Диссертация (1150724), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В связи с этим в диссертации такжепредставленырезультатыэкспериментальнойпроверкиметодадистанционногозондирования магнитной конфигурации по наблюдениям изотропных границ энергичныхчастиц над ионосферой. Эта проверка выявила необходимость дальнейшего изученияусловий формирования изотропных высыпаний протонов вблизи их изотропных границ.В работе получены следующие основные результаты:1. Впервые исследованы два события, в которых нестационарное струйное течение(НСТ) останавливается внутри компактной группы спутников THEMIS.
Полученыподтверждения предсказаний энтропийной модели НСТ и показано, что: (1) НСТ вовнутренней магнитосфере имеют те же характеристики, что и НСТ, регистрируемые всредней части хвоста (в т. ч. область сжатия перед фронтом диполизации, пониженныезначения концентрации n и плазменного давления p, повышенные значения Bzкомпоненты магнитного и Ey компоненты электрического полей внутри НСТ); (2)величина параметра энтропии в фоновой плазме S0 = pV5/3 в области остановки НСТ равнас точностью до фактора 2 величине этого параметра Sb внутри НСТ. При помощиадаптивного моделирования подтверждена применимость предложенной в работе [Wolf etal., 2006] формулы для оценки объема плазменных трубок по одиночным спутниковымизмерениям для радиальных расстояний r > 8 RE в хвосте магнитосферы.2.
При исследовании событий регистрации НСТ на входе во внутреннююмагнитосферу(8–13 RE)содновременнымконтролеминжекцийплазмынагеостационарной орбите (GEO, 6.6 RE) получены прямые подтверждения тесной связиНСТ и инжекций плазмы на GEO. Показано, что вероятность инжекции плазмы вовнутреннюю магнитосферу в первую очередь определяется радиальным профилем77параметра энтропии S(r) в хвосте магнитосферы, т.
е. магнитной конфигурацией хвоста.Получено, что те события, в которых зарегистрированные на входе во внутреннююмагнитосферу НСТ приводили к инжекции плазмы на GEO (~1/3 всех событий),характеризовались сильно вытянутой магнитной конфигурации ночной магнитосферы(при SGEO > 0.02–0.03 нПа(RE/нТ)5/3 на геостационарной орбите).3. С использованием адаптивного моделирования и измерений спутников THEMIS иPOES получены оценки величины K = Rс/ρ в токовом слое хвоста магнитосферы в областипроекций изотропных границ протонов с энергией ~30 и ~80 кэВ и проведеносопоставление положения этих проекций с положением плазмопаузы.
В ~50% всехрассматриваемых событий проекции протонных изотропных границ располагались ближек Земле от области со значениями 4 < K < 16, которые соответствуют с точностью дофактора 2 теоретическому пороговому значению Kcr ~ 8 для процесса питч-угловогорассеяния в токовом слое. В этих событиях (при K > 16) проекции находились нарасстояниях менее ~1 RE от плазмопаузы и изотропные высыпания протонов вблизи ихизотропных границ могли быть сформированы резонансным рассеянием на EMIC волнах.78Список литературы1. Alfven H. (1954), On the origin of cosmic radiation, Tellus, 6, 232.2.
Angelopoulos, V., W. Baumjohann, C. F. Kennel, F. V. Coroniti, M. G. Kivelson, R. Pellat,R. J. Walker, H. Lühr, and G. Paschmann (1992), Bursty bulk flows in the inner centralplasma sheet, J. Geophys. Res., 97(A4), 4027–4039, doi:10.1029/91JA02701.3. Angelopoulos, V., C. F. Kennel, F. V. Coroniti, R. Pellat, M. G. Kivelson, R. J. Walker, C. T.Russell, W. Baumjohann, W. C. Feldman, and J. T. Gosling (1994), Statistical characteristicsof bursty bulk flow events, J.
