Сравнительный анализ распространения магнитных вариаций и эквивалентных токовых вихрей геомагнитных Pc5 пульсаций по меридиану и азимуту

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для ряда событий проанализированы скорости распространения геомагнитных Pc5 пульсаций в азимутальном и меридиональном направлении. Использовано два метода: по фазовым задержкам сигнала между станциями и по смещению центров вихрей их эквивалентных токовых систем. Анализ показал, что распространение пульсаций и вихрей совпадает по направлению ‒ вдоль меридиана они преимущественно распространяются к северу. В большинстве случаев скорость распространения пульсаций составляет 5 км/с, а вихрей ‒ 2 км/с. По азимуту пульсации и вихри распространяются по направлению к западу, скорость распространения пульсаций составляет 10 км/с, а вихрей ‒ 3 км/с. Однако в распределении азимутальных скоростей как пульсаций, так и вихрей есть сравнимые по величине максимумы, соответствующие восточному распространению: пульсаций со скоростью 10 км/с, а вихрей ‒ 5 км/с. Сделан вывод, что на уровне ионосферы измеренные нами фазовые скорости пульсаций примерно в 2 раза больше групповых скоростей вихрей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Моисеев

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН (ИКФИА СО РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: moiseev@ikfia.ysn.ru
Россия, Якутск

В. И. Попов

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН (ИКФИА СО РАН)

Email: volts@mail.ru
Россия, Якутск

С. А. Стародубцев

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН (ИКФИА СО РАН)

Email: starodub@ikfia.ysn.ru
Россия, Якутск

Список литературы

  1. Клибанова Ю.Ю., Мишин В.В., Цэгмэд Б., Моисеев А.В. Свойства дневных длиннопериодных пульсаций во время начала магнитной бури // Геомагнетизм и аэрономия Т. 56. № 4. C. 457‒471. 2016.
  2. Макаров Г.А., Баишев Д.Г., Соловьев С.И., Пилипенко В.А., Енгебретсон М., Юмото К. Меридиональная скорость распространения магнитного SI в высокоширотной области // Геомагнетизм и аэрономия Т. 41. № 5. С. 604‒609. 2001.
  3. Мишин В. В., Матюхин Ю.Г. Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца на магнитопаузе как возможный источник волновой энергии в магнитосфере Земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 26. № 6. С. 952‒957. 1986.
  4. Хемминг Р.В. Цифровые фильтры. М.: Сов.радио. 224 с. 1980.
  5. Allan W., White S.P., and Poulter E.M. Impulse-excited hydromagnetic cavity and field-line resonances in the magnetosphere // Planet. Space Sci. V. 34. P. 371‒385. 1986. https://doi.org/10.1016/0032-0633(86)90144-3
  6. Chen L., Hasegawa A. A theory of long-period magnetic pulsations: 1. Steady state excitation of field line resonance // J. Geophys. Res. V. 79(7). P. 1024‒1032. 1974. https://doi.org/10.1029/JA079i007p01024
  7. Chinkin V.E., Soloviev A.A., Pilipenko V.A. Identification of Vortex Currents in the Ionosphere and Estimation of Their Parameters Based on Ground Magnetic Data // Geomagnetism and Aeronomy. V. 60(5). P. 559‒569. 2020. https://doi.org/10.1134/S0016793220050035
  8. Friis-Christensen E., Vennerstrom S., McHenry M.A., Clauer C.R. Ionospheric traveling convection vortices observed near the polar cleft-A triggered response to sudden changes in the solar wind // Geophys. Res. Lett. V. 15. P. 253–256. 1988. https://doi.org/10.1029/GL015i003p00253
  9. Gjerloev J.W. The SuperMAG data processing technique // J. Geophys. Res. V. 117. A09213.2012. https://doi.org/10.1029/2012JA017683
  10. Hughes W.J., Southwood D.J., Mauk B., McPherron R.L. and Barfield J.N. Alfvén waves generated by an inverted plasma energy distribution // Nature. V. 275. P. 43–45. 1978. https://doi.org/10.1038/275043a0
  11. Kataoka R., Fukunishi H., Lanzerott L.J., Rosenberg T.J., Weatherwax A.T., Engebretson M.J., Watermann J. Traveling convection vortices induced by solar wind tangential discontinuities // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 107 (A12). SMP 22-1-SMP 22-12. 2002. https://doi.org/10.1029/2002JA009459
  12. Korotova G., Sibeck D., Engebretson M., Balikhin M., Thaller S., Kletzing C., Spence H., and Redmon R. Multipoint observations of compressional Pc 5 pulsations in the dayside magnetosphere and corresponding particle signatures // Ann. Geophys. V. 38. P. 1267–1281. 2020. https://doi.org/10.5194/angeo-38-1267-2020
  13. Leonovich A.S., Mishin V.V., and Cao J.B. Penetration of magnetosonic waves into the magnetosphere: influence of a transition layer // Ann. Geophys. V. 21. P. 1083–1093. 2003. https://doi.org/10.5194/angeo-21-1083-2003
  14. Lühr H., Blawert W. Ground Signatures of Travelling Convection Vortices Solar Wind Sources of Magnetospheric ULF Waves. M.J. Engebretson, et al. (Eds.) // Geophys. Monogr. V. 81, AGU, Washington. P. 231‒251. 1994. https://doi.org/10.1029/GM081p0231
  15. Makarov G.A., Solovyev S.I., Engebretson M., Yumoto K. Azimuth propagation of geomagnetic sudden pulse in high latitudes at the December 15, 1995 sharp decrease in a solar wind density // Geomagnetism and Aeronomy. V. 42. 1. P. 42–50. 2002.
  16. Mishin V.V. Accelerated motions of the magnetopause as a trigger of the Kelvin Helmholtz instability // J. Geophys. Res. V. 98. № 12. P. 21365–21372. 1993. https://doi.org/10.1029/93JA00417
  17. Motoba T., Kikuchi T., Lühr H., Tachihara H., Kitamura T.I., Hayash K, et al. Global Pc 5 caused by a DP2-type ionospheric current system // J. Geophys. Res. V. 107. P. 1032–1047. 2002. https://doi.org/10.1029/2001JA900156
  18. Mann I.R., Voronkov I., Dunlop M., Donovan E., Yeoman T.K., Milling D.K., Wild J., Kauristie K., Amm O., Bale S.D., Balogh A., Viljanen A., Opgenoorth H.J. Coordinated ground-based and Cluster observations of large amplitude global magnetospheric oscillations during a fast solar wind speed interval // Ann. Geophys.V.20. P. 405‒426. 2002. https://doi.org/10.5194/angeo-20-405-2002
  19. Pronin V.E., Zakharov V.I., Pilipenko V.A., Martines-Bedenko V.A., Murr D.L. Response of ionospheric total electron content to convective vortices // Cosmic Res. V. 57. 2. P. 69–78. 2019.
  20. Pulkkinen A., Amm O., Viljanen A., and BEAR working group. Separation of the geomagnetic variation field on the ground into external and internal parts using the spherical elementary current system method // Earth Planets Space. V. 55. P. 117–129. 2003. https://doi.org/10.1186/BF03351739
  21. Saito T. Long-period irregular magnetic pulsation Pi3 // Space Sci. Rev. V. 21. P. 427–467. 1978. https://doi.org/10.1007/BF00173068
  22. Samson J.C., Harrold B.G., Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A, Walker A.D.M. Field line resonances associated with MHD waveguides in the magnetosphere // Geophys. Res. Let. V. 19. № 5. P. 441‒444. 1992. https://doi.org/10.1029/92GL00116
  23. Southwood D.J. Some features of field line resonances in the magnetosphere // Planet. Space Sci. V. 22. P. 483‒491. 1974.
  24. Southwood D.J., Dungey J.W., Etherington R.J. Bounce resonant interaction between pulsations and trapped particles // Planet. Space Sci. V. 17. P. 349‒361. 1969. https://doi.org/10.1016/0032-0633(69)90068-3
  25. Vanhamäki H., Juusola L. Introduction to Spherical Elementary Current Systems. // Ionospheric Multi-Spacecraft Analysis Tools. V. 17. P. 5–33. 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-26732-2_13
  26. Vorobiev V.G. Dynamics of Hall vortices in the daytime high-latitude region // Geomagnetism and Aeronomy. V. 33. № 5. P. 58‒68. 1993.
  27. Wright A.N. Dispersion and wave coupling in inhomogeneous MHD waveguides // J. Geophys. Res. V. 99. P. 159‒167. 1994. https://doi.org/10.1029/93JA02206
  28. Yeoman T.K., Tian M., Lester M., Jones T.B. A study of Pc 5 hydromagnetic waves with equatorward phase propagation // Planet. Space Sci. V. 40. P. 797–810. 1992. https://doi.org/10.1016/0032-0633(92)90108-Z
  29. Zhao H., Liu Y., Zong Q., Yang H., Hu Z., Zhou X., Sun J. Poleward-Moving Black Aurora Associated with Impulse-Excited Field-Line Resonances in the Dawnside Sector: THEMIS and Ground Observations // Universe. 9(6), 250 2023. https://doi.org/10.3390/universe9060250
  30. Zesta E., Hughes W. J., Engebretson M. J. A statistical study of traveling convection vortices using the Magnetometer Array for Cusp and Cleft Studies // J. Geophys. Res. V. 107. P. 18.1‒18.21. 2002. https://doi.org/10.1029/1999JA000386
  31. SuperMAG Web Service API. http://supermag.jhuapl.edu/mag.
  32. Coordinated Data Analysis Web (CDAWeb). http://cdaweb.gsfc.nasa.gov.
  33. Vanhamäki and Juusola 2020.Program code as supplementary material to the paper https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-26732-2_2#Sec18

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Меридиональные профили H-компоненты поля по данным сети IMAGE в рассматриваемых событиях, номер события из табл. 3 приведен на каждом профиле.

Скачать (863KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Азимутальные профили H-компоненты поля на магнитных широтах 65‒66° в рассматриваемых событиях, станции расставлены по магнитной долготе с востока на запад (в верхней части рисунка приводится станция с наибольшей долготой).

Скачать (579KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределения эквивалентных ионосферных токов вдоль меридиональных сетей GREENLAND COAST CHAIN (левая панель) и IMAGE (правая панель). Чёрной сплошной линией схематично показан контур вихря в начальный момент времени. Белыми линиями на каждой панели показана траектория смещения центра вихря в интервалы времени UT, показанные на рисунке.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение меридиональных скоростей распространения геомагнитных пульсаций и вихрей эквивалентных ионосферных токов относительно геомагнитной широты во всех событиях, положительные значения скоростей соответствуют распространению к югу, отрицательные – к северу. В верхней части рисунка приведена легенда, на которой показаны символы обозначающие скорости распространения магнитных пульсаций и вихрей вдоль меридиональных сетей станций.

Скачать (461KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение азимутальных скоростей распространения геомагнитных пульсаций и центров вихрей эквивалентных ионосферных токов относительно времени MLT (магнитной долготы) во всех событиях, приведены значения для 3-х диапазонов широт, вдоль которых изучалось распространение: 74‒75°, 71‒72°, 65‒68°. Положительные значения скоростей соответствуют распространению на запад, отрицательные – на восток.

Скачать (354KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Гистограммы значений скоростей распространения геомагнитных пульсаций и эквивалентных токовых вихрей. (а, б) ‒ меридиональные скорости, (в, г) – азимутальные скорости.

Скачать (324KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределение амплитуды и фазы УНЧ волн относительно геомагнитной широты во всех событиях вдоль обеих меридиональных сетей станций. Стрелками отмечена широта изменения направления поляризации Pc5-пульсаций.

Скачать (524KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».