Генерация солнечным ветром собственных УНЧ-мод магнитосферы Земли

Рубрика: 
Космическая и атмосферная физика
Агапитов, АВ, Черемных, ОК
Косм. наука технол. 2008, 14 ;(4):72-81
https://doi.org/10.15407/knit2008.04.072
Язык публикации: русский
Аннотация: 
Исследуется проникновение в магнитосферу Земли МГД-возмущений, возникающих при взаимодействии ударной волны в солнечном ветре с магнитопаузой. На основе измерений параметров плазмы солнечного ветра (КА Wind, ACE, Cluster), магнитного поля магнитосферы (КА Polar, GoeslO, Geotail) и магнитного поля на поверхности Земли (база данных Intermagnet) установлено, что такие возмущения распространяются в виде быстрых магнитозвуковых волн. Их распространение сопровождается генерацией собственных магнитосферных мод с частотами, соответствующими частотам геомагнитных пульсаций Рс3–Рс5. Последние наблюдаются в магнитосопряженных точках на поверхности Земли. По спутниковым данным оценены пространственный масштаб силовой трубки, в которой колебания генерируются с одной и той же частотой. Установлено, что в экваториальной области внутренней магнитосферы пространственный масштаб «силовой трубки» составляет 2000–4000 км. Выявлено, что в зависимости от направления распространения быстрой магнитозвуковой волны могут возбуждаться или тороидальные альвеновские моды, или полоидальные моды, которые являются гибридом альвеновских и медленных магнитозвуковых мод. Проведенное исследование свидетельствует о том, что энергетическое воздействие внешнего широкополосного источника, которым является ударная волна в солнечном ветре, фактически сводится к перекачке энергии солнечного ветра в энергию собственных колебаний магнитосферы. Такие события могут рассматриваться как возможный механизм генерации собственных УНЧ-мод магнитосферы Земли.
Ключевые слова: магнитное поле, МГД-возмущения, солнечный ветер
 
Полный текст (PDF)
References: 
1.  Агапитов А. В. Распространение Ps 6 волновых пакетов в хвосте магнитосферы Земли после магнитной суббури // Космічна наука і технологія.—2004.—10, № 5/6.— С. 117—121.
2.  Агапитов А. В., Парновский А. С, Черемных О. К. Спектр поперечно-мелкомасштабных возмущений во внутренней магнитосфере Земли // Кинематика и фи­зика небес, тел.—2006.—22, № 6.—С. 387—401.
3.  Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. — Ижевск, 2001.—464 с.
4.  Клейменова Н. Г. Геомагнитные пульсации // Модель космоса. — М.: «Университет. Книжный дом», 2007.— Т. 1.—872 с.
5.  Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы. — М.: Мир, 1980.—299 с.
6.  Пудовкин М. И., Распопов О. М., Клейменова Н. Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Ч. 2. Ко-роткопериодные колебания геомагнитного поля. — Л.: ЛГУ, 1976.—271 с.
7.  Agapitov A. V., Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Ballooning perturbations in the inner magnetosphere of the Earth: spectrum, stability and eigenmode analysis // Adv. Space Sci.—2008.—41, N 10.—P. 1682—1687.
8.  Andreeova K., Prech L. Propagation of interplanetary shocks into the Earth's magnetosphere // Adv. Space Res.—2007.—40, N 12.—P. 1871 — 1880.
9.  Balogh A., Carr С M., Acuca M-H., et al. The Cluster magnetic field investigation: Overview of in-flight perfor­mance and initial results // Ann. geophys.—2001.—19.— P. 1207—1217.
10.  Chen L., Hasegawa A. A theory of long-period magnetic pulsations: 1. Stady state exitation of field line resonanct // J. Geophys. Res.—1974.—79.—P. 1024—1032.
11.  Cheng C. Z., et al. Magnetohydrodynamic Theory of Field Line Resonances in the Magnetosphere // J. Geophys. Res.—1993.—98, N A7.-P. 11339—11347.
12.  Denton R. E., Gallagher D. L., Determing the mass density along magnetic field lines from toroidal eigenfrequencies // J. Geophys. Res.—2000.—105.—P. 27717—27725..
13.  Denton R. E., Lessard M. R., Anderson R., et al. Determ­ing the mass density along magnetic field lines from toroidal eigenfrequencies: Polynomial expansion applied to CRESS data // J. Geophys. Res.—2001.—106.—P. 29915.— 29924.
14.  Kepko, L., Spence H. E. Observations of discrete, global magnetospheric oscillations directly driven by solar wind density variations // J. Geophys. Res.—2003.—108, N A6.—P. 1257—1271.
15.  Kivelson M. G. ULF waves from ionosphere to the outer planets // AGU Monograph. N 169 / Eds K. Takahashi, P.-J. Chi. — IGPP Publ., 2006.—N 6264.—P. 11—30.
16.  Korotova G. I., Sibeck D. G., Singer H. J., Rosenberg T. J. Multipoint observations of transient event motion through the ionosphere and magnetosphere
17.  Leonovich A. S. Mazur V. A. A theory of transverse small-scale standing Alfven waves in an axially symmetric magnetosphere // Planet. Space Sci.—1993.—41, N 9.— P. 697—717.
18.  Hudson M. K., Denton R. E., Lessard M. R., et al. A study of Pc-5 ULF oscillations // Ann. geophys.—2004.—22.— P. 289—302.
19.  Petrinec S. M., Yumoto K., Lbhr H., et al. The CME event of February 21, 1994: Response of the magnetic field at the Earth's surface // J. Geomagn. and Geoelec.—1996.— 48.—P. 1341 — 1379.
20.  Pilipenko V. A. ULF waves on the ground and in space // J. Atmos. Terr. Phys.—1990.—52, N 12.—P. 1193—1209.
21.  Saito Т., Matsushita S. Geomagnetic pulsations associated with sudden commencements and sudden impulses // Planet. Space Sci.—1967.—15.—P. 573—587.
22.  Sibeck D. G. Pressure pulses and cavity mode resonances in multiscale processes in the Earth's magnetosphere: from Interball to CLUSTER // NATO Sci. Ser.—2003.— P. 95—110.
23.  Southwood D. J., Kivelson M. G. The Magnetohydro­dynamic response of the magnetospheric cavity to changes in solar wind pressure // J. Geophys. Res.—1990.—95, N A3.—P. 2301—2309.
24.  Sonnerup B. U. O., Scheible M. Minimum and maximum variance analysis, in analysis methods for multi-spacecraft data / Eds G. Paschmann, P. W. Daly. — Noordwijk, Netherlands: ESA Publ. Div., 1998.—1850 p.
25.  Takahashi K. ULF waves: 1997 IAGA division 3 reporter review // Ann. geophys.—1998.—16.—P. 787—803.
26.  Villante U., Francia P., Lepidi S. Pc5 geomagnetic field fluctuations at discrete frequencies at a low latitude station // Ann. geophys.—2001.—19.—P. 321—325.
27.  Zhu X., Kivelson M. Compressional ULF Waves in the Outer Magnetocthere. 1. Statistical Study // J. Geophys. Res.—1994.—99, NA1.-P. 19451 — 19467.

28.  Zhu X., Kivelson M. Compressional ULF Waves. 2. Case Study // J. Geophys. Res.—1994.—99, N Al.—P. 241 — 252.