Geophys. Res., 99(A11), 21257–21280,doi:10.1029/94JA01263.4. Angelopoulos, V., et al. (1997), Magnetotail flow bursts: Association to globalmagnetospheric circulation, relationship to ionospheric activity and direct evidence forlocalization, Geophys. Res. Lett., 24(18), 2271–2274, doi:10.1029/97GL02355.5.
Arnoldy, R. L., and K. W. Chan (1969), Particle substorms observed at the geostationaryorbit, J. Geophys. Res., 74(21), 5019–5028, doi:10.1029/JA074i021p05019.6. Asano, Y., et al. (2010), Electron acceleration signatures in the magnetotail associated withsubstorms, J. Geophys. Res., 115, A05215, doi:10.1029/2009JA014587.7. Asikainen, T., K. Mursula, and V. Maliniemi (2012), Correction of detector noise andrecalibration of NOAA/MEPED energetic proton fluxes, J. Geophys.
Res., 117, A09204,doi:10.1029/2012JA017593.8. Baker, D. N., R. D. Belian, P. R. Higbie, and E. W. Hones Jr. (1979), High-energymagnetospheric protons and their dependence on geomagnetic and interplanetary conditions,J. Geophys. Res., 84(A12), 7138–7154, doi:10.1029/JA084iA12p07138.9.
Baumjohann, W., G. Paschmann, and H. Lühr (1990), Characteristics of high-speed ion flowsin the plasma sheet, J. Geophys. Res., 95(A4), 3801–3809, doi:10.1029/JA095iA04p03801.10.Belian, R. D., D. N. Baker, P. R. Higbie, and E. W. Hones Jr. (1978), High-resolutionenergetic particle measurements at 6.6 RE, 2. High-energy proton drift echoes, J. Geophys.Res., 83(A10), 4857–4862, doi:10.1029/JA083iA10p04857.11.Belian, R.
D., D. N. Baker, E. W. Hones Jr., P. R. Higbie, S. J. Bame, and J. R. Asbridge(1981), Timing of energetic proton enhancements relative to magnetospheric substormactivity and its implication for substorm theories, J. Geophys. Res., 86(A3), 1415–1421,doi:10.1029/JA086iA03p01415.12.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 atgeosynchronous orbit, J. Geophys. Res., 102(A2), 2309–2324, doi:10.1029/96JA02870.13.Birn, J., J. Raeder, Y. L. Wang, R. A. Wolf, and M.
Hesse (2004), On the propagation ofbubbles in the geomagnetic tail, Ann. Geophys., 22, 1773–1786.14.Birn, J., M. Hesse, and K. Schindler (2006), Entropy conservation in simulations ofmagnetic reconnection, Phys. Plasmas, 13, 092,117, doi: 10.1063/1.2349440.7915.Birn, J., M. Hesse, K. Schindler, and S. Zaharia (2009), Role of entropy in magnetotaildynamics, J.
Geophys. Res., 114, A00D03, doi:10.1029/2008JA014015.16.Birn, J., R. Nakamura, E. V. Panov, and M. Hesse (2011), Bursty bulk flows anddipolarization in MHD simulations of magnetotail reconnection, J. Geophys. Res., 116,A01210, doi:10.1029/2010JA016083.17.Birn, J., and M. Hesse (2013), The substorm current wedge in MHD simulations, J.Geophys.
Res. Space Physics, 118, 3364–3376, doi:10.1002/jgra.50187.18.Birn, J., and M. Hesse (2014), The substorm current wedge: Further insights from MHDsimulations, J. Geophys. Res. Space Physics, 119, 3503–3513, doi:10.1002/2014JA019863.19.Boakes, P. D., S. E. Milan, G. A. Abel, M. P. Freeman, G. Chisham, and B.
Hubert(2011), A superposed epoch investigation of the relation between magnetospheric solar winddriving and substorm dynamics with geosynchronous particle injection signatures, J.Geophys. Res., 116, A01214, doi:10.1029/2010JA016007.20.Chen, C. X., and R. A. Wolf (1999), Theory of thin-filament motion in Earth'smagnetotail and its application to bursty bulk flows, J. Geophys. Res., 104(A7), 14613–14626, doi:10.1029/1999JA900005.21.Cowley, S.
