[ Направление 6. МАГНИТОСФЕРА
Проект 6.1. РОЛЬ ПЛАЗМЕННЫХ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРОБЛЕМЕ
ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР МАГНИТОСФЕРА - ИОНОСФЕРА ЗЕМЛИ
Руководитель Похотелов О.А. (ИФЗ РАН)
Динамические волновые процессы в системе солнечный ветер-магнитосфера Земли
На основе данных обс. Соданкюля было обнаружено большое число разнообразных,
неизвестных ранее, типов квазипериодических ОНЧ излучений. Излучения наблюдались в
магнитоспокойных условиях (Кр=0) вблизи зимнего солнцестояния. Было зарегистрировано, по крайней мере, 5 различных событий, отличающихся от типичных квазипериодических ОНЧ излучений, наблюдаемых в дневные часы с квазипериодом в 30-60 секунд. Одним из таких типов ОНЧ излучений были ночные квазипериодические всплески с очень большим периодом повторения отдельных дискретных сигналов в полосе 1.5-3.5 кГц. Период повторения уменьшался со временем от ~700 до ~60 секунд.
Развитие геомагнитной суббури резко, скачком изменило период повторения ОНЧ сигналов. Высказано предположение, что генерацию такого типа ОНЧ волн можно интерпретировать как развитие собственных колебаний циклотронной неустойчивости радиационных поясов Земли в магнитосферном мазере.
Исследован случай нетипичного события (3 апреля 2011г.), когда одновременно наблюдались ОНЧ хоры на частотах ниже 3 кГц и квазипериодические ОНЧ излучения в полосе 4–6 кГц, которые представляли собой отдельные короткие (порядка 20 с) всплески шипений.
Статьи по проекту Nekrasov A. and Feygin F., Nonlinear plasma density modification by the ponderomotive force of ULF pulsations at the dayside magnetosphere, Astrophys. Space Sci., v. 341, N 2, 225Nekrasov A. and Feygin F., Contribution of heavy ions to ponderomotive forces due to ion cyclotron waves. Astrophys. Space Sci., 2012 (in press).
Некрасов А. К., Фейгин Ф. З., Влияние геомагнитных пульсаций на нелинейное изменение плотности плазмы в магнитосфере Земли, Геомагнетизм и Аэрономия, (in press), 2012.
Похотелов О. А., Онищенко О. Г., Особенности квазилинейной динамики диамагнитной неустойчивости космической плазмы, Геофизические исследования, (в печати), выпуск 4, Manninen J., Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Bespalov P.A., Kozlovsky A.E.. Nontypical ground-based quasi-periodic VLF emissions observed at L =5.3 under quiet geomagnetic conditions at night, J. Atmosph. Sol.-Terr. Phys, 2012 (in press).
Проект 6.2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГЕНЕРАЦИИ ВИХРЕЙ И
ЗОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР В МЕЛКОМАСШТАБНОЙ ТУРБУЛЕНТНОЙ
ПЛАЗМЕ МАГНИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
Руководитель Онищенко О.Г. (ИФЗ РАН, ИКИ РАН) Генерация крупномасштабных вихревых структур и зональных течений в турбулентной магнитосфере Исследована стабилизация Рэлей-Тэйлоровской (РТ) неустойчивости эффектами конечного ларморовского радиуса ионов в плазме c криволинейным магнитным полем. Исследовано выражение для инкремента РТ неустойчивости. Для корректного описания РТ неустойчивости желобковых волн с произвольным пространственным масштабом использовано кинетическое описание. Показано, что возмущения с характерным масштабом порядка ларморовского радиуса ионов вносят существенный вклад в инкремент неустойчивости и модифицируют известные классические условия стабилизации. Выведено условие, связывающее конечное отношение характерного масштаба неоднородности плазмы к радиусу кривизны магнитного поля, при котором отсутствует стабилизация неустойчивости желобковых волн.Статьи по проекту Онищенко О.Г., Похотелов О.А. Стабилизация магнитной Рэлей-Тейлоровской неустойчивости: Кинетическая теория // Геомагнетизм и аэрономия (статья принята в печать), 2012.
