О согласованной динамике магнитного поля и потоков релятивистских электронов в области геостационарной орбиты

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования динамики магнитного поля и потоков электронов внешнего радиационного пояса Земли с энергией >2 МэВ по данным геостационарного спутника GOES-15 в течение достаточно длительного (16.X.2016–16.II.2017) периода умеренной и слабой геомагнитной активности, вызванной приходом к Земле череды высокоскоростных потоков солнечного ветра. Основные вариации потока электронов в области геостационарной орбиты вызваны перемещением, замедлением и ускорением частиц внешнего радиационного пояса Земли под воздействием геомагнитной активности. Результаты сравнительного анализа вариаций потоков электронов и компонент магнитосферного поля свидетельствуют о преимущественном влиянии величины и структуры магнитосферного поля на динамику потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса. Изменения в компонентах магнитосферного магнитного поля и в потоках электронов – составные части единого процесса, происходящего вместе с изменениями магнитосферы как единого целого.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Власова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nav19iv@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

В. В. Калегаев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: nav19iv@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Физический факультет

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ohtani S.I. Magnetospheric current systems. Book Series: Geophys. Monograph Series. 2000. V. 118. 401 p.
  2. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Kalegaev V.V. et al. Magnetic storms and magnetotail currents // J. Geophys. Res. Space Physics. 1996. V. 101. Iss. A4. P. 7737–7747. https://doi.org/10.1029/95JA03509
  3. Вернов С.Н., Кузнецов С.Н., Логачев Ю.И. и др. Радиальная диффузия электронов с энергией больше 100 кэВ во внешнем радиационном поясе // Геомагнетизм и аэрономия. 1968. Т. 8. № 3. С. 401–411.
  4. Reeves G.D., McAdams K.L., Friedel R.H.W. et al. Acceleration and loss of relativistic electrons during geomagnetic storms // Geophys. Res. Letters. 2003. V. 30. Iss. 10. P. 1529–1564. https://doi.org/10.1029/2002GL016513
  5. Moya P.S., Pinto V.A., Sibeck D.G. et al. On the effect of geomagnetic storms on relativistic electrons in the outer radiation belt: Van Allen Probes observations // J. Geophys. Res. Space Physics. 2017. V. 122. P. 11.100–11.108. https://doi.org/10.1002/2017JA024735
  6. McIlwain C.E. Ring current effects on trapped particles // J. Geophys. Res. 1966. V. 71. Iss. 15. P. 3623–3628. https://doi.org/10.1029/JZ071i015p03623
  7. Тверской Б.А. Динамика радиационных поясов Земли. М.: Наука, 1968. 224 с. (Основы теоретической космофизики. Избранные труды. М.: УРСС, 2004. 336 с.)
  8. Shprits Y.Y., Subbotin D.A., Meredith N.P. et al. Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt II: local acceleration and losses // J. Atmospheric Solar-Terrestrial Physics. 2008. V. 70. P. 1694–1713. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.06.014
  9. Xiao F., Yang C, He Z. et al. Chorus acceleration of radiation belt relativistic electrons during March 2013 geomagnetic storm // J. Geophys. Res. Space Physics. 2014. V. 119. P. 3325–3332. https://doi.org/10.1002/2014JA019822
  10. Zhang K., Li X., Schiller Q. et al. Detailed characteristics of radiation belt electrons revealed by CSSWE/REPTile measurements: Geomagnetic activity response and precipitation observation // J. Geophys. Res. Space Physics. 2017. V. 122. Iss. 5. P. 8434–8445. https://doi.org/10.1002/2017JA024309
  11. Tverskoy B.A. Main mechanisms in the formation of the Earth’s radiation belts // Reviews of Geophysics. 1969. V. 7. Iss. 1–2. C. 219–231. https://doi.org/10.1029/RG007i001p00219
  12. Parker E.N. Geomagnetic fluctuations and the form of the outer zone of the Van Allen radiation belt // J. Geophys. Res. 1960. V. 65. Iss. 10. P. 3117–3130. https://doi.org/10.1029/JZ065i010p03117
  13. Тверская Л.В., Балашов С.В., Веденькин Н.Н. и др. Внешний радиационный пояс релятивистских электронов в минимуме 23-го цикла солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52. № 6. С. 779–784.
  14. Павлов Н.Н., Тверская Л.В., Тверской Б.А., Чучков Е.А. Вариации энергичных частиц радиационных поясов во время сильной магнитной бури 24–26 марта 1991 года // Геомагнетизм и аэрономия. 1993. Т. 33. № 6. C. 41–45.
  15. Тверская Л.В. О границе инжекции электронов в магнитосферу Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т. 26. С. 864–865.
  16. Тверской Б.А. Механизм формирования структуры кольцевого тока магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 5. С. 29–34.
  17. Baker D.N., Erickson P.J., Fennell J.F. et al. Space Weather Effects in the Earth’s Radiation Belts // Space Sci. Rev. 2018. V. 214. Iss. 17. https://doi.org/10.1007/s11214–017–0452–7
  18. Horne R.B., Thorne R.M., Glauert S.A. et al. Timescale for radiation belt electron acceleration by whistler mode chorus waves // J. Geophys. Res. Space Physics. 2005. V. 110. Art. ID. A03225. https://doi.org/10.1029/2004JA010811
