Подавление поверхностных мод на дневной магнитопаузе

Подавление поверхностных мод на дневной магнитопаузе

Автор: Пилипенко В.А., Козырева О.В., Бэддели Л., Лорентцен Д.А., Белаховский В.Б.

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

Статья в выпуске: 4 т.3, 2017 года.

Бесплатный доступ

В геофизической литературе активно обсуждается гипотеза о том, что поверхностные волны на магнитопаузе могли бы быть источником дневных широкополосных пульсаций диапазона Pc5-6 (~1-2 мГц) на околокасповых широтах. Однако первые попытки найти наземный отклик на эти колебания не дали обнадеживающих результатов. Так, сопоставление дневной границы открытых и замкнутых силовых линий (т. н. OCB - Open-Closed field line Boundary) по данным радара SuperDARN с пространственной структурой Pc5-6 пульсаций, зарегистрированных на сети магнитометров на околокасповых широтах, показало, что спектральная мощность этих пульсаций имеет максимум преимущественно на 2-3° более внутренних оболочках магнитосферы, чем положение OCB. Дополнительно связь между OCB и геомагнитными пульсациями исследована путем сопоставления профиля мощности дневных пульсаций с экваториальной границей аврорального овала, определяемой по красной кислородной эмиссии по данным сканирующего фотометра на Свалбарде. В большинстве проанализированных событий «эпицентр» мощности Pc5-6 пульсаций оказался примерно на 1-2° более низкой широте, чем OCB, определенной по оптическим данным...

Еще

Унч-волны, магнитопауза, граница замкнутых и разомкнутых силовых линий, поверхностные мгд-моды, альвеновский резонатор