Chmyrev V., Smith A., Kataria D., Nesterov B., Owen C., Sammonds P., Sorokin V., Vallianatos F. Detection and Monitoring of Earthquake Precursors: TwinSat, a Russia-UK Satellite Project // Planetary and Space Science, (2012, in press).
Доклады по проекту Onishchenko O. G., Pokhotelov O. A., Balikhin M. A. Vortices of the internal gravity waves in Earth’s atmosphere/ionosphere with zonal winds // Workshop on “Large-scale vortices and zonal winds in planetary atmospheres/ionospheres: Theory v/s observations”, Sept. 17-21, 2012, International Space Science Institute (ISSI), Bern, Switzerland.
Онищенко О. Г., Похотелов О. А., Астафьева Н. М. Конвективные ячейки в неустойчиво стратифицированной атмосфере, 10-я Всерос. Откр. Конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2012г.
Проект 6.3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПОТОКОВ И СТРУКТУР СОЛНЕЧНОГО
ВЕТРА НА ДИНАМИКУ АВРОРАЛЬНОГО ОВАЛА И РАЗВИТИЕ
СУББУРЕВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
Руководитель Дэспирак И.В. (ПГИ КНЦ РАН) На основе статистической эмпирической модели ПГИ, разработанной по данным спутников DMSP, построена планетарная картина авроральных высыпаний во время рекуррентного потока солнечного ветра 19-22 февраля 2006 года. Показано, что для бури связанной с рекуррентным потоком, наблюдается симметрия в расширении зон структурированных высыпаний аврорального овала (AOP) и диффузной авроральной зоны (DAZ) по линии полночь-полдень и отсутствует асимметрия утро-вечер, характерная для бури, вызванной магнитным облаком.По данным спутников Polar и Geotail показано, что во время наблюдения авроральных возмущений необычной формы в ионосфере в магнитосферном хвосте наблюдались некоторые типичные признаки суббури. Наблюдение типичных признаков суббури быстрые потоки плазмы, связанные с процессом пересоединения (обращение направления быстрых потоков – от Земли/ к Земле) и быстрое уменьшение общего давления, которое следовало за интервалом увеличения общего давления, - свидетельствует о том, что подобные авроральные возмущения можно отнести к суббуревым возмущениям.
Статьи по проекту:
Despirak I.V, A.A Lubchich, R. Koleva. Substorms associated with the fronts of streams in the solar wind. Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". - Apatity:
Kola Science Center RAS. 2012. P. 17-20.
Yagodkina O.I, I.V. Despirak. Spatial distribution of the auroral precipitation during recurrent stream on 19-22 February 2006. Proceedings of 9th International Conference “Problems of Geocosmos”, St.Petersburg, 8-12 October, 2012 (отправлена).
Despirak I.V, A.A. Liubchich, R. Koleva. Magnetotail signatures of substorms associated with different streams in the solar wind. Proceedings of 9th International Conference “Problems of Geocosmos”, St.Petersburg, 8-12 October, 2012 (отправлена).
Yagodkina O.I, I.V. Despirak. Dynamics of the auroral precipitation zones during recurrent stream of solar wind. Proceedings of 8th Scientific Conference with International Participation "Space Ecology Safety", Sofia, Bulgaria, December 4-6, 2012 (подготовлена).
Despirak I.V., A.A. Liubchich, R. Koleva. Magnetotail signatures of substorms associated with Sheath and CIR regions in the solar wind. Proceedings of 8th Scientific Conference with International Participation "Space Ecology Safety", Sofia, Bulgaria, 4-6 December, (подготовлена).
Доклады по проекту Despirak I.V., A.A. Lubchich, R. Koleva. Auroral disturbances associated with Sheath and CIR regions in the solar wind // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. 2012. Apatity.P.14.
Yagodkina O.I, I.V. Despirak. Dynamics of the auroral precipitation zones during solar wind recurrent streams. Fouth workshop “Solar influences on the magnetosphere, ionosphere and atmosphere”, Sozopol, Bulgaria, June 4-8, 2012.http://www.stil.bas.bg/WSsozopol/2012Sozopol/Sozopol_2012_Yagodkina.pps Despirak I.V., A.A. Lubchich, R. Koleva. Magnetic reconnection site in the magnetotail during different solar wind streams. Fourth Workshop" Solar influences on the magnetosphere, ionosphere and atmosphere" Sozopol, Bulgaria, June 4-8, 2012. http://www.stil.bas.bg/WSsozopol/2012Sozopol/Sozopol_2012_Despirak.pps Despirak I.V., Lubchich A.A, Koleva R. Are the auroral disturbances evoked by the fronts of high-speed solar wind streams substorms? 39th COSPAR Scientic Assembly, Mysore, India, July 14-22, 2012.
Yagodkina O.I, I.V. Despirak. Dynamics of the auroral precipitation zones during solar wind recurrent streams. // 9 th International Conference “PROBLEMS OF GEOCOSMOS" St.
Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012. P.246.
Despirak I.V., A.A. Liubchich, R. Koleva. Magnetic reconnection site in the magnetotail during different solar wind streams. // 9th International Conference “PROBLEMS OF GEOCOSMOS" St. Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012.
P.161.
Yagodkina O.I, I.V. Despirak. Dynamics of the auroral precipitation zones during recurrent stream of solar wind. 8th Scientific Conference with International Participation "Space Ecology Safety", Sofia, Bulgaria, December 4-6, 2012.
Despirak I.V., A.A. Lubchich, R. Koleva. Magnetotail signatures of substorms associated with Sheath and CIR regions in the solar wind. 8th Scientific Conference with International Participation "Space Ecology Safety", Sofia, Bulgaria, 4-6 December 4-6, 2012.
Проект 6.4. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ МАГНИТОСФЕРЫ И ИОНОСФЕРЫ В
ПЕРИОДЫ МАГНИТНЫХ БУРЬ И МАГНИТОСФЕРНЫХ СУББУРЬ
Руководитель Воробьев В.Г. (ПГИ КНЦ РАН) По данным спутников DMSP F 6,7 изучены характеристики электронных и ионных высыпаний в утреннем (03-06 MLT) и вечернем секторах (15-18 MLT) в зависимости от уровня магнитной активности. Современные данные о скоростях возбуждения и гашении различных авроральных эмиссий использованы для расчета интенсивности аврорального свечения. С использованием Модели Авроральных Высыпаний (Auroral Precipitation Model, (АРМ), http://apm.pgia.ru/) получено планетарное распределение яркости основных авроральных эмиссий и полос в зависимости от уровня магнитной активности. Показано, что использование широтного положения дневных сияний в качестве входного параметра для модели APM позволяет проводить непрерывный мониторинг основных параметров состояния ионосферы и магнитосферы.Статьи по проекту Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V. Auroral precipitation model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies // Journal of Atmospheric and SolarTerrestrial Physics. 2012.
Yagodkina O.I., Vorobjev V.G.. Global distribution of auroral proton precipitation inferred from the DMSP data. Proceedings of 35th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”.
2012. P. 123-127.
Kirillov A.S., Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V.. Global distribution of auroral luminosity inferred from the Auroral Precipitation Model. Proceedings of 35th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”. 2012. P. 107-111.
Тезисы докладов по проекту Yagodkina O.I., Vorobjev V.G., Katkalov Yu.V. Global distribution of ion precipitation and height integrated ionospheric conductivities. The 9th International Сonference «Problem of Geocosmos». October 08-12, 2012. St. Peterburg, Russia. Book of Abstracts. 2012. P. 247.
Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V., Kirillov A.S. Global distribution of auroral luminosity inferred from the Auroral Precipitation Model. The 9th International Сonference «Problem of Geocosmos». October 08-12, 2012. St. Peterburg, Russia. Book of Abstracts. 2012.
P. 246.
Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V., Kirillov A.S. Monitoring of ionospheric and magnetospheric conditions from the Auroral Precipitation Model and dayside aurora observations. “Physics of auroral phenomena”. 35th Annual Seminar 28 Feb. - 2 Mar. 2012.
Abstracts. Apatity. PGI-12-01-128. 20012. P. 21.
Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V., Kirillov A.S. Global distribution of ionospheric conductivities and auroral luminosity inferred from the Auroral Precipitation Model.
“Physics of auroral phenomena”. 35th Annual Seminar 28 Feb. - 2 Mar. 2012. Abstracts.
Apatity. PGI-12-01-128. 20012 P. 20.
Проект 6.5. ВЫЯСНИТЬ, МОГУТ ЛИ ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ
КВАЗИЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ АЛЬВЕНОВСКОЙ
ТУРБУЛЕНТНОСТИ ГЕНЕРИРОВАТЬ ШИРОКОПОЛОСНЫЕ EIC ВОЛНЫ В
ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ ~10-20 ГЦ ДО 1-3 КГЦ ЗА СЧЁТ РАЗВИТИЯ IEDDНЕУСТОЙЧИВОСТИ
Руководитель Головчанская И.В., (ПГИ КНЦ РАН) Обнаружение и интерпретация двух составляющих широкополосных возмущений в высокоширотной верхней ионосфере Земли Впервые выделены две составляющие широкополосных возмущений электрических и магнитных полей в верхней ионосфере: альвеновская турбулентность (рис.1а), E и B поля которой имеют степенные спектры (сплошные линии на рис.1b,1d), и электростатический КНЧ шум (на рис.1d доминирует на частотах f > 64 Гц). Это противоречит известному объяснению широкополосных возмущений в терминах единой (инерционной альвеновской) моды. Предложена интерпретация альвеновской турбулентности как результата нелинейного взаимодействия когерентных альвеновских структур. Показано, что интенсивность развивающихся при этом продольных токов и электрических полей достаточна, чтобы дестабилизировать электростатический КНЧ шум в соответствии с теорией генерации электростатических ионно-циклотронных волн локализованными квазистатическими электрическими полями и продольными токами. Результат является важным для понимания волновых и нелинейных процессов в околоземной плазме.Статьи по проекту Головчанская И.В., Козелов Б.В., Дэспирак И.В. Исследование широкополосной ELF турбулентности по данным спутника FAST, Геомагнетизм и аэрономия, 52, №4, 501-509, 2012.
Golovchanskaya I.V., B.V. Kozelov, and I.V. Despirak, Seasonal asymmetry in the broadband ELF electric fields observed by the FAST satellite, (submitted to JASTPh, March, 2012).
Golovchanskaya I.V., O.V. Mingalev, B.V. Kozelov, M.N. Melnik, and I.V. Despirak, On the nature of electrostatic ELF noise associated with Alfvnic turbulence, (submitted to J.Geophys.Res., September, 2012).
Доклады по проекту Головчанская И.В., О.В. Мингалёв, М.Н. Мельник, Б.В. Козелов, Биркеландовский продольный ток как аттрактор когерентных альвеновских структур, 7-ая конференция ОФН “Физика плазмы в солнечной системе”, Москва, февраль 2012.
Golovchanskaya I.V., O.V. Mingalev, B.V. Kozelov, M.N. Melnik, and I.V. Despirak, Broadband electrostatic noise associated with Alfvnic turbulence, 35 International seminar “Physics of auroral phenomenon”, Apatity, 28 February-3 March, 2012.
