Особенности возбуждения и распространения по азимуту и меридиану длиннопериодных PI3 колебаний геомагнитного поля 8 декабря 2017 г

Особенности возбуждения и распространения по азимуту и меридиану длиннопериодных PI3 колебаний геомагнитного поля 8 декабря 2017 г

Автор: Моисеев А.В., Стародубцев С.А., Мишин В.В.

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

Статья в выпуске: 3 т.6, 2020 года.

Бесплатный доступ

Изучаются Pi3-пульсации с периодом T =15÷30 мин, которые регистрировались 8 декабря 2017 г. на наземных станциях в полуночном секторе магнитосферы на широтах конвекционных электроструй DP2 токовой системы. Установлено, что Pi3 особенно хорошо выражены в предполуночном секторе с амплитудой до 300 нТл и длительностью до 2.5 ч. Амплитуда пульсаций быстро спадала с уменьшением широты от Ф′=72° до Ф′=63°. Событие регистрировалось в условиях устойчивой магнитосферной конвекции. В Bz -компоненте межпланетного магнитного поля, направленной к югу, в интервале пульсаций регистрировались иррегулярные колебания, в том числе и в диапазоне Pi3, соответствующие медленным магнитозвуковым волнам, не сопровождавшимся заметными вариациями динамического давления P d. По наземным геомагнитным наблюдениям обнаружено азимутальное распространение пульсаций со скоростью 0.6-10.6 км/c на восток и на запад от полуночного меридиана. Анализ динамики пульсаций по меридиану выявил их распространение к экватору со скоростью 0.75-7.87 км/c. В проекции на магнитосферу скорости близки по величине к наблюдаемым скоростям распространения суббуревых инжекций электронов. В магнитосфере в утреннем секторе во время наземных пульсаций регистрировались геомагнитные пульсации с преобладающей компрессионной компонентой. Сделан вывод, что распространение колебаний геомагнитного поля в данном событии определялось динамикой инжекций частиц под действием крупномасштабного электрического поля магнитосферной конвекции, вызывающего движение плазмы к Земле, вследствие пересоединения в хвосте магнитосферы. Мелкомасштабные колебания в магнитосфере являлись вторичными, возбужденными проникшими из солнечного ветра колебаниями.

Еще

Pi3-пульсации, устойчивая магнитосферная конвекция, конвекционные электроструи, инжекции частиц, азимутальное и меридиональное распространение, волновые возмущения в межпланетной среде

Короткий адрес: https://sciup.org/142225915

IDR: 142225915   |   DOI: 10.12737/szf-63202007

Список литературы Особенности возбуждения и распространения по азимуту и меридиану длиннопериодных PI3 колебаний геомагнитного поля 8 декабря 2017 г

  • Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Самсонов С.Н. Pi3-пульсации и их связь с потоками заряженных частиц в магнитосфере и ионосфере // Proc. XXXVIII Annual Seminar "Physics of Auroral Phenomena". Apatity. 2015. P. 71-74.
  • Гульельми А.В., Золотухина Н.А. Возбуждение альфвеновских колебаний магнитосферы асимметричным кольцевым током // Иссл. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1980. Вып. 50. С. 129-138.
  • Клибанова Ю.Ю., Мишин В.В., Цэгмэд Б. Особенности дневных длиннопериодных пульсаций, наблюдаемых во время импульса солнечного ветра на фоне суббури 1 августа 1998 г. // Космические исследования. 2014. Т. 52, № 6. C. 459-467.
  • Костарев Д.В., Магер П.Н. Дрейфово-компрессионные волны, распространяющиеся в направлении дрейфа энергичных электронов в магнитосфере // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 3. C. 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, вып. 1. С. 4-22.
  • Магер П.Н., Климушкин Д.Ю. Генерация альфвеновских волн движущейся неоднородностью плазмы в магнитосфере // Физика плазмы. 2007. Т. 33, № 5. C. 435-442.
  • Макаров Г.А., Соловьев С.И., Енгебретсон М., Юмото К. Азимутальное распространение геомагнитного внезапного импульса в высоких широтах при резком спаде плотности солнечного ветра 15 декабря 1995 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 1 С. 42-50.
  • Мишин В.В. О потоке волновой энергии в магнитосферу под действием пульсаций давления солнечного ветра // Исслед. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1996. Вып. 104. C. 182-185.
  • Моисеев А.В., Баишев Д.Г., Муллаяров В.А. и др. Развитие компрессионных длиннопериодных пульсаций на восстановительной фазе магнитной бури 23 мая 2007 г. // Космические исследования. 2016. Т. 54, № 1. C. 34-43.
  • Пархомов В.А., Мишин В.В., Леонович А.С. и др. Магнитосферный отклик в длиннопериодных геомагнитных пульсациях, Наблюдаемый во время множественных пересечений магнитопаузы cпутником "ИНТЕРБОЛ-1" // Солнечно-земная физика. 2005. Вып. 8. С. 161-163.
  • Alimaganbetov M., Streltsov A.V. ULF waves observed during substorms in the solar wind and on the ground // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 181. P. 10-18.
  • Angelopoulos V., Chapman J.A., Mozer F.S., et al. Plasma sheet electromagnetic power generation and its dissipation along auroral field lines // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. 1181.
  • DOI: 10.1029/2001JA900136
  • Baumjohann W., Treumann R.A. Basic Space Plasma Physics. London: Imperial College Press, 1996. 340 p. DOI: 10.1142/p015.
  • Beharrell M., Kavanagh A.J., Honary F. On the origin of high-m magnetospheric waves // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2010. V. 115, A2.
  • DOI: 10.1029/2009JA014709
  • Coronity F.V., Kennell C.F. Changes of magnetospheric configuration during the substorm growth phase // J. Geophys. Res. 1972. V. 77. P. 3361-3370.
  • Gjerloev J.W. The SuperMAG data processing technique // J. Geophys. Res. 2012. V. 117, A09213. 10.1029/ 2012JA017683.
  • DOI: 10.1029/2012JA017683
  • Hasegawa A. Drift mirror instability in the magnetosphere // Physics of Fluids. 1969. V. 12. P. 2642-2650.
  • Keiling A. Alfvén waves and their roles in the dynamics of the Earth's magnetotail: A review // Space Sci. Rev. 2009. V. 142. P. 73-156.
  • Keiling A., Parks G.K., Wygant J.R., et al. Some properties of Alfvén waves: Observations in the tail lobes and the plasma sheet boundary layer // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, A10S11.
  • DOI: 10.1029/2004JA010907
  • Kepko L., Spence H.E., Singer H.J. ULF waves in the solar wind as direct drivers of magnetospheric pulsations // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29. P. 1197.
  • DOI: 10.1029/2001GL014405
  • Kepko L., Spence H.E. Observations of discrete, global magnetospheric oscillations directly driven by solar wind density variations // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. P. 1257.
  • DOI: 10.1029/2002JA009676
  • Kessel R.L., Mann I.R., Fung S.F., et al. Correlation of Pc5 wave power inside and outside the magnetosphere during high speed streams // Ann. Geophys. 2004. V. 22. P. 629-641.
  • Kiselev B.V., Raspopov O.M. Excitation of Pi3 pulsations during substoms // Proc. IAGA Meeting of Unmanned Observatories in Antarctica. Tokyo, 1976. P. 88.
  • Kozlovsky A., Lakkala T., Kangas J., Aikio A. Response of the quiet auroral arc motion to ionospheric convection variations // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 21463-21474.
