Диссертация (1149588), страница 25
Текст из файла (страница 25)
(1993) и Keiling et al. (2012).140Основные результаты диссертацииГлавнымрезультатомдиссертационнойработысталодоказательствогенерациидополнительной токовой петли типа R2 во время развития токового клина суббури (SCW) иоценка еѐ параметров по наблюдениям спутниковых систем. Результаты проведенныхисследований расширили классические представления о токовой системе SCW и позволилиусовершенствовать методы интерпретации магнитных наблюдений.
Создана и протестированапростая вычислительная модель двухпетлевой системы (SCW2L), которая, в свою очередь,была применена для оценки параметров токового клина и петли R2, а также для моделированиядеформации магнитосферного магнитного поля и интерпретации авроральных структур впериоды суббурь. В работе получены следующие основные результаты.1.
Программно реализована и протестирована трехмерная магнитосферная модель,способная описать крупномасштабные магнитные эффекты токового клина суббури вобласти диполизации в магнитосфере, а также на поверхности Земли.2. С помощью наземных и спутниковых наблюдений показано, что классическая модель содной токовой петлѐй типа R1 хорошо описывает распределение амплитуд возмущенийнаповерхностиЗемлиивкосмосе.Однако,амплитудынаблюдаемыхипредсказываемых возмущений в космосе систематически отличаются друг от друга(~1.5–2 раза) и это отличие зависит от конфигурации хвоста магнитосферы передначалом взрывной фазы и времени суббури. Сделан вывод, что новая модель токовогоклина должна включать в себя дополнительную токовую петлю обратной полярности(типа R2), образующуюся на фронте инжекций плазмы в область квазидипольногомагнитного поля.3.
С помощью усовершенствованной модели SCW2L на основе среднеширотных наземныхи спутниковых наблюдений осуществлена реконструкция двухпетлевой структурытокового клина суббури для ряда событий. Получены количественные сведения: (а) овеличине и соотношении интенсивностей продольных токов обеих петель в несколькихсобытиях: IR1 ~ 0.11 МА, IR2 ~ 0.05 МА, RT2 ~ 9.6 Re, I2/I1 ~ 0.5 (для 04/04/2009) и IR1 ~0.29 МА, IR2 ~ 0.09 МА, RT2 ~ 8.6 Re, I2/I1 ~ 0.3 (для 08/04/2009); (б) о зависимостиположения экваториального токового сегмента петли R2 от магнитной конфигурациихвоста в периоды суббурь: RT2 > 6.6 Re при квазидипольной конфигурации хвоста (BZ0 ≥80 нТл), RT2 < 6.6 Re при сильно сжатой конфигурации хвоста (BZ0 ≤ 60 нТл) и RT2 ~ 6.6Re в случае суббурь средней интенсивности (60 ≤ BZ0 ≤ 80 нТл).1414.
Искажение конфигурации силовых линий, вызываемое токовым клином суббури,обуславливает формирование авроральной выпуклости в области вторжения частиц ввысокоширотную ионосферу из области диполизации, генерацию западного изгиба накрае авроральной выпуклости, разворот аврорального стримера к западу (востоку) приего движении в меридиональном направлении от полюса к экватору.5. Исследована зависимость величин смещений ионосферных проекций плазменного слояот параметров модели.
Показано, что основным параметром, контролирующим величинусмещения проекций, является интенсивность токовой петли типа R1, все остальныепараметрывносятвторостепенныйвклад.Амплитудыполярногорасширенияионосферных проекций плазменного слоя для событий разных интенсивностейменяются в широких пределах и составляют от ΔLat < 3o CGLat для слабых событий(при I1 < 0.5 МА) до ΔLat ~ 9–10o CGLat для экстремально сильных событий созначением тока SCW I1 = 2 МА.142Литература[1]Akasofu S.-I., S.
Chapman, The ring current, Geomagnetic disturbance, and the Van AllenRadiation Belts. Journal of Geophysical Research 66, 1321 (1961).[2]Akasofu S.-I., The development of the auroral substorm. Planetary and Space Science 12, 273(1964).[3]Akasofu, S.-I., Dynamic morphology of auroras, Space Sci. Rev., 4 (1965), pp. 498–540.[4]Akasofu S.-I., Polar and Magnetosphere Substorms.
Polar and Magnetosphere Substorms 11(1968).[5]Akasofu S.-I. (1976), Recent progress in studies of DMSP auroral photographs, Space Sci. Rev.,19, 169-215.[6]Akasofu, S.-I.: Auroral Morphology: A Historical Account and Major Auroral Features DuringAuroral Substorms, in Auroral Phenomenology and Magnetospheric Processes: Earth And OtherPlanets, (eds A. Keiling, E. Donovan, F. Bagenal and T. Karlsson), American GeophysicalUnion, Washington, D. C.. doi: 10.1029/2011GM001156, 2013.[7]Alexeev, I. I., V. V. Kalegaev, E. S. Belenkaya, S. Y.
Bobrovnikov, Y. I. Feldstein, and L. I.Gromova, Dynamic model of the magnetosphere: Case study for January 9-12, 1997, J.Geophys. Res., 106, 25,683–25,694, doi:10.1029/2001JA900057, 2001.[8]Amm, O., and R. Fujii (2008), Separation of Cowling channel and local closure currents in thevicinityofasubstormbreakupspiral,J.Geophys.Res.,113,A06304,doi:10.1029/2008JA013021.[9]Angelopoulos, V., Kennel, C. F., Coroniti, F. V., Pellat, R., Kivelson, M. G., Walker, R. J.,Bumjohann, W., Paschmann, G., and Luhr, H.: Bursty bulk flows in the inner plasmasheet: Aneffective means of earthward transport in the magnetotail, in Proceedings of the FirstInternational Conference on Substorms (ICS-1), ESA Spec.
Publ., ESA SP-335, 303, 1992.[10] Angelopoulos, V.: The THEMIS mission, Space Sci. Rev., 141, 5–34, doi:10.1007/s11214-0089336-1, 2008.[11] Aubry, Michel P., C.T. Russell and M.G. Kivelson, Inward motion of the magnetopause before asubstorm, J. Geophys. Res., 75, 7018-7031, 1970.[12] Aubry, Michel P. and Robert L. McPherron, Magnetotail changes in relation to the solar windmagnetic field and magnetospheric substorms, J.
Geophys. Res., 76, 4381-4401, 1971.[13] Baumjohann, W. and Treuman RA (1996), Basic Space Plasma Physics, London: ImperialCollege Press.143[14] Baumjohann, W., M. Hesse, S. Kokubun, T. Mukai, T. Nagai, and A. A. Petrukovich (1999),Substormdipolarizationandrecovery,J.Geophys.Res.,104(A11),24995–25000,doi:10.1029/1999JA900282.[15] Birkeland, K., 1908. The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902–1903, Aschehoug,Christiania, Norway, pp. 1–316.[16] Birkeland, K., 1913. The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902–1903, Aschehoug,Christiania, Norway, pp. 317–801.[17] Birn, J., M.
F. Thomsen, J. E. Borovsky, G. D. Reeves, D. J. McComas, and R. D. Belian (1997),Characteristic plasma properties during dispersionless substorm injections at geosynchronousorbit, J. Geophys. Res., 102, 2309–2324, doi:10.1029/96JA02870.[18] Birn, J., M. Hesse, G. Haerendel, W. Baumjohann, and K.
Shiokawa, Flow braking and thesubstorm current wedge, J. Geophys. Res., 104, 19,895–19,903, 1999.[19] Birn, J., L. Fletcher, M. Hesse, and T. Neukirch (2009), Energy release and transfer in solarflares:Simulationsofthree‐dimensionalreconnection,Asrophys.J.,695,1151,doi:10.1088/0004-637X/695/2/1151.[20] Birn, J., R. Nakamura, E. V. Panov, and M. Hesse (2011), Bursty bulk flows and dipolarizationin MHD simulations of magnetotail reconnection, J. Geophys. Res., 116, A01210,doi:10.1029/2010JA016083.[21] Birn, J., and Hesse, M.: The substorm current wedge in MHD simulations, J. Geophys. Res.Space Physics, 118, 3364–3376, doi:10.1002/jgra.50187, 2013.[22] Birn, J., and Hesse, M.: The substorm current wedge: Further insights from MHD simulations, J.Geophys.
Res., 119, 3503–3513, doi:10.1002/2014JA019863, 2014.[23] Boakes, P. D., S. E. Milan, G. A. Abel, M. P. Freeman, G. Chisham, and B. Hubert (2011), Asuperposed epoch investigation of the relation between magnetospheric solar wind driving andsubstorm dynamics with geosynchronous particle injection signatures, J. Geophys. Res., 116,A01214, doi:10.1029/2010JA016007.[24] Boström, R. (1964), A model of the auroral electrojets, J. Geophys. Res., 69(23), 4983–4999,doi:10.1029/JZ069i023p04983.[25] Chapman, S. (1935), The electric current-systems of magnetic storms, Terr. Magn. Atmos.Electr., 40(4), 349–370, doi:10.1029/TE040i004p00349.[26] Chapman, S., and J.
Bartels, Geomagnetism, vol. 1, Clarendon Press, Oxford, 1962.[27] Chu, X., Hsu, T.-S., McPherron, R. L., Angelopoulos, V., Pu, Z., Weygand, J. J., Khurana, K.,Connors, M., Kissinger, J., Zhang, H., and Amm, O.: Development and validation of inversiontechnique for substorm current wedge using ground magnetic field data, J. Geophys. Res. SpacePhysics, 119, 1909–1924, doi:10.1002/2013JA019185, 2014.144[28] Chu, X., R. L.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