Проект 6.6. АВРОРАЛЬНОЕ СТРУКТУРИРОВАНИЕ И ТУРБУЛЕНТНЫЕ
ЯВЛЕНИЯ В МАГНИТОСФЕРНО-ИОНОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЕ
Руководитель Козелов Б.В. (ПГИ КНЦ РАН) Проведена предварительная обработка и систематизация данных наземных наблюдений системой авроральных камер MAIN (Multiscale Aurora Imaging Network) за сезон 2011-2012 гг. Разработана программа для полуавтоматического определения высоты полярных сияний. Проведена лабораторная абсолютная калибровка камер.По данным спутника FAST показано, что в области масштабов 0.4-2км широкополосная ELF турбулентность характеризуется той же степенной зависимостью (~s) мощности флуктуаций электрического поля от масштаба s структуры, что и на масштабах >2 км, при этом = 2.2 ±0.3.
Показано, что наблюдаемый в авроральной зоне скейлинг во флуктуациях электрических полей и в авроральном свечении хорошо согласуется с оценками, полученными из условий протекания токов в структурированной ионосфере, характеризующейся фрактальным пространственным распределением педерсеновской и холловской проводимости.
Статьи по проекту Головчанская И. В., Б. В. Козелов, И. В. Дэспирак, Исследование широкополосной ELF турбулентности по данным спутника FAST, Геомагнетизм и аэрономия, 2012, том 52, № 4, с. 501–509.
Чернышов А.А., М.М. Могилевский, Б.В. Козелов, Фрактальный подход к описанию авроральной области, Физика плазмы. (отослана, 2012).
Kozelov B.V., S.V. Pilgaev, LP. Borovkov, V.E. Yurov. On triangulation by auroral cameras.
Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". - Apatity: Kola Science Center RAS. 2012. P. 41-44.
Козелов Б.В., О.В. Мингалёв, И.В. Головчанская, М.Н. Мельник. Пространственный скейлинг авроральных высыпаний: численное моделирование и сравнение с наблюдениями. Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". Apatity: Kola Science Center RAS. 2012. P. 56-58.
Доклады по проекту Козелов Б.В., Титова Е.Е., Юров В.Е., Боровков Л.П. Пространственно- временные характеристики пульсирующих форм полярных сияний: новые наблюдения и методы анализа. 7-я конференции «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов, С. 98, 2012.
Головчанская И.В., Мингалёв О.В., Мельник М.Н., Козелов Б.В. Продольный ток Биркеланда как аттрактор когерентных Альфвеновских структур: механизм усиления яркости и структурирования авроры. 7-я конференции «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов, С. 98, 2012.
Козелов Б.В., Головчанская И.В. Признаки обратного турбулентного каскада в во время активизаций полярных сияний. 7-я конференции «Физика плазмы в солнечной системе»
06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов, С. 98, 2012.
Kozelov B.V., I.V. Golovchanskaya Signatures of inverse turbulent cascade during auroral intensification // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, February-2 March 2012. Apatity.P.18. 2012.
Kozelov B.V., E.E.Titova, V.E.Yurov, L.P. Borovkov, S.V. Pilgaev. Spatio-temporal features of pulsating aurora: New observations and approaches // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. Apatity. P.35. 2012.
Chernyshov А.А., M.M. Mogilevsky, B.V. Kozelov. Application of nonlinear dynamics methods to study the auroral region // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. Apatity. P.47. 2012.
Kozelov B.V., S.V. Pilgaev, L.P. Borovkov, V.E.Yurov. On triangulation by auroral cameras.//Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February- March 2012. Apatity. P.50. 2012.
Козелов Б.В. Система авроральных камер MAIN: зимние наблюдения сезона 2011- и планы на будущее. Вторая научная конференция «базы данных, инструменты и информационные основы полярных геофизических исследований», 22-26 мая 2012 года, Троицк, ИЗМИРАН.
