Связь квазипериодических возмущений в хвосте магнитосферы с наземными пульсациями типа Pi2

Рассмотрено событие , в котором Pi2 были связаны с осцилляциями направленного к Земле потока плазмы . По на шему мнению , модуляция потока плазмы обусловлена волноводной модой плазменного слоя , возбуждающей альфве - новские волны .

Импульсные возмущения Pi2 в ночной магнитосфере обычно представляются просто как затухающий цуг колебаний в момент начала суббури . Однако в структуру колебаний Pi2 могут давать вклад несколько почти одновременных ис точников . В частности , для некоторых событий пульсации Pi2 были интерпретированы как вынужденный отклик на квазипериодические вариации направленного к Земле потока плазмы в хвосте магнитосферы (Bursty Bulk Flows) [1]. В данной работе мы более детально рассмотрим одно из этих событий с несколько иной точки зрения .

The event in which Pi2s correlate with oscillations of the earthward plasma flow is under consideration. In our opinion, the plasma flow modulation is caused by the plasma layer waveguide mode exciting Alfven waves.

Impulse Pi2 disturbances in the night magnetosphere are usually considered as a damping wave train at the moment of substorm commencement. However, several nearly simultaneous sources can contribute to the structure of Pi2 oscillations. Particularly, for some events Pi2s have been interpreted as a forced response to quasiperiodic variations of the earthward plasma flow in the magnetosphere tail (Bursty Bulk Flows) [1]. Here we examine one of such events from some other point of view.

Возмущения в ночной магнитосфере

Спутник «Geotail» (GT) 22.07.1998 (день 203) находился в хвосте магнитосферы вблизи полуночного меридиана ( X ~ -9 R E , Z ~ R E ). Данные по скорости плазмы V и магнитному полю B на GT показывают три последовательные активизации. Во время первой, наиболее интенсивной, в 06:55 UT, происходит диполизация B (рис. 1). Начало возмущения совпадает с появлением потока плазмы к Земле со средней скоростью V_x ~200 км/с. Этот поток испытывает интенсивные осцилляции с периодом T ~100 с и амплитудой 5 V x ~ ~200 км/с. Магнитограммы сети CARISMA показывают, что во время активизации наблюдалась плавная магнитная бухта. Геомагнитная проекция спутника (по модели Т-96) приходится между станциями GIM (67.1 ° ) и ISL (64.9 ° ). Таким образом, в данном событии колебания на GT и наземных станциях соответствуют практически одной и той же силовой линии. После появления магнитной бухты на магнитограммах на наземных станциях наблюдаются колебания типа Pi2 с тем же T , что на GT. Наибольшую амплитуду эти колебания имеют на станциях GIM и RAB на широте ~67 ° (рис. 1). Высокая когерентность пульсаций на этих разнесенных по долготе станциях дает возможность определить, что Pi2 распространяются в азимутальном направлении на запад с набегом фазы ~30-50 ° и скоростью ~450 км/с, что соответствует волновому числу m ~ 3–4.

Данные по авроральной светимости в УФ-диапазоне со спутника «Polar» (рис. 2) показывают, что в момент возмущения происходит уярчение светимости в виде вытянутого в широтном направлении локализованного пятна (по-видимому, аврорального стримера) вблизи ст. FSM (65.6 ° ). Наложение мощности Pi2-пульсаций на интенсивность аврорального УФ-свечения (рис. 2) показывает, что наибольшая

Рис . 1. Вариации 22.07.1998 УФ авроральной светимости в полосе 1700 Ǻ ( сплошная линия ) и 1500 Ǻ ( пунктир ), ком понента магнитного поля B_x ( сплошная тонкая ), B_y ( пунктир ), B_z ( сплошная толстая ) на GT, компонента скорости плазмы V_x , V_y , V_z на GT и геомагнитного поля в полосе 6–25 мГц на ст . RAB (67.5°), GIM (66.9°), ISL (64.5°).

интенсивность Pi2 приходится на полюсную границу пятна светимости.

В . А . Мартинес , В . А . Пилипенко

Рис . 2. Распределение интенсивности сияния в полосе УФ 1700 Å на момент 06:59:24 UT 22.07.1998. Степень затемнения кружков , отмечающих положение станций , соответствует интенсивности Pi2- колебаний . Стрелки указывают вектор возмущения горизонтальной компонен ты магнитного поля . Черным квадратом отмечена проек ция спутника G Т .

Обсуждение и выводы

Согласно сценарию [1], пульсирующий по неустановленной причине поток плазмы возбуждает в области перехода от вытянутых к дипольным силовым линиям, где поток плазмы резко тормозится, быструю магнитозвуковую волну, которая затем «засвечивает» всю внутреннюю магнитосферу. Не отвергая полностью эти представления, мы полагаем, что результаты наблюдений могут быть интерпретированы с иной точки зрения. По нашему мнению, наблюдаемые возмущения представляют се- рию псевдобрейкапов. Поскольку наблюдаемый период Pi2 мал по сравнению с характерным фундаментальным периодом альфвеновских колебаний на этих широтах, возможно, что колебания обусловлены волноводной модой, распространяющейся вдоль плазменного слоя. На его внутренней границе захваченные в волновод колебания частично трансформируются в альфвеновские колебания [2]. Возбуждаемые альфвеновские колебания модулируют поток плазмы из хвоста магнитосферы. Для возбуждения осцилляторного движения плазмы с δV~200 км/с в магнитном поле B0~10 нТл необходимы электрические поля δE ~2 мВ/м, что является вполне разумной величиной. Малые δB могут быть объяснены пространственной структур ой колебаний, имеющих пучность δЕ и узел δВ вблизи GT.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 07-05-00185a.