Исследование характеристик изотропных границ в магнитосфере Земли
Диссертация
Одним из таких перспективных методов является метод изотропных границ, который основан на особенностях наблюдаемого питч-углового распределения энергичных частиц. Изотропная граница, определяемая на низких высотах как экваториальная граница области с изотропным питч-угловым распределением потоков частиц в конусе потерь, в ночной магнитосфере характеризует границу раздела между адиабатическим… Читать ещё >
Содержание
- 1. Изотропные высыпания энергичных частиц (Обзор)
- 1. 1. Движение и питч-угловое рассеяние энергичных частиц в магнитосфере Земли
- 1. 2. Высыпания энергичных частиц, изотропные границы
- 1. 3. Конфигурация дневной магнитосферы и высыпания энергичных частиц в дневной области
- 1. 4. Особенности высыпаний энергичных частиц во время CKJI
- 1. 5. Постановка задачи
- 2. Исследование природы дневных изотропных границ энергичных протонов
- 2. 1. Численные расчеты областей рассеяния энергичных протонов по магнитосферным моделям
- 2. 2. Спутниковые данные
- 2. 3. Статистический анализ изотропных границ энергичных протонов и определение формы изотропной границы
- 2. 4. Результаты
- 3. Исследование изотропных границ во время солнечных электронных событий
- 3. 1. Численные расчеты областей рассеяния энергичных 71 электронов
- 3. 2. Солнечное электронное событие в сентябре 1979 года
- 3. 3. Солнечное электронное событие в октябре 2003 года
- 3. 4. Результаты
- 4. Применение изотропных границ для диагностики магнитосферы
- 4. 1. Сравнение b2i границ и изотропной границы 30 кэВ протонов
- 4. 2. Сравнение b2i и магнитного поля на геостационарной орбите
- 4. 3. Об использовании МТ-индекса для оценки магнитного поля в долях хвоста магнитосферы
Список литературы
- Akasofy S.A., Physics of magnetospheric substorms, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Holland, 1977.
- Alem F., and D. Delcourt, Nonadiabatic precipitation of ions at the cusp equatorward edge, J. Geophys. Res, 1995, V. 100, pp.19 321- 19 328.
- Anderson B.J., Decker R.B., Paschalidis N.P. Onset of nonadiabatic particle motion in the near-Earth magnetotail, J.Geophys. Res., 1997, V. 102, pp. 1 755 317 569.
- Anderson R.R., Eur. Space Agency Spec. Publ., ESA, SP-217, 1984, p. 199.
- Baumjohann W., G. Paschmann, and C. A. Catell, Average plasma properties in the central plasma sheet, J. Geophys. Res., 1989, V. 94, 6597−6606.
- Bikkuzina G. R., V. A. Sergeev, T. Bosinger, Particle Boundaries during a solar electron event, «Polar Cap Boundary Phenomena», NATO ASI Book, edited by J. Moen et al., 1998, pp. 355−367.
- Birmingham T.J., Pitch Angle Diffusion in the Jovian Magnetodisc, J. Geophys. Res., 1984, V. 89, pp. 2699−2707.
- Carbary J.F., С. I. Meng, Correlation of cusp latitude with Bz and AE, J. Geophys. Res., 1986, V. 91, pp. 10 047−10 054.
- Christon S.P., Mitchell, DG., Williams, D.J., Frank, L.A., Huang, C.Y. and Eastman, Т.Е. Energy spectra of plasma sheet ions and electrons from ~1 MeV during plasma temperature transition, J. Geophis. Res., 1988, V. 93, pp. 25 622 572.
- Coleman P. J., and R. L. McPherron, Substorm observations of magnetic perturbations and ULF waves at synchronous orbit by ATS-1 and ATS-6 spacecraft, in The Scientific Satellite Program During the International
- Magnetospheric Study, edited by K. Knott and B. Bay-rick, D. Reidel, Norwell, Mass, 1976, p. 345.
- Crooker N.U., J. Berchem and С. T. Russell, Cusp displacement at the magnetopause for large IMF By-component, J. Geophys. Res., 1987, V. 92, pp.13 467−13 471.
- Delcourt D. C., Martin Jr. R.F., Alem F. A simple model of magnetic moment scattering in a field reversal, Geophys. Res. Lett., 1994, V. 21, pp. 1543−1546.