  19. Демехов А.Г., Трахтенгерц В.Ю., Райкрофт М. и др. Ускорение электронов в магнитосфере свистовыми волнами переменной частоты // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 6. С. 711–716.
  20. Ukhorskiy A.Y., Anderson B.J., Brandt P.C. et al. Storm time evolution of the outer radiation belt: Transport and losses // J. Geophys. Res. Space Physics. 2006. V. 111. Art. ID. A11S03. https://doi.org/10.1029/2006JA011690
  21. Turner D.L., Shprits Y., Hartinger M. et al. Explaining sudden losses of outer radiation belt electrons during geomagnetic storms // Nature Physics. 2012. V. 8. P. 208–212. https://doi.org/10.1038/nphys2185
  22. Baker D.N., McPherron R.L., Cayton T.E., Kebesadel R.W. Linear prediction filter analysis of relativistic electron properties at 6.6 RE // J. Geophys. Res. Space Physics. 1990. V. 95. Iss. A9. P. 15133–15140. https://doi.org/10.1029/JA095iA09p15133
  23. Kalegaev V., Kaportseva K., Myagkova I. et al. Medium-term prediction of the fluence of relativistic electrons in geostationary orbit using solar wind streams forecast based on solar observations // Advances in Space Research. 2023. V. 72. Iss. 12. P. 5376–5390. https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.08.033
  24. Власова Н.А., Калегаев В.В., Назарков И.С. Динамика потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса во время геомагнитных возмущений разной интенсивности // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 3. С. 316–326. https://doi.org/10.31857/S0016794021030184
  25. Vernov S.N., Gorchakov E.V., Kuznetsov S.N. et al. Particle Fluxes in the Outer Geomagnetic Field // Reviews of Geophysics. 1969. V. 7. Iss. 1–2. P. 257–280. https://doi.org/10.1029/RG007i001p00257
  26. Paulikas G.A., Blake J.B. Effects of the solar wind on magnetospheric dynamics: Energetic electrons at the synchronous orbit, in Quantitative Modeling of Magnetospheric Processes // Book Series: Geophysical Monograph Series 1979. V. 21. P. 180–186. https://doi.org/10.1029/GM021p0180
  27. Blake J.B., Baker D.N., Turner N. et al. Correlation of changes in the outer-zone relativistic electron population with upstream solar wind and magnetic field measurements. // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24. Iss. 8. P. 927–929. https://doi.org/10.1029/97GL00859
  28. Chen Z., Su Z., He Z. et al. A rapid localized deceleration of Earth’s radiation belt relativistic electrons driven by storm proton injection // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. Art. ID. e2022GL098810. https://doi.org/10.1029/2022GL098810
  29. Kropotkin A.P. Relativistic electron transport processes associated with magnetospheric substorms // Radiation Measurements. 1996. V. 26. Iss. 3. P. 343–346. https://doi.org/10.1016/1350-4487(96)00009-1
  30. Кропоткин А.П. Об ускорении электронов внешнего радиационного пояса локальными электрическими полями // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 4. С. 411–417. https://doi.org/10.31857/S0016794021030093
  31. Kim H.-J., Lee D.-Y., Wolf R. et al. Rapid injections of MeV electrons and extremely fast step-like outer radiation belt enhancements // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48. Art. ID. e2021GL093151. https://doi.org/10.1029/2021GL093151
  32. Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Антонова Е.Е. и др. Анализ ускорения релятивистских электронов для интервала с магнитной бурей и без нее в мае–июне 2017 года // Physics of Auroral Phenomena. Proc. XLV Annual Seminar. Apatity. 2022. P. 28–31. https://doi.org/10.51981/2588–0039.2022.45.006
  33. Тверская Л.В. Диагностика магнитосферы по релятивистским электронам внешнего пояса и проникновению солнечных протонов (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51. № 1. С. 8–24.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Временные профили скорости – Vsw и плотности – ρsw солнечного ветра (а) и Bz-компоненты межпланетного магнитного поля (б) по данным КА ACE, Dst-вариации (в), потока электронов с E > 2 МэВ (г) по данным ИСЗ GOES-15 (16.X.2016–16.II.2017).

Скачать (369KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Временные профили потока электронов и параметров: скорости солнечного ветра (а); Dst-вариации (б); усредненной величины модуля магнитного поля (в) 16.X.2016–16.II.2017.

Скачать (439KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Временные профили Hp- и He-компонент магнитного поля по данным ИСЗ GOES-15 (а) и потока электронов и усредненной величины He-компоненты магнитного поля (б) 16.X.2016–16.II.2017.

Скачать (252KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Временные профили потока электронов (а), Hp- (б) и He-компонент (в) магнитного поля и AL-индекса (г) 17.XI – 07.XII.2016.

Скачать (227KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Временные профили Dst-вариации (а), AL-индекса (б), потока электронов и AE-индекса (в) 16.X.2016–16.II.2017.

Скачать (338KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024