Короткий адрес: https://sciup.org/142216918

IDR: 142216918   |   DOI: 10.12737/szf-34201702

Список литературы Подавление поверхностных мод на дневной магнитопаузе

  • Archer M.O., Hartinger M.D., Horbury T.S. Magnetospheric "magic" frequencies as magnetopause surface eigenmodes. Geophys. Res. Lett. 2013, vol. 40, pp. 5003-5008.
  • Archer M.O., Plaschke F. What frequencies of standing surface waves can the subsolar magnetopause support? J. Geophys. Res. 2015, vol. 120, pp. 3632-3646.
  • Baker K.B., Dudeney J.R., Greenwald R.A., Pinnock M., Newell P.T., Rodger A.S., Mattin N., Meng C.-I. HF radar signatures of the cusp and low-latitude boundary layer. J. Geophys. Res. 1995, vol. 100, pp. 7671-7695.
  • Bolshakova O.V., Kleimenova N.G., Kurazhkovskaya N.A. Polar cap dynamics using the observations of long period geo-magnetic pulsations. Geomagnetism and Aeronomy. 1988, vol. 28, pp. 661-665.
  • Borovsky J.E., Elphic R.C., Funsten H.O., Thomsen M.F. The Earth's plasma sheet as a laboratory for turbulence in high-b MHD. J. Plasma Phys. 1997, vol. 57, pp. 1-34.
  • Chen L., Hasegawa A. A theory of long-period magnetic pulsations: 2. Impulse excitation of surface eigenmode. J. Geo-phys. Res. 1974, vol. 79, pp. 1033-1037.
  • Chen X.-C., Lorentzen D.A., Moen J.I., Oksavik K., Baddeley L.J. Simultaneous ground-based optical and HF radar observations of the ionospheric footprint of the open/closed field line boundary along the geomagnetic meridian. J. Geo-phys. Res. 2015, vol. 120, pp. 9859-9874.
  • Coult N., Pilipenko V., Engebretson M. Suppression of resonant field line oscillations by a turbulent background. Planet. Space Sci. 2007, vol. 55, pp. 694-700.
  • Dimentberg M.F. Nonlinear stochastic problems of mechanical oscillations. Moscow, Nauka Publ, 1980, 368 p..
  • Engebretson M.J., Hughes W.J., Alford J.L., Zesta E., Cahill L.J., Arnoldy R.L., Reeves G.D. Magnetometer array for cusp and cleft studies observations of the spatial extent of broadband ULF magnetic pulsations at cusp/cleft latitudes. J. Geophys. Res. 1995, vol. 100, pp. 19371-19386.
  • Fedorov E., Pilipenko V., Engebretson M.J. ULF wave damping in the auroral acceleration region. J. Geophys. Res. 2001, vol. 106, pp. 6203-6212.
  • Francia P., Lanzerotti L.J., Villante U., Lepidi S., Di Memmo D. A statistical analysis of low-frequency magnetic pulsations at cusp and cap latitudes in Antarctica. J. Geophys. Res. 2005, vol. 110, A02205 DOI: 10.1029/2004JA010680
  • Gardiner C.W. Handbook of Stochastic Methods. 3rd ed. Springer-Verlag, 2004, 409 p.
  • Goossens M., Ruderman M.S., Hollweg J.V. Dissipative MHD solutions for resonant Alfven waves in 1D magnetic flux tubes. Solar Phys. 1995, vol. 157, pp. 75-102.
  • Hartinger M.D., Plaschke F., Archer M.O., Welling D.T., Moldwin M.B., Ridley A. The global structure and time evolution of dayside magnetopause surface eigenmodes. Geophys. Res. Lett. 2015, vol. 42, pp. 2594-2602.
  • Hollweg J.V. Resonant absorption of magnetohydrodynamic surface waves: viscous effects. Astron. J. 1987, vol. 320, pp. 875-883.
  • Hollweg J.V. A simple mechanical model for resonance absorption: The Alfven resonance. J. Geophys. Res. 1997, vol. 102, pp. 24127-24137.
  • Johnsen M.G., Lorentzen D.A. The dayside open/closed field line boundary as seen from space and ground-based instrumentation. J. Geophys. Res. 2012, vol. 117, A03320 DOI: 10.1029/2011JA016983
  • Kozyreva O.V., Pilipenko V.A., Engebretson M.J., Klimushkin D.Yu., Mager P.N., Correspondence between the ULF wave power distribution and auroral oval. Solar-Terr. Phys. 2016, vol. 2, pp. 46-65 DOI: 10.12737/16848
  • Lanzerotti L.J., Shono A., Fukunishi H., Maclennan C.G. Long-period hydromagnetic waves at very high geomagnetic latitudes. J. Geophys. Res. 1999, vol. 104, pp. 28423-28435.
  • Leonovich A.S., Mazur V.A. Resonance excitation of standing Alfvén waves in an axisymmetric magnetosphere (Monochromatic oscillations). Planet. Space Sci. 1989, vol. 37, pp. 1095-1108.
  • Lorentzen D.A., Deehr C.S., Minow J.I., Smith R.W., Stenbaek-Neielsen H.C., Sigernes F., Arnoldy R.L., Lynch K. SCIFER-Dayside auroral signatures of magnetospheric energetic electrons. Geophys. Res. Lett. 1996, vol. 23, pp. 1885-1888.
  • Lorentzen D.A., Moen J., Auroral proton and electron signatures in the dayside aurora. J. Geophys. Res. 2000, vol. 105, pp. 12733-12745.
  • Lysak R.L., Dum C.T. Dynamics of magnetosphere-ionosphere coupling including turbulent transport. J. Geo-phys. Res. 1983, vol. 88, pp. 365-380.
