Физика магнитосферы. Рубрика в журнале - Солнечно-земная физика
Статья научная
В работе использованы карты плотности продольных токов (ПТ) в ионосфере, полученные для суббури 27.08.2007 г. с шагом от 1 до 5 мин, и данные КА «Cluster», WIND и «Polar». Втекающий и вытекающий ПТ токового клина суббури (SCW) были обнаружены на каждой карте ПТ, была также измерена их интенсивность J. Начала суббури были разделены на две группы, обозначенные PSR и TLR. Быстрое распространение в хвост первоначальной области PSR описано как переход от режима PSR к режиму TLR, связанный с поворотом межпланетного магнитного поля (ММП) к северу. Таким образом, в действительности режим TLR/начало полного расширения является полным режимом PSR+TLR. Предполагается, что область источника PSR и TLR является двумерным (∂/∂z=0) тонким токовым слоем в экваториальной плоскости, взятой как прямоугольная площадь с размерами X, Y. Второе базовое предположение состоит в том, что J является интенсивностью ПТ от краев области разрушения тока, текущего поперек хвоста, или в эту область. Отсюда, с использованием электродинамики были рассчитаны оценки некоторых параметров области разрушения. Разрушенное магнитное поле составляет ~5 % неразрушенного во время начального PSR и ~95 % для временного интервала усиления PSR+TLR. То же самое отношение величин Q было рассчитано для PSR и PSR+TLR. Значительный рост мощности Q для временного интервала PSR+TLR наблюдался на всей площади SCW от ближней области хвоста до его средней и уда-ленной части. Это было связано с поворотом межпланетного магнитного поля (ММП) к северу, что типично для суббурь.
Бесплатно
Альфвеновский резонанс в дипольной магнитосфере с движущейся плазмой
Статья научная
Построена теоретическая модель альфвеновского резонанса в дипольной магнитосфере с движущейся плазмой. Показано, что монохроматические быстрые магнитозвуковые (БМЗ) волны могут одновременно возбуждать несколько гармоник стоячих альфвеновских волн на различных резонансных поверхностях. В областях с максимальным градиентом скорости движения фоновой плазмы (плазмопауза и магнитопауза) амплитудный профиль резонансных колебаний становится асимметричным, в отличие от моделей с неподвижной плазмой. В этих областях фаза резонансных колебаний меняется немонотонно поперек резонансного слоя, что может служить индикатором таких областей при наблюдении геомагнитных пульсаций.
Бесплатно
Аналитическая модель околоземной магнитопаузы по данным спутников «Прогноз» и «Интербол»
Статья научная
По данным наблюдений магнитопаузы около Земли спутниками «Прогноз»/«Интербол» в 1972-2000 гг. предложена эмпирическая аналитическая модель этой границы и исследовано поведение магнитопаузы при различных параметрах набегающего потока солнечного ветра. Впервые обнаружено сжатие земной магнитопаузы на ~ 5 % в направлении, перпендикулярном плоскости, содержащей векторы скорости солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Вместе с тем, какой-либо зависимости положения подсолнечной магнитопаузы от Bz-компоненты межпланетного магнитного поля в данных спутников «Прогноз»/«Интербол» не выявлено. Предложенная модель магнитопаузы может быть использована при моделировании положения и формы околоземной ударной волны.
Бесплатно
Вклад глобальных колебаний Рс5 в магнитную возмущенность во время геомагнитных бурь
Статья научная
Исследуется вклад глобальных колебаний магнитосферы в магнитную возмущенность во время магнитосферных бурь. Для этого используются базы магнитных данных мировой сети ИНТЕРМАГНЕТ в сочетании с данными межпланетных и внутримагнитосферных измерений магнитного поля и плазмы, а также с наборами индексов Kр, Dst и AE. Выявлены условия в солнечном ветре и магнитосфере, наиболее благоприятные для генерации глобальных Рс5. Оценен вклад этих колебаний в вариации уровня магнитной возмущенности, определяемого индексом AE. Результаты подтверждают участие магнитосферных МГД-колебаний в процессах поступления энергии из солнечного ветра и ее диссипации в магнитосфере.
Бесплатно
Влияние асимметрии на развитие неустойчивостей в токовых слоях
Статья научная
В данной работе исследуется возможность развития разрывной тиринг- и кинк-неустойчивостей [1] (с учетом симметричной и несимметричной мод) в анизотропных тонких токовых слоях (ТС) [2]. В приближении линейной теории возмущения для уравнений Власова найдены профили возмущенных векторных потенциалов, инкременты нарастания неустойчивостей. Исследовано влияние плазменной анизотропии и асимметрии токового слоя на развитие в нем данных неустойчивостей.
Бесплатно
Влияние сильной турбулентности в магнитослое на формирование низкоширотного пограничного слоя
Статья научная
Характерной особенностью магнитослоя является высокий уровень флуктуаций магнитного поля. Исследуется влияние флуктуаций магнитного поля в магнитослое на формирование низкоширотного пограничного слоя (LLBL) на примере события 2 марта 1996 г. Приведены результаты одновременного анализа характеристик плазмы и магнитного поля в низкоширотном пограничном слое по данным спутника «Интербол»/«Хвостовой зонд», в магнитослое по данным спутника «Geotail» и параметров солнечного ветра по данным спутника WIND. Во время анализируемого события параметры солнечного ветра были относительно стабильными. В то же время в магнитослое магнитное поле флуктуировало с амплитудой ~20 нТл. Показано, что амплитуда флуктуаций магнитного поля в магнитослое для исследуемого пересечения границы магнитосферы превышает значение магнитного поля под магнитопаузой вблизи каспа. Отмечено, что флуктуации магнитного поля в магнитослое могут играть существенную роль в формировании магнитопаузы. Обсуждается возможность локального нарушения баланса давления на магнитопаузе и проникновения плазмы магнитослоя внутрь магнитосферы в результате флуктуаций магнитного поля в магнитослое.
Бесплатно
Статья научная
На основе модели магнитного поля в магнитном облаке солнечного ветра показана способность конкретного облака вызывать магнитные бури разной продолжительности и интенсивности или вообще не генерировать бурю в зависимости от траектории его прохождения через магнитосферу Земли.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуются возможности нового метода оценки точности модельного представления пространственно-временного распределения магнитного поля в магнитосфере на основе экспериментальных данных мировой сети станций регистрации космических лучей (КЛ). Получено, что данные о КЛ можно с успехом использовать для оценки динамических характеристик модельного представления магнитного поля.
Бесплатно
Количество антивещества в магнитосфере Земли
Статья научная
В работе оцениваются потоки антипротонов в радиационных поясах и определяется полная масса античастиц в магнитосферах Земли и других планет Солнечной системы с целью изучения возможности использования антивещества для космических полетов в гелиосфере.
Бесплатно
Механизм генерации магнитосферных пульсаций Рс3 - смена парадигмы?
Статья научная
Высказана гипотеза, что, вопреки общепринятым представлениям, источником волн Рс3 в магнитосфере является не форшоковая область (ФО), а магнитослой (МС). В обоснование приведены синхронные наблюдения волновой активности на спутнике «Интербол» (IB) и на Земле при изменении ориентации ММП.
Бесплатно
Многомасштабные асимметричные токовые слои в бесстолкновительной магнитосферной плазме
Статья научная
Рассмотрена самосогласованная модель анизотропного тонкого токового слоя с одним источником. Показано, что несимметричное равновесное решение существует. Электростатические эффекты мало влияют на формирования профиля токового слоя.
Бесплатно
Статья научная
В этой работе предлагается методика для определения плотности фотоэлектронного тока на основе сопоставления одновременных измерений потенциала спутника «Интербол-2» относительно плазмы зондовыми экспериментами ИЭСП-2 (измеритель электрических полей) и КМ-7 (датчик электронной температуры). Проанализированы данные, полученные с ~350 участков орбит в авроральной зоне магнитосферы на высотах 2-3 радиусов Земли с октября 1996 по март 1998 г., т. е. в период низкой солнечной активности начала 23 цикла. Определено, что плотность фотоэлектронного тока на спутнике «Интербол-2» находится в пределах 1.8÷3.6 нА см-2.
Бесплатно
Оценка времени распада кольцевого тока супербури 20 ноября 2003 г
Статья научная
Время распада DR-тока τT вычислено с шагом 5 мин по данным супербури 20.11.03. Использовалось известное уравнение Десслера-Паркера-Скопке и индексы SYM-H. Значения QDR мощности DR-тока определены на основе нового подхода, где QDR=ε' - Qi. Входная мощность ε' и мощность бури Qi, выделяемая в ионосфере, вычислены с помощью техники инверсии магнитограмм ТИМ-2. Значения τT сопоставлены со значениями τ0 и τG, вычисленными на основе двух основных известных эмпирических моделей. Время τT изменяется в ходе супербури от ~10 мин до ~2 ч коррелированно с наблюдаемыми изменениями шести ранее выделенных режимов супербури. Значения τ0 и τG отличаются от τT в несколько раз, еще сильнее они различаются между собой, и их изменения в ходе супербури (особенно τ0) не коррелируют с наблюдаемыми изменениями режимов суббури. Впервые получена эмпирическая шкала τ для семи различных режимов магнитосферного возмущения.