Козелов Б.В. Система авроральных камер MAIN: система сбора и доступа к данным наблюдений ночного неба. Всероссийская научно-практическая конференция, «современные проблемы физики, биофизики и инфокоммуникационных технологий», июнь 2012, Краснодар, Куб.ГУ, ФТФ.
Chernyshov A.A., M.M. Mogilevsky, B.V. Kozelov, Study the auroral region using nonlinear dynamics methods. 11th International Conference on Substorms, Lneburg, Germany, September 2-7, 2012.
Kozelov B.V. MAIN (Multiscale Aurora Imaging Network) auroral cameras: data access and analysis of events. // 9 th International Conference “Рroblems of geocosmos" St. Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012. P.190.
Проект 6.7. ГЕНЕРАЦИЯ ОНЧ ИЗЛУЧЕНИЙ ВО ВНУТРЕННЕЙ
МАГНИТОСФЕРЕ: СРАВНЕНИЕ С МОДЕЛЬЮ ЦИКЛОТРОННОГО МАЗЕРА
Руководитель Титова Е.Е. (ПГИ КНЦ РАН) По данным спутника CLUSTER проанализирован режим лампы обратной волны магнитосферного циклотронного мазера, способного генерировать ОНЧ хоровые излучения. Определены величины и распределения безразмерного параметра q, характеризующего превышение электронного потока над порогом возбуждения режима лампы обратной волны (ЛОВ). Полученные в эксперименте характерные значения параметра q 10 хорошо согласуются с результатами численного моделирования магнитосферной ЛОВ. Используя найденные величины q, была определена относительная высота ступеньки ~10-1 -10-2 на функции распределения электронов.По результатам наземных наблюдений квазипериодических (QP) эмиссий (Т = 1- мин) в авроральных широтах обнаружены регулярные изменения их периодов, связанные с субурями, а в динамических спектрах QP элементов выявлены периоды кратные временам канализированного распространения свистовых волн по магнитосферным траекториям.
По данным спутника DEMETER впервые зарегистрированы случаи прямой корреляции между QP излучениями и импульсными высыпаниями энергичных электронов с энергией > 70 кэВ. Поперечный размер проекции на высоты ионосферы области циклотронного взаимодействия оценен как 102 км, такой локализованный источник QP излучений и высыпаний согласуется с моделью проточного циклотронного мазера.
Выполненная триангуляция полярных сияний показала, что высота пульсирующих авроральных пятен ~ 100 км, что соответствуют энергиям высыпающихся электронов ~ кэВ и хорошо согласуется с энергиями циклотронного взаимодействия.
Статьи по проекту Titova, E., A. Demekhov, B. Kozelov, O. Santolik, E. Macusova, J.-L. Rauch, J.-G.
Trotignon, D. Gurnett, and J. Pickett, Properties of the magnetospheric backward wave oscillator inferred from CLUSTER measurements of VLF chorus elements, J. Geophys. Res., 117, A08210, doi:10.1029/2012JA017713, 2012.
Kozelov B.V., S.V. Pilgaev, LP. Borovkov, V.E. Yurov. On triangulation by auroral cameras.
Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". - Apatity: Kola Science Center RAS. 2012. P. 41-44.
Hayosh M., D. L. Pasmanik, A. G. Demekhov, O. Santolik, M. Parrot, E. E. Titova, Simultaneous observations of quasi-periodic ELF/VLF wave emissions and electron precipitation by DEMETER satellite, направлена в JGR.
Тезисы докладов по проекту Hayosh M., D. Pasmanik, A. Demekhov, O. Santolk, E. Titova, and M. Parrot, Simultaneous observations of quasi-periodic ELF/VLF wave emissions and energetic-electron precipitation by DEMETER, EGU General Assembly 2012, 22 – 27 April 2012 in Vienna, Austria, p.4582.
Titova, E., A. Demekhov, B. Kozelov, O. Santolik, E. Macusova, J.-L. Rauch, J.-G.