W. H. (1982), The causes of convection in the Earth's magnetosphere: Areview of developments during the IMS, Rev. Geophys., 20(3), 531–565,doi:10.1029/RG020i003p00531.22.Delcourt, D. C., J.-A. Sauvaud, R. F. Martin Jr., and T. E. Moore (1996), On thenonadiabatic precipitation of ions from the near-Earth plasma sheet, J. Geophys. Res.,101(A8), 17409–17418, doi:10.1029/96JA01006.23.Dubyagin, S., V. Sergeev, S. Apatenkov, V. Angelopoulos, R. Nakamura, J.
McFadden,D. Larson, and J. Bonnell (2010), Pressure and entropy changes in the flow-braking regionduringmagneticfielddipolarization,J.Geophys.Res.,115,A10225,doi:10.1029/2010JA015625.24.Dubyagin, S., V. Sergeev, S. Apatenkov, V. Angelopoulos, A. Runov, R. Nakamura, W.Baumjohann, J. McFadden, and D. Larson (2011), Can flow bursts penetrate into the innermagnetosphere? Geophys.
Res. Lett., 38, L08102, doi:10.1029/2011GL047016.25.Dungey, J. W. (1961), The steady state of the Chapman-Ferraro problem in twodimensions, J. Geophys. Res., 66(4), 1043–1047, doi:10.1029/JZ066i004p01043.26.Ejiri, M., R. Hoffman, and P. H. Smith (1980), Energetic particle penetrations into theinner magnetosphere, J. Geophys. Res., 85(A2), 653–663, doi:10.1029/JA085iA02p00653.27.Erickson, G. M. and Wolf, R. A. (1980), Is steady convection possible in the Earth'smagnetotail?. Geophys. Res. Lett., 7: 897–900. doi:10.1029/GL007i011p00897.28.Gabrielse, C., V.
Angelopoulos, A. Runov, and D. L. Turner (2014), Statisticalcharacteristics of particle injections throughout the equatorial magnetotail, J. Geophys. Res.Space Physics, 119, 2512–2535, doi:10.1002/2013JA019638.29.Ganushkina, N. Y., O. A. Amariutei, Y. Y. Shprits, and M. W. Liemohn (2013),Transport of the plasma sheet electrons to the geostationary distances, J. Geophys. Res. SpacePhysics, 118, 82–98, doi:10.1029/2012JA017923.8030.Ganushkina, N. Y., M. W.
Liemohn, O. A. Amariutei, and D. Pitchford (2014), Lowenergy electrons (5–50 keV) in the inner magnetosphere, J. Geophys. Res. Space Physics,119, 246–259, doi:10.1002/2013JA019304.31.Garner, T. W., R. A. Wolf, R. W. Spiro, M. F. Thomsen, and H. Korth (2003), Pressurebalance inconsistency exhibited in a statistical model of magnetospheric plasma, J.
Geophys.Res., 108, 1331, doi:10.1029/2003JA009877, A8.32.Grigorenko,E. E., J.-A.Sauvaud, L.Palin, C.Jacquey,and L.M.Zelenyi (2014), THEMIS observations of the current sheet dynamics in response to theintrusion of the high-velocity plasma flow into the near-Earth magnetotail, J. Geophys.
Res.Space Physics, 119, 6553–6568, doi:10.1002/2013JA019729.33.Hesse, M., and J. Birn (1993), Three-dimensional magnetotail equilibria by numericalrelaxation techniques, J. Geophys. Res., 98(A3), 3973–3982, doi:10.1029/92JA02905.34.Hones Jr., E. W., S. Singer, and C. S. R. Rao (1968), Simultaneous observations ofelectrons (E > 45 keV) at 2000-kilometer altitude and at 100,000 kilometers in themagnetotail, J. Geophys. Res., 73(23), 7339–7359, doi:10.1029/JA073i023p07339.35.Karlsson, T., M. Hamrin, H. Nilsson, A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
