Исследование динамики токового слоя хвоста магнитосферы
Диссертация
Ситуация изменилась с появлением спутниковых систем, таких как Cluster и THEMIS, и среднемасштабные структуры сразу же стали объектом пристального интереса. Преимущества системы Cluster по сравнению с измерениями одиночного спутника состоят в том, что благодаря четырем спутникам, разнесенным друг от друга на сравнимые расстояния в вершины тетраэдра, можно разделять и исследовать пространственные… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Современные представления о динамичных среднемасштабных магнитных структурах в магнитосфере
- 1. 1. Магнитное пересоединение, быстрые струйные течения (BBF) и связанные с ними явления
- 1. 1. 1. Магнитное пересоединение
- 1. 1. 2. Быстрые струйные течения (BBF)
- 1. 1. 3. Магнитные канаты и плазмоиды (FR)
- 1. 1. 4. Области сжатого магнитного поля (TCR)
- 1. 1. 5. События переноса магнитного потока (NFTE)
- 1. 2. Среднемасштабные колебания токового слоя (ф-волны)
- 1. 2. 1. Спутниковые исследования ф-волн
- 1. 2. 2. Интерпретация ф-волн
- 1. 3. Постановка задач исследования
- 1. 1. Магнитное пересоединение, быстрые струйные течения (BBF) и связанные с ними явления
- Глава 2. Экспериментальное исследование среднемасштабных структур в токовом слое хвоста магнитосферы
- 2. 1. Статистическое исследование быстрых пересечений токового слоя по данным спутника Geotail
- 2. 1. 1. Пространственное распределение, связь со струйными течениями
- 2. 1. 2. Геометрия и параметры ф-волн
- 2. 1. 3. Связь с магнитной активностью
- 2. 1. 4. Особенности ф-волн в окрестности области пересоединения
- 2. 2. Оценка точности метода MVA и анализ утро-вечер асимметрии ф-волн по данным системы Cluster
- 2. 3. Исследование геометрии и вариаций плазменных параметров ф-волн по данным системы Themis
- 2. 3. 1. Подтверждение геометрии ф-волн
- 2. 3. 2. Вариации плазменных параметров в ф-волнах
- 2. 4. Выделение колебания токового слоя в численном МГД моделировании
- 2. 5. Исследование топологии магнитных канатов
- 2. 1. Статистическое исследование быстрых пересечений токового слоя по данным спутника Geotail
Список литературы
- Антонова Е.Е., О неадиабатической диффузии, выравнивании концентрации и температуры в плазменном слое магнитосферы Земли, Геомагн. Аэрономия, 25, 623−627, 1985
- Антонова Е.Е. Б.А. Тверской, О природе электрических полей во внутренней магнитосфере Земли, Геомагн. Аэрономия, 36, 1−18, 1996
- Кубышкина Д.И., Моды флэппинг-колебаний токового слоя в хвосте магнитосферы, СПбГУ, Санкт-Петербург, доклад на конференции «Геофизика 2009″ 5−9 октября 2009.
- Angelopoulos, V., Baumjohann, W., Kennel, С. F., Coroniti, F. V., Kivelson, M. G., Pellat, R., Walker, R. J., Luhr, H., and Paschmann, G.: Bursty bulk flows in the inner central plasma sheet, J. Geophys. Res., 97, 4027039, 1992.
- Angelopoulos, V., et al., Characteristics of ion flow in the quiet state of the inner plasma sheet, Geophys. Res. Lett., 20, 1711−1714, 1993.
- Antonova, E., and I. Ovchinnikov, Magnetostatically equilibrated plasma sheet with developed medium-scale turbulence: Structure and implications for substorm dynamics, J. Geophys. Res., 104, 17 289−17 297, 1999.
- Baumjohann, W.: The near-Earth plasma sheet: An AMPTEE/IRM perspective, Space Sci. Rev., 64, 141−163, 1993.
- Chanteur, G.: Spatial interpolation for four spacecraft: Theory, in Analysis Methods for Multi-Spacecraft Data, edited by: Paschmann, G. and Daly, P., ESA, Noordwijk, 349−369, 1998.
- Erkaev, N. V., Semenov, V. S., Kubyshkin, I. V., ICubyshkina, M. V., and Biernat, H. K.: MHD aspect of current sheet oscillations related to magnetic field gradients, Ann. Geophys., 27, 417 425, 2009.
- Fairfield, D. H., Hones Jr, E.W., and Meng, C.-I.: Multiple crossing of a very thin plasma sheet in the Earth’s magnetotail, J. Geophys. Res., 86, 11 189−11 200, 1981.
- Golovchanskaya, I. V. and Maltsev, Y. P.: On the identification of plasma sheet flapping wavesobserved by Cluster, Geophys. Res. Lett, 32, L02102, doi:10.1029/2004GL021552, 2004.
- Halland, S. E., Sonnerup, В., Dunlop, M. W., Balogh, A., Georgescu, E., et al.: Four-spacecraft determination of magnetopause orientation, motion and thickness: comparison with results from single-spacecraft methods, Ann. Geophys., 22, 1347−1365, 2004.
- Harnett, E. M., R. M. Winglee, and C. Paty, Multi-scale/multi-fluid simulations of the post plasmoid current sheet in the terrestrial magnetosphere, Geophys. Res. Lett., 33, L21110, doi: 10.1029/2006GL027376, 2006.
- Hones, E. W.: Substorm processes in the magnetotail: Comments on „On hot tenuous plasmas, fireballs, and boundary layers in the Earth’s magnetotail“ by Frank et al., J. Geophys. Res., 82, 5633−5643, 1977.
- Hoshino, M., Mukai, Т., Terasawa, Т., and Shinohara, I.: Superther-mal electron acceleration in magnetic reconnection, J. Geophys. Res., 106, 25,972−25,997, 2001.
- Kauristie, K., Sergeev, V. A., Amm, O., Kubyshkina, M. V., Jussila, J., Donovan, E., and Liou, K.: Bursty bulk flow intrusion to the inner plasma sheet as inferred from auroral observations, J. Geophys. Res., 108, 1040, doi: 10.1029/2002JA009371, 2003.
- Knetter Т., Neubauer, F. M., Horbury, Т., and Balogh, A.: Four-point discontinuity observations using Cluster magnetic field data: A statistical survey, J.Geophys. Res., 109, A061−2, doi: 10.1029/2003JA010099, 2004.
- Laitinen, Т. V., Nakamura, R., Runov, A., Reme, H., and Lucek, E. A.: Global and local disturbances in the magnetotail during reconnection, Ann. Geophys., 25, 1025−1035, 2007.
- Lui, A. T. Y., Meng, C.-I., and Akasofu, S.-I.: Wavy nature of the magnetotail neutral sheet, Geophys. Res. Lett., 5, 279−282, 1978.
- Malova H. V., Zelenyi, L. M., Popov, V. Y., Delcourt, D. C., Petrukovich, A. A., and Runov, A.: Asymmetric thin current sheets in the Earth’s magnetotail, Geophys. Res. Lett., 34, L16108, doi: 10.1029/2007GL030011, 2007.
- McComas, D. J., Russel, С. Т., Elphic, R. C., and Bame, S. J.: The near-Earth cross-tail currentsheet: Detailed ISEE 1 and 2 case studies, J. Geophys. Res., 91, 4287−4301, 1986.100
- Nakagawa, Т. andNishida, A.: Southward magnetic field in the neutral sheet produced by wavy motions propagating in the dawndusk direction, Geophys. Res. Lett., 16, 1265−1268, 1989.
- Nakamura, R., Baumjohann, W., Schodel, R., Brittnacher, M., Sergeev, V. A., Kubyshkina, M., Mukai, Т., and Liou, K.: Earthward flow bursts, auroral streamers, and small expansions, J. Geophys. Res., 106, 10 791−10 802, 2001.
- Ohtani, S. I., Shay, M. A., and Mukai, Т.: Temporal structure of the fast convective flow in the plasma sheet: Comparison between observations and two-fluid simulations, J. Geophys. Res., 109, A03210, doi: 10.1029/2003JA010002, 2004.
- Petrukovich, A. A., Baumjohann, W., Nakamura, R., Balogh, A., Mukai, Т., Glassmeier, K.-H., Reme, H., and Klecker, В.: Plasma sheet structure during strongly northward IMF, J. Geophys. Res., 108, 1258, doi:10.1029/2002JA009738, 2003.
- Petrukovich, A. A., Zhang, T. L., Baumjohann, W., Nakamura, R., Runov, A., Balogh, A., and Carr, C.: Oscillatory magnetic flux tube slippage in the plasma sheet, Ann. Geophys., 24, 16 951 704,2006.
- Petschek, H. E.: Magnetic field annihilation, in: AAS/NASA Symposium on the Physics of Solar Flares SP-50,W. N. Ness (Editor), pp. 425−439, NASA, Washington, D.C., 1964.
- Raeder, J. Global Geospace Modeling: Tutorial and Review, in J. Buchner, С. T. Dunn & M. Scholer (eds), Space Plasma Simulations, Vol. 615 of Lecture notes in Physics, Springer Verlag, Berlin, 2003
- Runov, A., Angelopoulos, V., Sergeev, V.A., Glassmeier, K.-H., Auster, U., McFadden, J., Larson, D., and Mann, I.: Global properties of magnetotail current sheet flapping: THEMIS perspectives, Ann. Geophys., 27, 319−328, 2009.
- Schodel, R., Baumjohann, W., Nakamura, R., Sergeev, V. A., and Mukai, Т.: Rapid flux transport in the central plasma sheet, J. Geophys. Res., 106, 301−313, 2001.
- Semenov, V. S., Farrugia, C. J., Biernat, H. K., et al.: Reconnection associated surface waves atthe magnetopause, Geophys. Res. Lett., 21, 2437−2440, 1994.101
- Semenov, V. S., Heyn, M. F., and Ivanov, I. В.: Magnetic reconnection with space and time varying reconnection rates in a compressible plasmas, Phys. Plasmas, 11, 62−70, 2004a.
- Sergeev, V., Elphic, R. C., Mozer, F. S., Saint-Marc, A., and Sauvaud, J.-A.: A two-satellite study of nightside flux transfer events in the plasma sheet, Planet. Space Sci., 40, 1551−1572, 1992.
- Sergeev, V.A., et al. Structure of the Tail Plasma/Current Sheet at ~ 11 Re and Changes in the course of a Substorm, J.Geophys. Res., 98, 17, 345−17,365, 1993.
- Sergeev, V., Angelopulous, V., Carlson, C., and Sutcliffe, P.: Current sheet measurements within a flapping plasma sheet, J. Geophys. Res, 103, 9177−9188, 1998.
- Sergeev, V., Liou, K., Newell, P. Т., Ohtani, S.-I., Hairston, M. R» and Rich, F.: Auroral streamers: Characteristics of associated precipitation, convection and field-aligned currents, Ann. Geophys., 22, 537−548, 2004.
- Sergeev, V. A., Sormakov, D. A., Apatenkov, S. V., Baumjohann, W., Nakamura, R., Runov, A., Mukai, Т., and Nagai, Т.: Survey of large-amplitude flapping motions in the midtail current sheet, Ann. Geophys., 24, 2015−2024, 2006.
- Shirataka, N., Fujimoto, M., Hasegawa, H., and TanDokoro, R.: Reproducing the bi-polar magnetic signature at the jet leading edge by 3-D reconnection with non-zero guide field, J. Geophys. Res., 111, A07201, doi: 10.1029/2005JA011521, 2006.
- Slavin, J. A., Smith, M. F., Mazur, E. L., Baker, D. N., Iyemori, Т., Singer, H. J., and Greenstadt, E. W.: ISEE 3 plasmoid and TCR observations during an extended interval of substorm activ-ity, Geophys. Res. Lett., 19, 825−828, 1992.
- Slavin, J. A., Owen, C. J., Kuznetsova, M.M., and Hesse, M.: ISEE 3 observations of plasmoids102with flux rope magnetic topologies, Geophys. Res. Lett., 22, 2061−2064, 1995.
- Sonnerup, B. U. and Schneible, M.: Minimum and maximum variance analysis, Analysis Methods for Multi-Spacecraft Data, edited by: Paschmann, G. and Daly, P., ISSI Scientific Report SR-001,ISSI/ESA, 185−220, 1998.
- Toyichi, T. and Miyazaki, Т.: Flapping motions of the tail plasma sheet induced by the interplanetary magnetic field variations, Planet. Space Sci., 24, 147−156, 1976.
- A.G. Yahnin, I.V. Despirak, A.A. Lubchich, B.V. Kozelov, N.P. Dmitrieva, M.A. Shukhtina and H.K. Biernat, Relationship between substorm auroras and processes in the near-Earth magnetotail, Space Science Reviews 122: 97−106, 2006.
- Zelenyi, L. M., Malova, H. V., Popov, V. Y., Delcourt, D., and Sharma, A. S.: Nonlinear equilibrium structure of thin current sheets: Influence of electron pressure anisotropy, Nonlin. Processes Geophys, 11, 579−587, 2004.