Trotignon, D. Gurnett, and J. Pickett (2012), Properties of the magnetospheric backward wave oscillator inferred from CLUSTER measurements of VLF chorus elements Problems of Geocosmos, 9-th International Conference Book of abstract, St. Petersburg, Р. 239.
Kozelov B.V. MAIN (Multiscale Aurora Imaging Network) auroral cameras: data access and analysis of events. // 9 th International Conference “PROBLEMS OF GEOCOSMOS" St.
Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012. P.190.
Титова Е.Е., Козелов Б.В., Демехов А.Г., Сантолик О., Мацушова Э., Рош Ж-Л., Тротиньон Ж-Г., Гарнет Д., Пикет Ж., Характеристики режима лампы обратной волны в магнитосферном циклотронном мазере, определенные из наблюдений на спутниках CLUSTER, 7-я конференция «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов стр 96, 2012.
Шкляр Д.Р., Ф. Иржичек, Ф. Немес, М. Парро, О. Сантолик, Л.Р.О. Стори, Е.Е. Титова, Я. Хум, Спектральные характеристики ионно-циклотронных волн, возбуждаемых молниевыми разрядами на низких широтах:наблюдения на спутнике demeter и численное моделирование. 7-я конференции «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов стр 98, 2012.
Козелов Б.В., Титова Е.Е., Юров В.Е., Боровков Л.П. Пространственно- временные характеристики пульсирующих форм полярных сияний: новые наблюдения и методы анализа. 7-я конференции «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов стр 98, 2012.
Титова Е. Е., Козелов Б.В., Демехов А.Г., Сантолик О., Мацушова Э., Рош Ж.-Л., Тротиньон Ж.-Г., Гарнет Д., Пикет Ж. Характеристики режима лампы обратной волны в магнитосферном циклотронном мазере, определенные из наблюдений на спутниках CLUSTER. 7-я конференции «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН, Москва, Сборник тезисов докладов стр 98, 2012.
Titova Е. B., Kozelov, A. Demekhov, O. Santolik, E. Macusova, J.-L. Rauch, J.- G.
Trotignon, D. Gurnett, and J. Pickett. Using VLF chorus elements observed by CLUSTER satellites for study of the backward wave oscillator in the magnetosphere // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. 2012. Apatity.
P.37.
Kozelov B.V., E.E.Titova, V.E.Yurov, L.P. Borovkov, S.V. Pilgaev. Spatio-temporal features of pulsating aurora: New observations and approaches // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. 2012. Apatity. P.35.
Проект 6.8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МЕЖДУ
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ И ВРЕМЕННОЙ ДИНАМИКОЙ ПУЛЬСИРУЮЩИХ
ПОЛЯРНЫХ СИЯНИЙ И ДИНАМИКОЙ ОБЛАСТИ ВЫХОДА ОНЧ
ИЗЛУЧЕНИЙ ИЗ ИОНОСФЕРЫ
Руководитель Черноус С.А. (ПГИ КНЦ РАН) В результате работ по проекту разработана, изготовлена, испытана и установлена на зимний период наблюдений в обсерватории «Ловозеро» аппаратура для диагностики области выхода ОНЧ излучений из ионосферы и локализации параметров пульсирующих полярных сияний в составе:1. Приемник ОНЧ излучения позволяющий определять углы прихода сигнала по данным регистрации трех компонент излучения в одной точке (обс. Ловозеро).
2. Оптическая камера полного неба использующая в качестве детектора ИМПАКТРОН (ПЗС камеру с электронным умножением PhotonMax), работающий в цифровом режиме со скоростью 10 кадров/сек.
3. Приведен пример регистрации и определения азимута прихода ОНЧ излучения.
Статья по проекту V.С. Roldugin, A.V.Roldugin, S.V. Pilgaev. Pc1-2 auroral pulsations (submitted to JGR), 2012.