  • Leonovich A.S., Mishin V.V., Cao J.B. Penetration of magnetosonic waves into the magnetosphere: influence of a transition layer // Annales Geophysicae. 2003. V. 21. P. 1083-1093.
  • Li W., Thorne R.M., Bortnik J., et al. Modulation of whistler mode chorus waves: 1. Role of compressional Pc4-5 pulsations // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, A06205.
  • DOI: 10.1029/2010JA016312
  • 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
  • McKenzie J.F. Hydromagnetic wave interaction with the magnetopause and the bow shock // Planetary and Space Sci. 1970. V. 18. P. 1-23.
  • Mishin V.V. Accelerated motions of the magnetopause as a trigger of the Kelvin-Helmholtz instability // J. Geophys. Res. 1993. V. 98, N A12. P. 21365-21372.
  • Parkhomov V.А., Borodkova N.L., Eselevich V.G., et al. Solar wind diamagnetic structures as a source of substorm-like disturbances // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 181. P. 55-67.
  • Pytte T., McPherron R.L., Hones E.W.Jr., West H.I.Jr. Multiple-satellite studies of magnetospheric substorms. III. Distinction between polar substorms and convection-driven negative bays // J. Geophys. Res. 1978. V. 83, N. A2. P. 663-679.
  • Reeves G.D., Henderson M.G., McLachlan P.S., et al. Radial propagation of substorm injections // Proc. the Third International Conference on Substorms. Eur. Space Agency Spec. Publ. 1996. ESA SP-389. P. 579.
  • Rostoker G., Barichello J.C. Seasonal and diurnal variation of Ps6 magnetic disturbances // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. P. 161.
  • Russell A.J.B., Wright A.N., Streltsov A.V. Production of small-scale Alfvén waves by ionospheric depletion, nonlinear magnetosphere-ionosphere coupling and phase mixing // J. Geophys. Res. 2013. V. 118. P. 1450-1460. 10.1002/ jgra.50168.
  • DOI: 10.1002/jgra.50168
  • Saito T. Long-period irregular magnetic pulsations Pi3 // Space Sci. Rev. 1978. P. 427.
  • Saito T., Matsushita S. Geomagnetic pulsations associated with sudden commencements and sudden impulses // Planetary Space Sci. 1967. V. 15. P. 573-587.
  • Sergeev V.A., Pellinen R.J., Pulkkinen T.I. Steady magnetospheric convection: A review of recent results // Space Sci. Rev. 1996. V. 75. P. 551.
  • Solovyev S.I., Baishev D.G., Barkova E.S., et al. Structure of disturbances in the dayside and nightside ionosphere during periods of negative interplanetary magnetic field Bz // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1999. V. 104. P. 28019-28039.
  • DOI: 10.1029/1999JA900286
  • Spanswick E., Donovan E., Liu W., et al. Substorm Associated Spikes in High Energy Particle Precipitation The Inner Magnetosphere: Physics and Modeling. Geophysical Monograph Ser. AGU, 2005.
  • DOI: 10.1029/155GM24
  • Van de Hulst H.C. Problems of Cosmical Aerodynamics. Dayton, OH: Central Air Documents Office, 1951. P. 45.
  • Viall N.M., Kepko L., Spence H.E. Inherent length-scales of periodic solar wind number density structures // J. Geophys. Res. 2008. V. 113, N A07101.
  • DOI: 10.1029/2007JA012881
  • Woch J., Kremser G., Pokhotelov O.A., et al. Curvature-driven drift mirror instability in the magnetosphere // Planetary Space Sci. 1988. V. 36. P. 383-393.
  • Woch J., Kremser G., Korth A. A comprehensive investigation of compressional ULF waves observed in the ring current // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 15113-15132.
  • DOI: 10.1029/JA095iA09p15113
  • Wygant J.R., Keiling A., Cattell C.A., et al. Evidence for kinetic Alfvén waves and parallel electron energization at (4-6)RE altitudes in the plasma sheet boundary layer // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. 1201.
  • DOI: 10.1029/2001JA900113
  • Yeoman T., Tian M., Lester M., Jones T.B. A study of Pc5 hydromagnetic waves with equatorward phase propagation // Planetary and Space Sci. 1992. V. 40, N 6. P. 797-810.
  • Yeoman T.K., Wright D.M. ULF waves with drift resonance and drift-bounce resonance energy sources as observed in artificially-induced HF radar backscatter // Ann. Geophys. 2000. V. 19. P. 159-170.
  • URL: http://supermag.jhuapl.edu/mag (дата обращения 12 марта 2020 г.).
  • URL: http://www.serc.kyushu-u.ac.jp/magdas (дата обращения 12 марта 2020 г.).
  • URL: http://themis.ssl.berkeley.edu/gmag_desc.shtml (дата обращения 12 марта 2020 г.).
  • URL: http://cdaweb.gsfc.nasa.gov (дата обращения 12 марта 2020 г.).
  • URL: https://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/ goes/dataaccess.html (дата обращения 12 марта 2020 г.).
  • URL: https://www.mathworks.com/help/signal/ref/filtfilt. html (дата обращения 12 марта 2020 г.).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp