Пространственно-временная структура полоидальних альвеновских волн в магнитосфере

Климушкин, ДЮ, Магер, ПН, Золотухина, НА
Косм. наука технол. 2010, 16 ;(1):46-54
https://doi.org/10.15407/knit2010.01.046
Язык публикации: Английский
Аннотация: 
В настоящей работе представлены некоторые недавние исследования пространственно-временной структуры полоидальных (высокомолекулярных) альфвеновских волн (Pc4-5) в магнитосфере с учетом конечной кривизны поля и давления плазмы. Эффекты плазмы конечного давления особенно важны вблизи экватора магнитосферы, где может образовываться непрозрачная область волн Альфвена. Эта область ограничена двумя поворотными точками, которые ограничивают проникновение энергии волны вдали от ионосферы, и резонатор Альфвена появляется на части линии поля, прилегающей к ионосфере. В связи с этим пульсации ULF в северном и южном полушариях могут быть несопряженными. Другим результатом является своеобразная выровненная по полю структура волнового магнитного поля: ее фундаментальная гармоника должна иметь три узла, а не один узел, как с холодной плазмой. Поперечная структура волны определяется механизмом возбуждения. В докладе предполагается, что волна излучается переменным током, создаваемым областью дрейфующих частиц или неоднородностью кольцевого тока. Показано, что волна появляется в каком-то азимутальном месте одновременно с появлением облака частиц в том же месте. Волна распространяется на запад, в направлении протонного дрейфа. Ожидаемые свойства волны (амплитуда, поляризация, годограмма) близки к наблюдаемым свойствам полоидальных пульсаций ULF.
Ключевые слова: альвеновские волны, магнитное поле, плазма
References: 
1.   Anderson B. J., Potemra T. A., Zanetti L. J., et al. Statistical correlation between Pc3—5 pulsations and solar wind/ IMF parameters and geomagnetic indices // Physics of Space Plasmas: SPI Conference Proceedings and Reprint Series / Eds T. Chang, G. B. Crew,J. B. Jasperse. — Cambridge, Massachusetts: Scientific Publishers Inc., 1991. — Vol. 10. — P. 419—429,
2.   Eriksson P. T. I., Blomberg L. G., Walker A. D. M., et al. Poloidal ULF oscillations in the dayside magnetosphere: a Cluster study // Ann. Geophys. — 2005. — 23. — P. 2679— 2686.
3.   Frey H. U., Mende S. B., Angelopoulos V., et al. Substorm onset observations by IMAGE-FUV // J. Geophys. Res. — 2004. — 109. — A10304, doi:10.1029/2004JA010607.
4.   Guglielmi A. V., Zolotukhina N. A. Excitation of Alfvén oscillations of the magnetosphere by the asymmetric ring current // Issled. geomagn. aeron. i fiz. Solntsa. — 1980. — 50. — P. 129—137 (in Russian).
5.   Kadomtsev B. B. Hydromagnetic stability of plasma // Vo -prosy teorii plazmyed / Ed. by M. A. Leontovich. — Moskow: Gosatomizdat, 1963. — P. 132—176 (in Russian).
6.   Klimushkin D. Yu., Mager P. N. The spatio-temporal struc­ture of impulse-generated azimuthal small-scale Alfvén waves interacting with high-energy charged particles in the magnetosphere // Ann. Geophys. — 2004. — 22. — P. 1053—1060.
7.   Klimushkin D. Yu., Mager P. N., Glassmeier K.-H. Toroidal and poloidal Alfvén waves with arbitrary azimuthal wave numbers in a finite pressure plasma in the Earth’s magne­tosphere // Ann. Geophys. — 2004.— 22. — P. 267—288.
8. Leonovich A. S., Mazur V. A. A theory of transverse small scale standing Alfvén waves in an axially symmetric magnetosphere // Planet. Space Sci. — 1993. — 41. — P. 697—717.
9. Leonovich A. S., Mazur V. A. Standing Alfvén waves in an axisymmetric magnetosphere excited by a non-stationary source // Ann. Geophys. — 1998. — 16. — P. 914—920.
10. Mager P. N., Klimushkin D. Yu. Alfvén ship waves: high-m ULF pulsations in the magnetosphere, generated by a moving plasma inhomogeneity // Ann. Geophys. — 2008. — 26. — P. 1653—1663.
11. Mager P. N., Klimushkin D. Yu., Ivchenko N. On the equa-torward phase propagation of high- m ULF pulsations ob­served by radars // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Phys. — 2009. — 71. — P. 1677—1680.
12.  Mager P. N., Klimushkin D. Yu., Pilipenko V. A., et al. Field-aligned structure of poloidal Alfvén waves in a finite pressure plasma // Ann. Geophys. — 2009. — 27.
13. Pilipenko V. A., Mazur N. G., Fedorov E. N., Engebret-son M. J., et al. Alfvén wave reflection in a curvilinear magnetic field and formation of Alfvénic resonators on open field lines // J. Geophys. Res. — 2005. — 110. — A10S05, doi:10.1029/2004JA010755.
14. Roederer J. G. Dynamics of geomagnetically trapped ra­diation. — New York: Springer-Verlag, 1970.
15. Schäfer S., Glassmeier K.-H., Eriksson P. T. I., et al. Spa­tio-temporal structure of a poloidal Alfven wave detected by Cluster adjacent to the dayside plasmapause // Ann. Geophys. — 2008. — 26. — P. 1805—1817.
16. Wright D. M., Yeoman T. K., Rae I. J., et al. Ground-based and Polar spacecraft observations of a giant (Pg) pulsation and its associated source mechanism // J. Geophys. Res. — 2001. — 106. — P. 10837—10852.

17. Yeoman T. K., Wright D. M., Baddeley L. J. Ionospheric sigatures of ULF waves: active radar techniques // Mag-netospheric ULF waves: Synthensis and New Directions: Geophys. monograph ser. — 2006. — N 169. — P. 273— 288. — 10.1029/169GM18.