. Two models of cross polar cap potential saturation compared: Siscoe-Hill model versus Kivelson-Ridley model//J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. V. 118, N 2. P. 794-803.
  • Huttunen K.E.J., Koskinen H.E.J., Pulkkinen T.I., et al. April 2000 magnetic storm: Solar wind driver and magnetospheric response//J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A12. P. 1440.
  • Iijima T., Potemra T.A. Large-scale characteristics of field-aligned currents associated with substorms//J. Geophys. Res. 1978. V. 83, N A2. P. 599-615.
  • Kalegaev V.V., Makarenkov E.V. Relative importance of ring and tail currents to Dst under extremely disturbed conditions//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2008. V. 70. P. 519.
  • Kan J., Lee L. Energy coupling function and solar wind magnetosphere dynamo//Geophys. Res. Lett. 1979. V. 6. P. 577-580.
  • Kan J.R., Li H., Wang C., et al. Saturation of polar cap potential: Nonlinearity in quasi-steady solar wind-magnetosphere-ionosphere coupling//J. Geophys. Res. 2010. V. 115, N A8. P. A08226 DOI: 10.1029/2009JA014389
  • Karavaev Yu.A., Shapovalova A.A., Mishin V.M., Mishin V.V. The superstorm on 20.11.2003: Identification of hidden dependencies of the tail lobe magnetic flux on the solar wind dynamic pressure//Proc. 9th International Conference "Problems of Geocosmos", St. Petersburg, Petrodvorets, Russia, October 2012a. P. 245-250.
  • Karavaev Y.A., Shapovalova A.A., Mishin V.M., Mishin V.V. Super-storm 24-25.09.1998: identification of hidden dependencies of the tail lobe magnetic flux on the solar wind dynamic pressure//Proc. 9th International Conference "Problems of Geocosmos", St. Petersburg, Petrodvorets, Russia, October. 2012b. P. 251-255.
  • Kivelson M.G., Ridley A.J. Saturation of the polar cap potential: Inference from Alfven wing arguments//J. Geophys. Res. 2008. V. 113 DOI: 10.1029/2007ja012302
  • Kovner M.S., Feldstein Ya.I. On solar wind interaction with the Earth’s magnetosphere//Planet. Space Sci. 1973. V. 21. P. 1191-1211.
  • Kuznetsov S.N., Suvorova A.V. Solar wind magnetic field and plasma during magnetopause crossings at geosynchronous orbit//Adv. Space Res. 1998. V. 22, N 1. P. 63-66.
  • Lavraud B., Borovsky J.E. Altered solar wind-magnetosphere interaction at low Mach numbers: Coronal mass ejections//J. Geophys. Res. 2008. V. 113. A00B08. DOI: 10.1029/2008 JA013192.
  • Lopez R.E., Bruntz R., Mitchell E.J., et al. Role of magnetosheath force balance in regulating the dayside reconnection potential//J. Geophys. Res. 2010. V. 115. A12216 DOI: 10.1029/2009JA014597
  • Lyatsky W., Khazanov G.V., Slavin J.A. Saturation of the electric field transmitted to the magnetosphere//J. Geophys. Res. 2010. V. 115, N A8. P. A08221. DOI: 10.1029/2009 JA015091.
  • Maltsev, Yu.P, Lyatsky W.B. Field-aligned currents and erosion of dayside magnetosphere//Planet. Space Sci. 1975. V. 23. P. 1257-1261.
  • Merkin V.G., Goodrich C.C. Does the polar cap area saturate?//Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34, N 9. P. L09107.
  • Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications//Space Sci. Rev. 1990. V. 53, N 1. P. 83-163.
  • Mishin V.M. The Magnetogram Inversion Technique -Applications to the Problem of Magnetospheric Substorms//Space Sci. Rev. 1991. V. 57, N 3-4. P. 237-337.
  • Mishin V.M., Russell C.T., Saifudinova T.I., Bazarzhapov A.D. Study of weak substorms observed during December 8, 1990, Geospace Environment Modeling campaign: Timing of different types of substorm onsets//J. Geophys. Res. 2000. V. 105, N A10. P. 23263-23276 DOI: 10.1029/1999ja900495
  • Mishin V.M., Förster M., Kurikalova M.A., Mishin V.V. The generator system of field-aligned currents during the April 06, 2000, superstorm//Adv. Space Res. 2011. V. 48, N 7. P. 1172-1183.
  • Mishin V.V., Mishin V.M., Pu Z., et al. Old tail lobes effect on the solar-wind -magnetosphere energy transport for the 27 August 2001 substorm//Adv. Space Res. 2014. V. 54, N 12. P. 2540-2548 DOI: 10.1016/j.asr.2014.09.013
  • Mishin V.V., Karavaev Y., Han J.P., Wang C. The saturation effect of the Poynting flux into the magnetosphere during superstorms: results of mit and the global PPMLR-MHD model... "Physics of Auroral Phenomena"/Proc. XXXVIII Annual Seminar, Apatity. A.G. Yahnin. Apatity, Kola Science Centre RAS. 2015. P. 40-43.
  • Mishin V.V., Mishin V.M., Karavaev Y., et al. Saturation of superstorms and finite compressibility of the magnetosphere: Results of the magnetogram inversion technique and global PPMLR-MHD model//Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43, N 13. P. 6734-6741 DOI: 10.1002/2016GL069649
  • Perreault P., Akasofu S.I. A study of geomagnetic storms//Geophys. J. R. Astr. Soc. 1978. V. 54, N 3. P. 547-573 DOI: 10.1111/j.1365-246X.1978.tb05494.x
  • Pulkkinen T.I., Dimmock A.P., Lakka A., et al. Magnetosheath control of solar wind-magnetosphere coupling efficiency//J. Geophys. Res. Space Phys. 2016. V. 121. P. 8728-8739 DOI: 10.1002/2016JA023011
  • Russell C.T., Wang Y.L., Raeder J., et al. The interplanetary shock of September 24, 1998: Arrival at Earth//J. Geophys. Res. 2000. V. 105, N A11. P. 25143-25154. 900070 DOI: 10.1029/2000ja
  • Shue J.H., Chao J.K., Fu H.C., et al. A new functional form to study the control of the magnetopause size and shape//J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 9497.
  • Shue J.H., Song P., Russell C.T., et al. Magnetopause location under extreme solar wind conditions//J. Geophys. Res. 1998. V. 103, N A8. P. 17691-17700.
  • Siscoe G.L., Crooker N.U., Siebert K.D. Transpolar potential saturation: Roles of region 1 current system and solar wind ram pressure//J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A10. P. 1321.
  • Suvorova A., Dmitriev A., Chao J.-K., et al. Necessary conditions for geosynchronous magnetopause crossings//J. Geophys. Res. 2005. V. 110, A01206 DOI: 10.1029/2003JA010079
  • Wilder F.D., Clauer C.R., Baker J., et al. The nonlinear response of the polar cap potential under southward IMF: A statistical view//J. Geophys. Res. 2011. V. 116, N A12. P. A12229.
  • URL: http.gsfc.cdaw.gov (дата обращения 14 апреля марта 2017 г.).
Еще
Статья научная