Внутренняя структура поляризационного джета: стратифицированный поляризационный джет

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлены результаты исследования мелкомасштабной внутренней структуры поляризационного джета на основе спутниковых данных с использованием вейвлет-преобразования параметров ионосферной плазмы. Определены минимальные размеры мелкомасштабных неоднородностей температуры и концентрации электронов. Скорее всего, любой поляризационный джет является стратифицированным, как следует из используемой в данной работе выборки. Показано, что вейвлет-преобразование является удобным инструментом для исследования внутренней мелкомасштабной структуры поляризационного джета, причем неоднородности лучше видны по спектрограммам мощности электронной температуры, чем электронной концентрации.

About the authors

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН); Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Author for correspondence.
Email: sinevichaa@cosmos.ru
Россия, Москва; Россия, Москва, Троицк

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: sinevichaa@cosmos.ru
Россия, Москва

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: sinevichaa@cosmos.ru
Россия, Москва

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: sinevichaa@cosmos.ru
Россия, Москва

Факультет физики, Университет Осло

Email: sinevichaa@cosmos.ru
Норвегия, Осло

References

  1. − Бондарь Е.Д., Халипов В.Л., Степанов А.Е. Характеристики поляризационного джета по измерениям на субавроральных станциях Якутск и Подкаменная Тунгуска // Солнечно-земная физика. № 8. С. 143–144. 2005.
  2. − Головчанская И.В., Козелов Б.В., Дэспирак И.В. Исследование широкополосной ELF турбулентности по данным спутника FAST // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 52. № 4. С. 501–509. 2012.
  3. − Дремин И.М., Иванов О.В., Нечитайло В.А. Вейвлеты и их использование // УФН. Т. 171 С. 465–501. 2001.
  4. − Синевич А.А., Чернышов А.А., Чугунин Д.В., Милох В.Я., Могилевский М.М. Исследование мелкомасштабной структуры поляризационного джета во время геомагнитной бури 20 апреля 2018 г. // Солнечно-земная физика. Т. 7. № 1. С. 21–33. 2021а. https://doi.org/10.12737/szf-71202103
  5. − Синевич А.А., Чернышов А.А., Чугунин Д.В., Милох В.Я., Могилевский М.М. Пространственная структура поляризационного джета по данным спутников NorSat-1 и Swarm // Космич. исслед. Т. 59. № 6. С. 489–497. 2021б.
  6. − Степанов А.Е., Халипов В.Л., Голиков И.А., Бондарь Е.Д. Поляризационный джет: узкие и быстрые дрейфы субавроральной ионосферной плазмы. Якутск: издательский дом СВФУ, 72 с. 2017.
  7. − Халипов В.Л., Степанов А.Е., Котова Г.А., Бондарь Е.Д. Вариации положения поляризационного джета и границы инжекции энергичных ионов во время суббурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 56. № 2. С. 187–193. 2016a. https://doi.org/10.7868/S0016794016020085
  8. − Халипов В.Л., Степанов А.Е., Котова Г.А. и др. Вертикальные скорости дрейфа плазмы при наблюдении поляризационного джета по наземным доплеровским измерениям и данным дрейфометров на спутниках DMSP // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 56. № 5. С. 568–578. 2016б. https://doi.org/10.7868/S0016794016050060
  9. − Чернышов А.А., Могилевский М.М., Козелов Б.В. Фрактальный подход к описанию авроральной области // Физика плазмы. Т. 39. № 7. С. 636–646. 2013. https://doi.org/10.7868/S0367292113060024
  10. − Чугунин Д.В., Чернышов А.А., Моисеенко И.Л., Викторов М.Е., Могилевский М.М. Мониторинг области ускорения электронов при помощи аврорального километрового радиоизлучения // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 60. № 5. С. 566–575. 2020.
  11. − Ahmed M., Sagalyn R.C., Wildman P.J.L., Burke W.J. Topside ionospheric trough morphology: occurrence frequency and diurnal, seasonal and altitude variations // J. Geophys. Res. V. 84. № 2. P. 489. 1979.
  12. − Anderson P.C., Heelis R.A., Hans W.B. The ionospheric signatures of Rapid Subauroral Ion Drifts // J. Geophys. Res. V. 96. № A4. P. 5785–5792. 1991. https://doi.org/0148-0227/91/90JA-02651
  13. − Anderson P.C., Hanson W.B., Heelis R.A., Craven J.D., Baker D.N., Frank L.A. A proposed production model of rapid subauroral ion drifts and their relationship to substorm evolution // J. Geophys. Res. V. 98. № A4. P. 6069–6078. 1993. https://doi.org/10.1029/92JA01975
  14. − Chernyshov A.A., Mogilevsky M.M., Kozelov B.V. Use of fractal approach to investigate ionospheric conductivity in the auroral zone // J. Geophys. Res. V. 118. № 7. P. 4108–4118. 2013. https://doi.org/10.1002/jgra.50321
  15. − Chernyshov A.A., Kozelov B.V., Mogilevsky M.M. Study of auroral ionosphere using percolation theory and fractal geometry // J. Atmos. Sol-Terr. Phy. V. 161. P. 127–133. 2017.https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.06.013
  16. − Chernyshov A.A., Chugunin D.V., Frolov V.L., Clausen L.B.N., Miloch W.J., Mogilevsky M.M. In situ observations of ionospheric heating effects: First results from a joint SURA and NorSat-1 experiment // Geophys. Res. Lett. V. 47. № 13. e2020GL088462. 2020. https://doi.org/10.1029/2020GL088462
  17. − De Keyser J. Formation and evolution of subauroral ion drifts in the course of a substorm // J. Geophys. Res. V. 104. № A6. P. 12 339–12 349. 1999. https://doi.org/10.1029/1999JA900109
  18. − De Keyser J., Roth M., Lemaire J. The magnetospheric driver of subauroral ion drifts // Geophys. Res. Lett. V. 25. № 10. P. 1625–1628. 1998. https://doi.org/10.1029/98GL01135
  19. − Farley D.T. Two-stream plasma instability as a source of irregularities in the ionosphere // Phys. Rev. Lett. V. 10. № 7. P. 279–282. 1963. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.279
  20. − Figueiredo S., Karlsson T., Marklund G. Investigation of subauroral ion drifts and related field-aligned currents and ionospheric Pedersen conductivity distribution // Ann. Geophysicae. V. 22. № 3. P. 923–934. 2004. https://doi.org/10.5194/angeo-22-923-2004
  21. − Foster J.C., Vo H.B. Average characteristics and activity dependence of the subauroral polarization stream // J. Geophys. Res. V. 107. № A12. P. 1475. 2002. https://doi.org/10.1029/2002JA009409
  22. − Galperin Y.I., Ponomarev V.N., Zosimova A.G. Plasma convection in the polar ionosphere // Ann. Geophys. V. 30. № 1. P. 1–7. 1974.
  23. − Galperin Y.I. Polarization jet: Characteristics and a model // Ann. Geophysicae. V. 20. № 3. P. 391–404. 2002. https://doi.org/10.5194/angeo-20-391-2002
  24. − Haar A. Zur Theorie der orthogonalen Functionsysteme // Mathematische Annalen. V. 69. P. 331–371. 1910.
  25. − He F., Zhang X., Chen B. et al. Plasmaspheric trough evolution under different conditions of subauroral ion drift // Sci. China Technol. Sc. V. 55. P. 1287–1294. 2012. https://doi.org/10.1007/s11431-012-4781-1
  26. − Hoang H., Clausen L.B.N., Røed K., Bekkeng T.A., Trondsen E., Lybekk B., Moen J.I. The multi-needle Langmuir probe system on board NorSat-1 // Space Sci. Rev. V. 214. № 4. P. 75. 2018. https://doi.org/10.1007/s11214-018-0509-2
  27. − Horvath I., Lovell B. C. Complex sub-auroral flow channel structure formed by double-peak sub-auroral ion drifts (DSAID) and abnormal sub-auroral ion drifts (ASAID) // J Geophys. Res. – Space. V. 126. e2020JA028475. 2021. https://doi.org/10.1029/2020JA028475
  28. − Kadomtsev B.B. Plasma turbulence. London: Academic Press, 149 p. 1965.
  29. − Karlsson E., Marklund G., Blomberg L., Malkki A. Subauroral electric fields observed by Freja satellite: A statistical study // J. Geophys. Res. V. 103. P. 4327–4341. 1998. https://doi.org/10.1029/97JA00333
  30. − Keskinen M.J., Basu S., Basu S. Midlatitude sub-auroral ionospheric small scale structure during a magnetic storm // Geophys. Res. Lett. V. 31. № 9. L09811. 2004. https://doi.org/10.1029/2003GL019368
  31. − Lin D., Wang W., Scales W.A. et al. SAPS in the 17 March 2013 storm event: Initial results from the coupled magnetosphere–ionosphere–thermosphere model // J. Geophys. Res. – Space. V. 124. P. 6212–6225. 2019. https://doi.org/10.1029/2019JA026698
  32. − Lund E.J. On the dissipation scale of broadband ELF waves in the auroral region // J. Geophys. Res. V. 115. P. A01201. 2010. https://doi.org/10.1029/2009JA014545