- Delcourt D. С., Т. E. Moore, J. A. Sauvaud, C. R. Chappell, Nonadiabatic transport features in the outer cusp region, J. Geophys. Res., 1992, V. 97, pp.16 833−16 842.
- Delcourt D.C., J. A. Sauvaud, R. F. Martin and Т. E. Moore, Gyrophase effects in the centrifugal impulse model of particle motion in the magnetotail. J. Geophys. Res., 1995, V.100, pp. 17 211−17 220.
- Delcourt D.C., J. A. Sauvaud, R. F. Martin and Т. E. Moore, On the nonadiabatic precipitation of ions from the near-Earth plasma sheet, J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 17 409−17 418.
- Donovan E.F., B.J. Jackel, I. Voronkov, T. Sotirelis, F. Creutzberg, N. A. Nicholson, Ground-based optical determination of the b2i boundary: a basis for an optical MT-index, J. Geophys. Res., 2003, V. 108, pp. 1115−1126.
- Dubyagin S.V., Sergeev V.A., Kubyshkina M.V., On the remote sensing of plasma sheet from low-altitude spacecraft, J. Atmos. Sol.-Terr. Phys., 2002, V. 64, pp. 567−572
- Erlandson R.E., L. J. Zanetti, T. A. Potemra, M. Andre, L. Matson, Observation of electromagnetic ion cyclotron waves and hot plasma in the polar cusp, J. Geophys. Res., 1988, V. 15, pp. 421−424
- Evans L.C. and Stone, E.C. Electron polar cap and the boundary of open geomagnetic field lines, J. Geophis. Res., 1972, V. 77, pp. 5580−5584
- Fairfield D.H., Jones J., Variability of the tail lobe field strength, J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 7785−7791.
- Fritz Т.A., Study of the high-latitude outer-zone boundary region for > 40 keV electrons with satellite Injun 3, J. Geophys. Res., 1970, V. 75, p. 5387.
- Gvozdevsky В. В., and V. A. Sergeev, Scattering in the current sheet as a possible mechanism of auroral particle precipitation, Geomagn. Aeron., Engl. Transl., 1995, V. 35, p. 277.
- Gvozdevsky В. В., V. A. Sergeev, and K. Mursula, Long lasting energetic proton precipitation in the inner magnetosphere after substorms, J. Geophys. Res., 1997, V. 102, p. 29 333.
- Hauge R., F. Soraas, Precipitation of>l 15 keV protons in the evening., Planet Space Sci., 1975, V. 23, pp. 1141−1154.
- Hill V. J., D. S. Evans, and H. H. Sauer, TIROS/NOAA satellites space environment monitor. Archive tape documentation. NOAA technical memorandum ERL SEL-71. Boulder, Colorado, 1985.
- Holzworth, R.H., С. I. Meng, Avroral boundary variations and the IMF, Planet Space Sci., 1984, V. 32, pp. 25−29 .
- Imhof W.L., Chenette, D.L. and Gaines E.E., Characteristics of electrons at the trapping boundary of the radiation belt, L-dependent energy threshold for isotropy at the midnight trapping boundary, J. Geophys. Res., 1997, V. 102, pp 95−104.
- Kaufmann R.L., D. J. Larson, P. Beidl and C. Lu, Mapping and energization in the magnetotail, 1. Magnetospheric boundaries, J. Geophys. Res., 1993, V. 98, pp. 9307−9320.
- Kremser G., J. Woch, K. Mursula, P. Tanskanen, B. Wilken, R. Lundin, Origin of energetic ions in the polar cusp inferred from ion composition measurements by the Viking satellite, Ann. Geophysicae, 1995, V. 13, pp. 595−607.
- Kubyshkina M.V., Sergeev V. A, Hybrid Input Algorithm: an event-oriented magnetospheric model, J. Geophys. Res., 1999, V. 104, pp.24 977−24 993.
- Lui A. T. Y., H. E. Spence, and D. P. Stern, Empirical modelling of the quiet time nightside magnetosphere, J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 151−157.
- Lundblad J. A., F. Soraas and K. Aarsnes, Substorm morphology of >100 keV protons, Planet Space Sci., 1979, V. 27, pp. 841−865.
- Lvova E.A., Sergeev V.A., Bagautdinova G.R., Statistical study of the proton isotropy boundary, Annales Geophysicae, 2005, in press
- Lvova E.A., Sergeev V.A., Criterion for isotropy boundary in the Tsyganenkoth2001 model, Proceedings of the 5 International Conference «Problems of Geocosmos», St.-Petersburg, 2004
- Lyons L.R., D.J.Williams, Quantitative aspects of magnetoshperic physics, (pages from Russian edition), D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Holland, 1984, pp 100−109.
- Lyons L.R., G. Lu, O. de Beaujardiere, F.J.Rich, Synoptic maps of polar caps for stable IMF intervals during January 1992 GEM campaign, J. Geophys. Res., 1996, V. 101, p. 27 283−27 299.
- Lyons, L. R., and T. W. Speiser, Evidence for current sheet acceleration in the geomagnetic tail, J. Geophys. Res., 1982, V. 87, p. 2276.
- Lyons, L. R., M. Schulz, D. C. Pridmore-Brown, J. L. Roeder, LLBL near noon: an open field line model, J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 17 367−17 377.
- Newell P. T, Sergeev V. A., Bikkuzina G. R., and Wing S., Characterizing the state of the magnetosphere: Testing the ion precipitation maxima latitude (b2i) and the ion isotropy boundary, J. Geophys. Res., 1998, V. 103, pp. 4739−4745
- Newell P. Т., and С. I. Meng, Dipole tilt angle effects on the latitude of the cusp and cleft/LLBL, J. Geophys. Res., 1989, V. 94, pp. 6949−6953.
- Newell P. Т., С. I. Meng, D. G. Sibeck and R. P. Lepping, Some low-altitude cusp dependencies on the interplanetary magnetic field, J. Geophys. Res., 1989, V. 94, pp. 8921−8927.
- Newell P. Т., Y. I. Feldstein, Y. I. Galperin, and C.-I. Meng, The morphology of nightside precipitation, J. Geophys. Res., 1996, V. 101, p. 10 737−10 748.
- Newell P.T., С. I. Meng, Ionospheric projections of magnetospheric regions under low and high solar pressure conditions, J. Geophys. Res., 1993, V.98, p.7727.
- Newell P.T., С. I. Meng, Open and closed low latitude boundary layer, NATO ASI series, 1998
- Newell P.T., D. G. Sibeck, С. I. Meng, Penetration of the IMF By and magnetosheath plasma into the magnetosphere, J. Geophys. Res., 1995, V. 100, pp. 235−243.
- Newell P.T., D. Xu, С. I. Meng, M. G. Kivelson, The dynamic polar cap: a unifying approach, J. Geophys. Res., 1997, V. 102, p. 127.
- Roeder J. L. and L. R. Lyons, Energetic and magnetosheath energy particle signatures of the LLBL at low altitude near noon, J. Geophys. Res., 1992, V. 97, pp. 13 817−13 828.
- Sergeev V.A. and Bosinger, Т., Particle dispersion at the night side boundary of the polar cap, J. Geophys. Res., 1993, V. 98, pp. 233−241
- Sergeev V.A., В. B. Gvozdevsky, MT-index ~ a possible new index to characterize the magnetic configuration of magnetotail, Ann. Geophysicae, 1995, V. 13, pp.1093−1103.
- Sergeev V.A., Energetic particles as tracers of magnetospheric configurations, Adv. Space Res., 1996, V. 18, pp. 161−170.
- Sergeev V.A., G. R. Bikkuzina, P. T. Newell, Dayside isotropic precipitation of energetic protons, Annales Geophysicae, 1997, V. 15, pp.1233−1245.
- Sergeev V.A., M. Malkov, K. Mursula, Testing the isotropic boundary algorithm method to evaluate the magnetic field configuration in the tail, J. Geophys. Res., 1993, V. 98, pp. 7609−7620.
- Sergeev V.A., Polar cap and cusp boundaries at day and night, J. Geomag. Geoelectr., 1990, V. 42, pp. 683−695.
- Sergeev V.A., Tsyganenko N.A., Energetic particle losses and trapping boundaries as deduced from calculations with a realistic magnetic field model, Planet. Space Sci., 1982, V. 30, pp. 999−1006
- Shinohara I., S. Kokubun, Statistical propetries of particle precipitation in the polar cap during of northard IMF, J. Geophis. Res., 1996, V. 101, pp. 69−82.
- Shukhtina M.A., Dmitrieva N.P., Sergeev V.A., Quantitative magnetotail characteristics of different magnetospheric states, Annales Geophysicae, 2004, V. 22, pp. 1019−1032.
- Sibeck, D.G., R.E.Lopez and E.C.Roelof, Solar wind control of the magnetopause shape, location and motion, J. Geophys. Res., 1991, V. 96, pp.5489−5495
- Troshichev O.A., Shishkina E.M., Meng C.I., Newell P.T., Identification of the poleward boundary of the auroral oval using characteristics of ion precipitations, J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp.5035−5046.
- Tsyganenko N.A., A magnetospheric magnetic field model with a warped tail current sheet, Planet. Space Sci., 1989, V. 37, pp. 5−20.
- Tsyganenko N.A., A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry, J. Geophys. Res., 2002, V. 107, 8, 10.1029/2001JA000219
- Tsyganenko N.A., D.P.Stern, Modelling the global magnetic field of the large-scale Birkeland current systems, J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 2 718 727 198
- Tsyganenko N.A., Effects of the solar wind conditions on the global magnetospheric configuration as deduced from data-based field models, ICS-3, 1996, pp. 181−185
- Tsyganenko N.A., Modelling the Earth’s magnetospheric magnetic field confined within a realistic magnetopause, J. Geophys. Res., 1995, V. 100, pp.5599−5612.
- Tsyganenko N.A., Pitch-angle scattering of energetic particles in the current sheet of the magnetospheric tail and stationary distribution functions, 1982, Planet. Space Sci., V. 30, pp. 433−437.
- Tsyganenko N.A., Singer H. J., Casper J.C., Storm-time distortion of the inner magnetosphere: How severe can it get?, J. Geophys. Res., 2003, V., pp.
- Wing S., Newell P.T., Central plasma sheet ion properties as inferred from ionospheric observations, J. Geophys. Res., 1998, V. 103, pp. 6785−6800.
- Yahnina T.A., Yahnin A.G., Kangas J., Manninen J., D.S. Evans D.S., Demekhov, Trakhtengerts V. Yu, Tromsen M.F., Reeves G. D., B.B. Gvozdevsky, Energetic particles counterparts for geomagnetic pulsations of Pel and IDPD types, 2003, V. 21, pp. 1−14.
- Yahnina T.A., Yahnin A.G., Kangas J., Manninen J., Proton precipitation related to Pel pulsations, Geoph. Res. Lett., 2000, V. 27, pp. 3575−3578.
- Young S.L., Denton R.E., Anderson B.J., Hudson M.K. (2002) Empirical model for p scattering caused by field line curvature in realistic magnetosphere, J. Geophys. Res., 2002, V. 107, pp. 1029−1038.
- Ильин В.Д., Ильина А. Н., Кузнецов С. Н., Стохастическая неустойчивость заряженных частиц в геомагнитной ловушке, Космические Исследования, 1986, Т. 24, стр. 88−96.
- Ильин В.Д., Ильина А. Н., О механизме неадиабатических потерь в дипольной ловушке, ЖЭТФ, 1978, Т. 75, стр. 518−524.
- Кузнецов С.Н., Рыбаков А.Ю., Условия сильного высыпания энергичных частиц вблизи границы замкнутых дрейфовых оболочек в магнитосфере
- Земли, описываемой моделью магнитосферы 'Цыганенко-89', Геомагнетизм и аэрономия, 2003, Т. 43, стр. 315−320.
- Лазутин JT.JI., Рентгеновское излучение авроральных электронов и динамика магнитосферы, Ленинград, Издательство «Наука», 1979.
- Лайонс Л., Д. Уильяме, Физика магнитосферы, Москва, Издательство «Мир», 1987.
- Сергеев В.А., Кузнецов С. Н., Гоцелюк Ю. В., Динамика структуры высокоширотной магнитосферы по данным о солнечных электронах, Геомагнетизм и аэрономия, 1987, Т. 27, стр. 440−447.
- Сергеев В.А., Мальков М. В., О возможности дистанционного зондирования магнитной конфигурации ночной магнитосферы, Геомагнетизм и аэрономия, 1992, Т. 32, стр. 113−118.
- Сергеев В.А., Мальков М. В., О диагностике магнитной конфигурации плазменного слоя по измерениям энергичных электронов над ионосферой, Геомагнетизм и аэрономия, 1988, Т. 28,4, стр. 649−654.
- Фельдштейн Я.И., Гальперин Ю. И., Структура авроральных вторжений в ночном секторе магнитосферы, Космические исследования, 1996, Т. 34, стр. 227−247.