Бесплатно
Периодическое появление вдоль магнитного хвоста Земли разрушений и усилений тока поперек хвоста
Статья научная
Продольные токи (ПТ) текут в ионосферу от границ неоднородностей поперечного магнитосферного тока (PMC) - источника этих ПТ. Одним из таких токов является ток утро-вечер поперек хвоста в токовом клине суббури (SCW) с парой ПТ в ночном секторе зоны 1 Ииджимы и Потемры (далее R1). Эта пара ПТ возникает вследствие разрушения PMC. Другой такой PMC - частичный кольцевой ток утро-вечер (DPR) с парой ПТ зоны 2 Ииджимы и Потемры (R2). Эта пара ПТ обусловлена усилением PMC/DRP. Эти две пары ПТ хорошо известны. В данной работе были определены также другие пять пар ПТ SCW- или DRP- типов, в целом мы имеем цепочку из семи пар. Использовались карты пространственного распределения плотности ПТ в полярной ионосфере для трех выбранных суббурь. Было обнаружено, что цепочка из семи пар ПТ расположена примерно вдоль меридиана полдень-полночь. Если принять знак плюс (минус) для типов SCW (DRP), то в этой цепочке каждая положительная пара периодически сменяет отрицательную. В предположении, что расстояние между соседними парами составляет половину длины волны λ/2 и с использованием значения периода T из наблюдений, была определена скорость V= λ/T. Было также найдено, что все ее различные значения в разных областях магнитосферы сравнимы с ожидаемыми значениями для V магнитозвуковых волн. Результаты были получены впервые. Использовались данные наземных магнитометров и оригинальная техника инверсии магнитограмм (ТИМ-2). Аналогов наших расчетов не существует в опубликованных работах, посвященных моделям ПТ и основанных на спутниковых измерениях. Возможно, спутник производит только локальные измерения, а изменяющиеся пространственные особенности и важные детали сглаживаются при усреднении спутниковых измерений.
Бесплатно
Поток электромагнитной энергии из солнечного ветра в магнитосферу Земли
Статья научная
Существуют хорошо известные функции связи солнечный ветер - магнитосфера типа F(Xi), где Xi - наблюдаемые (измеряемые) параметры, которые могут оказывать существенное влияние на энергию и импульс, переносимые в магнитосферу из солнечного ветра. Некоторые из этих функций дают оценки потока энергии (здесь и далее поток Пойнтинга, е), например, е=еa - поток Пойнтинга по [1]. Различные функции F(Xi) используют широкий набор наблюдаемых параметров X, но даже наилучшие из этих функций не удовлетворительны. В этой связи авторы данной работы предлагают новый метод расчета потока Пойнтинга е=е*, основанный на параметрах Чи B L, которые доступны в настоящее время из наземных и спутниковых измерений, но ранее не использовались. Здесь Ч> и BL - магнитный поток через полярную шапку и магнитное поле в доле хвоста соответственно. Первые пробы нового метода дали обещающие результаты: a) найдено, что корреляция е* с соответствующими наблюдаемыми данными выше, чем аналогичная корреляция еa; б) калибровочный коэффициент в уравнении для е*, в противоположность коэффициенту для еa, может быть вычислен как функция переменных граничных и внутримагнитосферных условий.
Бесплатно
Статья научная
На основе данных наземных наблюдений построены карты глобального распределения амплитуд геомагнитных пульсаций диапазона Рс5 в позднюю стадию восстановительной фазы супербури 31 октября 2003 г. и обнаружено необычно глубокое проникновение пульсаций Рс5 во внутреннюю магнитосферу. Так, одновременно с утренними «классическими» пульсациями Рс5 в узкой (~63-68º CGM) широтной полосе, вытянутой по долготе, в послеполуденном секторе обнаружены еще две зоны с одинаковым динамическим спектром и амплитудой колебаний от приполярных до экваториальных широт. Одна зона, более высокоширотная, является как бы продолжением утренней полосы, а вторая, более низкоширотная, характеризуется наибольшей интенсивностью в интервале широт ~50-57º CGM. Амплитуды колебаний в обеих зонах одного порядка, пространственно зоны разделяются очень узким широтным минимумом амплитуды, сменой фазы и направления вращения вектора поляризации волн. Спектры пульсаций в утреннем и дневном секторах различны, что свидетельствует о различной природе утренних и послеполуденных колебаний.
Бесплатно
Статья научная
Обычный отклик магнитосферы на скачок динамического давления солнечного ветра на низких широтах на поверхности Земли представляет собой внезапное возрастание геомагнитного поля одновременно на всех долготах. Однако этот отклик зависит от условий в межпланетном магнитном поле (ММП). В работе показано, что обычный отклик магнитосферы осуществляется, например, при повороте Bz ММП от нуля к югу. При повороте Bz от нуля к северу может возникнуть усиление направленного на север низкоширотного геомагнитного поля ночью и его ослабление (или даже поворот к югу) днем.
Бесплатно
Роль токов Каулинга и Холла в формировании западной авроральной электроструи
Статья научная
В общепринятой модели западная авроральная электроструя (AEJ-W) вблизи полуночи (разгрузочная электроструя) создается в ходе суббури как ток Каулинга в канале усиленной электропроводности ионосферы. В настоящей работе получены наблюдаемая интенсивность AEJ-W Jw и оценки вкладов, которые были созданы током Каулинга J*cow в некоторых интервалах времени и током Холла J*H в других. Значения J*cow и J*H вычислены по данным наблюдаемых продольных токов, обрамляющих AEJ-W. Сделан вывод, что разгрузочная электроструя может быть создана током Каулинга, но также током Холла, что наблюдалось даже чаще.
Бесплатно