  • Mager P.N., Klimushkin D.Yu., Pilipenko V.A., Schaefer S. Field-aligned structure of poloidal Alfvén waves in a finite pressure plasma. Ann. Geophysicae. 2009, vol. 27, pp. 3875-3882.
  • 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 Phys. Rep. 2013, vol. 39, pp. 488-503.
  • McHarg M.G., Olson J.V., Newell P.T. ULF cusp pulsations: diurnal variations and interplanetary magnetic field correlations with ground-based observations. J. Geophys. Res. 1995, vol. 100, pp. 19729-19742.
  • Menk F.W., Hansen H.J., Dunlop I.S., Fraser B.J., Newell P.T., Meng C.I., Morris R.J. ULF wave sources at polar cusp and boundary layer latitudes. Solar-Terrestrial Energy Program. The initial results from STEP facilities and theory campaigns. Pergamon Press, 1992, pp. 301-312.
  • Milan S.E., Lester M., Cowley S.W.H., Moen J., Sandholt P.E., Owen C.J. Meridian-scanning photometer, coherent HF radar, and magnetometer observations of the cusp: a case study. Ann. Geophysicae. 1999, vol. 17, pp. 159-172.
  • Moen J., Carlson H.C., Milan S.E., Shumilov N., Lybekk B., Sandholt P.E., Lester M. On the collocation between dayside auroral activity and coherent HF radar backscatter. Ann. Geophysicae. 2001, vol. 8, pp. 1531-1549.
  • Nenovski P., Villante U., Francia P., Vellante M., Bochev A. Do we need a surface wave approach to the magnetospheric resonances? Planetary and Space Sci. 2007, vol. 55, pp. 680-693.
  • Newell P.T., Meng C.-I. The cusp and the cleft/boundary layer: low-altitude identifications and statistical local time variation. J. Geophys. Res. 1988, vol. 93, pp. 14549-14556.
  • Newton R.S., Southwood D.J., Hughes W.J. Damping of geomagnetic pulsations by the ionosphere. Planet. Space Sci. 1978, vol. 26, pp. 201-209.
  • Oksavik K., Søraas F., Moen J., Burke W.J. Optical and particle signatures of magnetospheric boundary layers near magnetic noon: Satellite and ground-based observations. J. Geo-phys. Res. 2000, vol. 105, pp. 27555-27568.
  • Pilipenko V., Belakhovsky V., Engebretson M.J., Kozlovsky A., Yeoman T. Are dayside long-period pulsations related to the cusp? Ann. Geophysicae. 2015, vol. 33, pp. 395-404.
  • Pilipenko V., Mazur N., Fedorov E., Engebretson M.J., Murr D.L. Alfven wave reflection in a curvilinear magnetic field and formation of Alfvenic resonators on open field lines. J. Geophys. Res. 2005, vol. 110, A10S05. DOI: 10.1029/2004JA010755.
  • Plaschke F., Glassmeier K.-H., Constantinescu O.D., Mann I. R., Milling D.K., Motschmann U., Rae I.J. Statistical analysis of ground based magnetic field measurements with the field line resonance detector. Ann. Geophysicae. 2008, vol. 26, pp. 3477-3489.
  • Plaschke F., Glassmeier K.H. Properties of standing Kruskal-Schwarzschild modes at the magnetopause. Ann. Geophysicae. 2011, vol. 29, pp. 1793-1807.
  • Plaschke F., Glassmeier K.-H., Auster H.U., Constantinescu O.D., Magnes W., Angelopoulos V., Sibeck D.G., McFadden J.P. Standing Alfven waves at the magnetopause. Geophys. Res. Lett. 2009a, vol. 36, L02104. DOI: 10.1029/2008GL036411.
  • Plaschke F., Glassmeier K.-H., Sibeck D.G., Auster H.U., Constantinescu O.D., Angelopoulos V., Magnes W. Magnetopause surface oscillation frequencies at different solar wind conditions. Ann. Geophysicae. 2009b, vol. 27, pp. 4521-4532.
  • Rankin R., Samson J.C., Tikhonchuk V.T. Discrete auroral arcs and nonlinear dispersive field line resonances. Geophys. Res. Lett. 1999, vol. 26, pp. 663-666.
  • Rodger A.S., Mende S.B., Rosenberg T.J., Baker K.B., Simultaneous optical and HF radar observations of the ionospheric cusp. Geophys. Res Lett. 1995, vol. 22, pp. 2045-2048.
  • Urban K.D., Gerrard A.J., Bhattacharya Y., Ridley A.J., Lanzerotti L.J., Weatherwax A.T. Quiet time observations of the open-closed boundary prior to the CIR-induced storm of 9 August 2008. Space Weather. 2011, vol. 9, S11001.
  • Viall N.M., Kepko L., Spence H.E. Relative occurrence rates and connection of discrete frequency oscillations in the solar wind density and dayside magnetosphere. J. Geophys. Res. 2009, vol. 114, A01201 DOI: 10.1029/2008JA013334
  • Villante U., Lepidi S., Francia P., Meloni A., Palangio P. Long period geomagnetic field fluctuations at Terra Nova Bay Antarctica. Geophys. Res. Lett. 1997, vol. 24. pp. 1443-1446.
  • Yeoman T.K., Lester M., Cowley S.W.H., Milan S.E., Moen J., Sandholt P.E. Simultaneous observations of the cusp in optical, DMSP and HF radar data. Geophys. Res. Lett. 1997, vol. 24, pp. 2251-2254.
  • Yumoto K., Pilipenko V., Fedorov E., Kurneva N., Shiokawa K. The mechanisms of damping of geomagnetic pulsations. J. Geomag. Geoelectr. 1995, vol. 47, pp. 163-176.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp