Широтная амплитудно-фазовая структура МГД-волн: моделирование наблюдений на радаре STARE и магнитометрах сети IMAGE

Широтная амплитудно-фазовая структура МГД-волн: моделирование наблюдений на радаре STARE и магнитометрах сети IMAGE

Автор: Пилипенко В.А., Козырева О.В., Федоров Е.Н., Успенский М.В., Кауристи К.

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

Статья в выпуске: 3 т.2, 2016 года.

Бесплатный доступ

Разработана численная модель, которая дает стационарное распределение компонент поля МГД-волны в неоднородном плазменном ящике, моделирующем реальную магнитосферу. Рассматривается проблема достаточного граничного условия на границе ионосфера-магнитосфера для связанной МГД-моды. Для обоснования модельных предположений в явном виде получено неравенство, показывающее, в каком случае можно пренебречь индуктивным xолловским эффектом при рассмотрении отраженной от ионосферных границ альфвеновской волны. Модель предсказывает наличие характерной особенности пространственного амплитудно-фазового распределения поля УНЧ-колебаний, которая не была замечена в работах по теории резонанса силовых линий, - существование области с противоположными фазовыми задержками на стороне источника резонанса. Этот теоретический прогноз подтверждается амплитудно-фазовой широтной структурой Рс5-пульсаций, наблюдаемых STARE радаром и IMAGE магнитометрами. Постепенное увеличение азимутального волнового числа m на меньших L -оболочках наблюдалось на долготно-разделенных радарных лучах.

Еще

Мгд-волны, геомагнитные пульсации, трансформация мод, ионосферный радар, магнитометр

Короткий адрес: https://sciup.org/142103611

IDR: 142103611   |   DOI: 10.12737/19418

Список литературы Широтная амплитудно-фазовая структура МГД-волн: моделирование наблюдений на радаре STARE и магнитометрах сети IMAGE

  • Agapitov A.V., Cheremnykh O.K., Parnowski A.S. Ballooning perturbations in the inner magnetosphere of the Earth: spectrum, stability and eigenmode analysis. Adv. Space Res. 2007, vol. 41, pp. 1682-1687.
  • Allan W., Poulter E.M. The spatial structure of different ULF pulsation types: A review of STARE radar results. Rev. Geophys. 1984, vol. 22, pp. 85-97.
  • Allan W. White S.P., Poulter E.M. Impulse excited hydromagnetic cavity and field line resonances in the magnetosphere. Planet. Space Sci. 1986, vol. 34, pp. 371.
  • Alperovich L.S., Fedorov E.N. Hydromagnetic waves in the magnetosphere and the ionosphere. Ser. Astrophysics and Space Science Library. 2009, vol. 353, XXIV, 418 p.
  • Baransky L.N., Green A.W., Fedorov E.N., et al. Gradient and polarization methods of ground-based monitoring of magnetospheric plasma. J. Geomag. Geoelectr. 1995, vol. 47, pp. 1293-1309.
  • Chen L., Cowley S.C. On field line resonance of hydromagnetic Alfven waves in dipole magnetic field. Geophys. Res. Lett. 1989, vol. 16, pp. 895-897.
  • Coult N., Pilipenko V., Engebretson M. Suppression of resonant field line oscillations by a turbulent background. Planetary Space Sci. 2007, vol. 55, pp. 694-700.
  • Fedorov E.N., Belenkaya B.N., Gokhberg M.B., et al. Magnetospheric plasma density diagnosis from gradient measurements of geomagnetic pulsations. Planet. Space Sci. 1990, vol. 38, pp. 269-272.
  • Fedorov E.N., Mazur N.G., Pilipenko V.A., Yumoto K. On the theory of field line resonances in plasma configurations. Physics of Plasmas. 1995, vol. 2, pp. 527-532.
  • Fedorov E., Mazur N., Pilipenko V., Yumoto K. MHD wave conversion in plasma waveguides. J. Geophys. Res. 1998, vol. 103, pp. 26595-26605.
  • Green C. Meridional characteristics of Pc4 micropulsations event in the plasmasphere. Planet. Space Sci. 1978, vol. 26, pp. 955.
  • Hameiri E., Kivelson M.G. Magnetospheric waves and the atmosphere-ionosphere layer. J. Geophys. Res. 1991, vol. 96, pp. 21125-21134.
  • Kawano H., Yumoto K., Pilipenko V.A., et al. Restoration of continuous field line eigenfrequency distribution from ground-based ULF observations. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, SMP 25 1-12.
  • Kivelson M.G., Southwood D.J. Coupling of global magnetospheric MHD eigenmodes to field line resonances. J. Geo-phys. Res. 1986, vol. 91, pp. 4345-4351.
  • Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Vlasov A.A., et al. Afternoon Pc5 geomagnetic pulsations on the Earth's surface and in the ionosphere (STARE radars). Geomagnetism and Aeronomy. 2010, vol. 50, pp. 329-338.
  • Klimushkin D.Yu., Mager P.N., Glassmeier K.-H. Toroidal and poloidal Alfven waves with arbitrary azimuthal wave numbers in a field pressure plasma in the Earth's magnetosphere. Ann. Geophys. 2004, vol. 22, pp. 267-288.
  • Krylov A.L., Lifshitz A.E., Fedorov E.N. About resonant properties of the magnetosphere. Izv. AN SSSR, Fizika Zemli, . 1981, vol. N6, pp. 49-59.
  • Kurchashov Yu.P., Nikomarov Ya.S., Pilipenko V.A., Best A. Field-line resonance effects in a local meridional structure of mid-latitude geomagnetic pulsations. Annales Geophysicae. 1987, vol. 5A, pp. 147-154.
  • Lee D.-H., Lysak R.L. Magnetospheric ULF wave coupling in the dipole model: the impulsive excitation. J. Geophys. Res. 1989, vol. 94, pp. 17097-17104.
  • Leonovich A.S., Mazur V.A. Standing Alfven waves with m>>1 in axisymmetric magnetosphere excited by a non-stationary source. Annales Geophysicae. 1998, vol. 16, pp. 914-920.
  • Leonovich A.S., Mazur V.A. Structure of magnetosonic eigenoscillations of an axisymmetric magnetosphere. J. Geophys. Res. 2000, vol. 105, pp. 27707-27716.
  • Leonovich A.S., Kozlov D.A., Pilipenko V.A. Magnetosonic resonance in a dipole-like magnetosphere. Annales Geophysicae. 2006, vol. 24, pp. 2277-2289.
  • Pilipenko V., Vellante M., Fedorov E. Distortion of the ULF wave spatial structure upon transmission through the ionosphere. J. Geophys. Res. 2000, vol. 105, pp. 21225-21236.
  • Pilipenko V., Belakhovsky V., Kozlovsky A., et al. Determination of the wave mode contribution into the ULF pulsations from combined radar and magnetometer data: Method of apparent impedance. J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2012, vol. 77, pp. 85-95.
  • Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A., Baker K.B., Samson J.C. HF radar observations of Pc 5 field line resonances in the midnight/early morning MLT sector. J. Geophys. Res. 1991, vol. 96, pp. 1569715710, DOI: 10.1029/91JA00795
  • Sciffer M.D., Waters C.L. Propagation of ULF waves through the ionosphere: Analytic solutions for oblique magnetic field. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, 1297. DOI: 10.1029/2001JA000184.
  • Sciff M.D., Waters, C.L., Menk, F.W. Propagation of ULF waves through the ionosphere: Inductive effect for oblique magnetic field. Annales Geophysicae. 2004, vol. 22, pp. 1155-1169.
  • Southwood D.J. Some features of field line resonances in the magnetosphere. Planet. Space Sci. 1974, vol. 22, pp. 483-491.
  • Streltsov A., Lotko W. The fine structure of dispersive, nonradiative field line resonance layers. J. Geophys. Res. 1996, vol. 101, pp. 5343-5358.
  • Tamao T. Transmission and coupling resonance of hydromagnetic disturbances in the non-uniform Earth's magnetosphere. Science Rep. of the Tohoku Univ. Ser. 5. Geophysics. 1965, pp. 43-72.
  • Uspensky M.V., Janhunen P., Koustov A.V., Kauristie K. Volume cross section of auroral radar backscatter and RMS plasma fluctations inferred from coherent and incoherent scatter data: a response on backscatter volume parameters, Ann. Geophys., 2011, vol. 29, pp. 1081-1092.
  • Walker A.D.M., Greenwald R.A., Stuart W.F., Green, C.A. STARE auroral radar observations of Pc5 geomagnetic pulsations. J. Geophys. Res. 1979, vol. 84, pp. 3373-3388.
  • Walker A.D.M., Greenwald R.A., Korth A., Kremser G. STARE and GOES 2 observations of a storm time Pc5 ULF pulsation. J. Geophys. Res. 1982, vol. 87, pp. 9135-9146.
  • Waters C.L., Menk F.W., Fraser B.J. The resonant structure of low latitude Pc3 geomagnetic pulsations. Geophys. Res. Lett. 1991, vol. 18, pp. 2293.
  • Waters C.L., Harrold B.G., Menk F.W., et al. Field line resonances and waveguide modes at low latitudes 2. A model. J. Geophys. Res. 2000, vol. 105, pp. 7763-7774.
  • Waters C.L., Sciffer M.D. Field line resonant frequencies and ionospheric conductance: Results from a 2-D MHD model. J. Geophys. Res. 2008, vol. 113, p. A05219. DOI: 10.1029/2007JA012822.
  • Yagova N., Pilipenko V., Fedorov E., et al. Influence of ionospheric conductivity on mid-latitude Pc3-4 pulsations. Earth, Planets and Space. 1999, vol. 51, pp. 129-138.
  • Yeoman T.K., Wright D.M., Robinson T.R., et al. High spatial and temporal resolution observations of an impulse-driven field line resonance in radar backscatter artificially generated with the Tromsø heater. Ann. Geophysicae. 1997, vol. 15, pp. 634-644.
  • 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, vol. 105, pp. 5453-5462.
  • Yoshikawa A., Itonaga M. Reflection of shear Alfven waves at the ionosphere and the divergent Hall current. Geophys. Res. Lett. 1996, vol. 23, pp. 101-104.
  • Yumoto K., Pilipenko V., Fedorov E., et al. The mechanisms of damping of geomagnetic pulsations. J. Geomag. Geoelectr. 1995, vol. 47, pp. 163-176.
  • Ziesolleck C.W.S., McDiarmid D.R. Auroral latitude Pc5 field line resonances: quantized frequencies, spatial characteristics, and diurnal variation. J. Geophys. Res. 1994, vol. 99, pp. 5817-5830.
  • Ziesolleck C.W.S., Fenrich F.R., Samson J.C., McDiarmid D.R. Pc5 field line resonance frequencies and structure observed by SuperDARN and CANOPUS. J. Geophys. Res. 1998, vol. 103, pp. 11771-11785.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp