Изменения параметров плазмы в хвосте магнитосферы Земли при инициации суббури

1Козак, ЛВ, Петренко, БА, Кронберг, ЕА, Григоренко, ЕЕ, 2Козак, ПН, Река, КД
1Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, Киев, Украина
2Астрономическая обсерватория Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, Киев, Украина
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2020, 36(2):82-96
Start Page: Динамика и физика тел Солнечной системы
Язык: украинский
Аннотация: 

Рассмотрена цепочка событий, которая сопровождает проявление суббури в ионосфере и магнитосфере Земли. Указано на особенности геомагнитных пульсаций и механизмы их генерации. Проанализировано измерения из четырех космических аппаратов миссии «Кластер-2». Для исследования флуктуаций магнитного поля использовались данные феррозондовых магнитометров (частота опроса 22.4 Гц), а для анализа флуктуаций температуры, скорости и концентрации электронов и разных видов ионов — измерения из экспериментов PEACE и CIS-CODIF (частота опроса 0.125...0.25 Гц). Получено, что во время инициации суббури, которая сопровождалась диполяризацией (резким изменением конфигурации магнитного поля от вытянутых в хвост силовых линий к более дипольной структуре), наблюдается изменение плазменных параметров. В частности, зафиксировано изменение концентрации, существенное увеличение температуры, а также увеличение флуктуаций составляющих скорости с возрастанием z-составляющей. При этом зафиксирована задержка во времени разогрева протонов и ионов кислорода, а также задержка изменения концентрации. Во время суббури концентрация протонов на порядок превышает концентрацию ионов гелия и почти на два порядка превышает концентрацию ионов кислорода, альвеновская скорость близка к 470 км/с, а параметр β, который характеризует отношение теплового давления к магнитному, больше единицы. С использованием вейвлет-анализа проведено сравнение волновых характеристик для разных давлений. Рассмотрено давление магнитного поля, а также динамическое и тепловое давление для разного сорта частиц. Во флуктуациях давлений магнитного поля, теплового давления электронов и протонов зафиксированы Рс5-пульсации (150... 600 c) и мощные Pc4-пульсации (45...150 c), а также прямые и обратные каскады. При этом прямые каскады указывают на распад больших структур, в результате которого будет наблюдаться переход от меньших частот к большим, а обратный каскад, наоборот, характеризуется переходом от большей частоты к меньшей, и наличием слияния/самоорганизацией малых структур в структуры побольше. Полученные результаты указывают на существенную роль кинетических эффектов в сложной цепочке процессов в магнитосфере Земли в период взрывной фазы суббури.

Ключевые слова: давление электронов, магнитное, Рс-пульсации, суббури, тепловое и динамическое давление, хвост магнитосферы Земли

Полный текст (PDF)