  33. − Mishin E.V., Blaunstein N. Irregularities within Subauroral Polarization Stream-Related Troughs and GPS Radio Interference at Midlatitudes // Midlatitude ionospheric dynamics and disturbances. V. 181. P. 291–295. 2008. https://doi.org/10.1029/181GM26
  34. − Mishin E.V. Interaction of substorm injections with the subauroral geospace: 1. Multispacecraft observations of SAID // J. Geophys. Res. – Space. V. 118. № 9. P. 5782–5796. 2013. https://doi.org/10.1002/jgra.50548
  35. − Mishin E.V., Nishimura Y., Foster J. SAPS/SAID revisited: A causal relation to the substorm current wedge // J. Geophys. Res. – Space. V. 122. № 8. P. 8516–8535. 2017. https://doi.org/10.1002/2017JA024263
  36. − Moffett R.J., Quegan S. The mid-latitude trough in the electron concentration of the ionospheric F-layer: a review of observations and modelling // J. Atmos. Terr. Phys. V. 45. № 5. P. 315–343. 1983. https://doi.org/10.1016/S0021-9169(83)80038-5
  37. − Muldrew D.B. F-layer ionization troughs deduced from Alouette data // J. Geophys. Res. V. 70. № 11. P. 2635–2650. 1965. https://doi.org/10.1029/JZ070i011p02635
  38. − Rathod C., Srinivasan B., Scales W., Kunduri B. Investigation of the gradient drift instability as a cause of density irregularities in subauroral polarization streams // J. Geophys. Res. – Space. V. 126. № 5. e2020JA029027. 2021. https://doi.org/10.1029/2020JA029027
  39. − Rich F.J. Users guide for the topside ionospheric plasma monitor (SSIES, SSIES-2 and SSIES-3) on spacecraft of the defense meteorological satellite program (DMSP) // Environmental Research Papers. № 1151. P. PL-TR-94-2187. 1994.
  40. − Sinevich A.A., Chernyshov A.A., Chugunin D.V., Oinats A.V., Clausen L.B.N., Miloch W.J. et al. Small-scale irregularities within polarization Jet/SAID during geomagnetic activity // Geophys. Res. Lett. V. 49. № 8. e2021GL097107. 2022. https://doi.org/10.1029/2021GL097107
  41. − Sinevich A.A., Chernyshov A.A., Chugunin D.V., Clausen L.B.N., Miloch W.J., Mogilevsky M.M. Stratified Subauroral Ion Drift (SSAID) // J. Geophys. Res. – Space. V. 128. № 3. e2022JA031109. 2023. https://doi.org/10.1029/2022JA031109
  42. − Smiddy M., Kelley M.C., Burke W.J., Rich R., Sagalyn R., Shuman B., Hays R., Lai S. Intense poleward directed electric fields near the ionospheric projection of the plasmapause // Geophys. Res. Lett. V. 4. № 11. P. 543–546. 1977.
  43. − Southwood D., Wolf R. An assessment of the role of precipitation in magnetospheric convection // J. Geophys. Res. V. 83. P. 5227–5232. 1978. https://doi.org/10.1029/ja083ia11p05227
  44. − Spiro R.W., Heelis R.A., Hanson W.B. Rapid subauroral ion drifts observed by Atmosphere Explorer C // Geophys. Res. Lett. V. 6. № 8. P. 657–660. 1979. https://doi.org/10.1029/GL006i008p00657
  45. − Watanabe T.H. Feedback instability in the magnetosphere-ionosphere coupling system: Revisited // Phys. Plasmas. V. 17. № 2. P. 022904. 2010. https://doi.org/10.1063/1.3304237
  46. − Wang H., Lühr H., Ritter P., Kervalishvili G. Temporal and spatial effects of subauroral polarization streams on the thermospheric dynamics // J. Geophys. Res. V. 117. № A11. 2012. https://doi.org/10.1029/2012JA018067
  47. − Yu Y., Jordanova V.K., Zou S., Heelis R., Ruohoniemi M., Wygant J. Modeling subauroral polarization streams during the 17 March 2013 storm // J. Geophys. Res. – Space. V. 120. № 3. P. 1738–1750. 2015. https://doi.org/10.1002/2014JA020371
  48. − Zheng Y., Brandt P.C., Lui A.T., Fok M.-C. On ionospheric trough conductance and subauroral polarization streams: Simulation results // J. Geophys. Res. V. 113. № A4. A04209. 2008. https://doi.org/10.1029/2007JA012532

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (227KB)
Indexing metadata
3.

Download (282KB)
Indexing metadata
4.

Download (210KB)
Indexing metadata
5.

Download (449KB)
Indexing metadata
6.

Download (418KB)
Indexing metadata
7.

Download (337KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Синевич, А.А. Чернышов, Д.В. Чугунин, М.М. Могилевский, В.Я. Милох

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».