Оценка времени распада кольцевого тока супербури 20 ноября 2003 г

Время распада кольцевого тока τ – один из ос новных параметров энергетики магнитосферы . Из вестны две основные эмпирические модели измене ний τ в ходе бури . В модели 1 используют τ = τ ₀ – функцию электрического поля солнечного ветра [1]. В модели 2 используется τ = τ _G – функция ин тенсивности кольцевого тока D _st /SYM-H [2]. В модели 1 выполняется 4 ≤ τ ₀ ≤ 20 ч . В модели 2, в основном диапазоне для суббурь , 0.25 ≤ τ G ≤ 4 ч . Модель 1 не учитывает влияние на τ процессов внутри магнитосферы и , следовательно , суббурь . Модель 2, в свою очередь , игнорирует двойствен ную природу кольцевого тока , который контроли руется как процессами суббурь , так и параметра ми солнечного ветра .

В настоящем сообщении по данным супербури 20 ноября 2003 г . (0–14 UT) опробован новый подход , в котором время распада DR- тока τ = τ _T вычисляется как функция входного потока Пойнтинга ε’ и выде ляемой в ионосфере мощности Q_i , контролируемой процессами суббури . Для вычисления мощности Q _DR кольцевого тока использовались техника инверсии магнитограмм ТИМ -2 и уравнение Q _DR =0.5( ε’ – Q_i ) с поправками за λ и β [3–6]. Значения τ _T вычислены на основе уравнения Q DR =2 ⋅ 10¹³( dS / dt – < S >/ τ T ), где S – известный индекс SYM-H, < S > – значение S , приве денное к среднему уровню динамического давления солнечного ветра P d [6].

Режимы супербури

Графики на рис. 1 показывают, как изменялись граничные условия и индекс АЕ в ходе рассматриваемой супербури. Вертикальные штриховые линии отмечают границы следующих семи режимов возмущения, которые были таймированы и описаны Мишиным и др. [4]:

• 1)    слабая ( АЕ <500 нТл ) изолированная суббуря (03:00–04:17 UT);

• 2)    умеренные ( АЕ до ~800 нТл ), скорее управляе мые , чем спонтанные , возмущения (04:17–08:02 UT);

• 3)    переходный режим быстрого усиления P _d – динамического давления солнечного ветра при юж ном ММП (08:02–08:24) UT;

• 4)    стационарный режим высокого P _d (08:24– 10:30 UT);

• 5)    режим « нулевого отклика магнитосферы » на по ворот ММП на север и одновременного сильного ( на порядок величины ) уменьшения P _d (10:30–11:12 UT) [7];

• 6)    инициированный резким ростом поступающей в магнитосферу мощности ε режим перераспределе ния ε между ионосферой и кольцевым током (11:12– 12:10 UT);

• 7)    режим управляемой супербури с наложением спонтанных суббурь при экстремальных значениях ε ~10¹³ Вт (12:10–14:00 UT).

Результаты и обсуждение

Графики τ _T и промежуточные данные показаны на рис . 2. Видно , что значения τ_Т отчетливо изменя ются на границах всех перечисленных выше семи режимов супербури , таймированных независимо . При переходах от режима 1 к режимам 1–7 харак терные значения τ_Т в часах составляют ~0.7, 1.5, 0.15, 0.3, 0.6, 0.2, 0.3 при уровне шумов ~ 20 % от средних значений τ_Т в каждом режиме .

С другой стороны , значения τ ₀ и τ _G отличаются от τ _T в несколько раз , еще сильнее они различаются

Оценка времени распада кольцевого тока супербури 20 ноября 2003 г .

(UT- час )

Рис . 1. Исходные параметры для супербури 20.11.2003 г ., интервал 00:00–14:00 UT. Сверху вниз : графики изменения параметров динамического давления P _d = nm _p V ² ⋅ 10⁶ ( нПа ) ( а ); компонент ММП B _z и B _y ( нТл ) по данным ACE ( б , в ); индексы авроральной активности AE ( г ). Вер тикальными линиями отмечены границы отдельных ре жимов супербури ( см . текст ).

20 p'

3 c

0.5

0.3

0.2

0.13

-50

s 100

i

cS

Nov 20, 2003

11.2/(5+ | VBs |)

11 12 13 14

11 12 13 14

между собой , и их изменения в ходе супербури ( осо бенно τ ₀ ) не коррелируют с наблюдаемыми измене ниями режимов суббури .

Заключение

Впервые получена эмпирическая шкала τ для всех семи рассмотренных различных режимов маг нитосферного возмущения .