Доклад по проекту Ivan Syniavskyi, Yuriy Ivanov, Sergey Chernouss and Fred Sigernes. Design and field testing of of the Fish-Eye lens for optical atmospheric observations. Astrophysics from Antarctica.
Proceedings IAU Symposium No. 288, 2012. M.G. Burton, X. Cui & N.F.H. Tothill, eds.c International Astronomical Union.
Проект 6.9. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ИОННО-ЦИКЛОТРОННОЙ
НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ОКОЛОЗЕМНОЙ ПЛАЗМЕ ПО ДАННЫМ
НАБЛЮДЕНИЙ ВЫСЫПАНИЙ ЭНЕРГИЧНЫХ ПРОТОНОВ И ПРОТОННЫХ
СИЯНИЙ
Руководитель Яхнин А.Г. (ПГИ КНЦ РАН) Проекции в экваториальную плоскость магнитосферы локализованных «пятен»протонного свечения, наблюдавшихся прибором FUV SI12 со спутника IMAGE, сопоставлены с положением плазмопаузы, определенным с помощью численного моделирования. Показано, что ионно-циклотронная неустойчивость, в результате которой происходит высыпание протонов, ответственных за протонное свечение, в большинстве событий развивается в окрестности плазмопаузы.
На основе анализа данных спутников Cluster, NOAA POES, и IMAGE показано, что в вечернем секторе экваториальной магнитосферы на краях неоднородности холодной плазмы, связанной с плазмосферным «плюмажем», происходит развитие циклотронной неустойчивости, приводящей к генерации электромагнитных ионно-циклотронных (ЭМИЦ) и КНЧ волн и, соответственно, высыпанию энергичных протонов и электронов.
С целью изучения механизма генерации геомагнитных колебаний убывающего периода (КУП) были проведены расчеты инкремента циклотронных волн, возбуждаемых при контакте дрейфующих в долготном направлении энергичных протонов, инжектированных во время суббури, с холодной плазмосферной плазмой. Показано, что модель взаимодействия ЭМИЦ волн с дрейфующим протонным облаком способна объяснить основные наблюдаемые характеристики КУП.
Список публикаций по теме со ссылками на Программу №22.
Статьи по проекту Yahnin A.G., T.A. Yahnina, H. Frey and V. Pierrard, Sub-oval proton aurora spots: Mapping relatively to the plasmapause, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2012.09.018.
Yuan, Z., Y. Xiong, D. Wang, M. Li, X. Deng, A. G. Yahnin, T. Raita, and J. Wang (2012), Characteristics of precipitating energetic ions/electrons associated with the wave-particle interaction in the plasmaspheric plume, J. Geophys. Res., 117, A08324, doi:10.1029/2012JA017783.
Яхнина Т.А., А.Г. Яхнин. Сопоставление широтного распределения интенсивности Рс и положения субавроральных пятен протонного сияния. Геомагнетизм и аэрономия, 2012, T. 52, № 5, с. 660–665.
Доклады по проекту Яхнина Т.А., А.Г. Яхнин. Протонные высыпания к экватору от изотропной границы во время геомагнитной бури. Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". - Apatity: Kola Science Center RAS. 2012. –P. 29-32.
Yahnin A.G., T.A. Yahnina, H. Frey, V. Pierrard. Mapping the proton aurora spots into the magnetosphere. Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". Apatity: Kola Science Center RAS. 2012. –P. 49-52.
Любчич А.А. Генерация колебаний убывающего периода облаком дрейфующих частиц.
Proceedings of XXXV Apatity seminar "Physics of auroral phenomena". - Apatity: Kola Science Center RAS. 2012. –P. 79-82.
Доклады на конференциях Yahnin A.G., T.A. Yahnina, Mapping the sub-oval proton aurora spots relatively to the plasmapause // Physics of auroral phenomena: Abstracts of the 35th Annual Seminar ( February- 2 March). –Preprint PGI 12-01-128. –Apatity: PGI KSC RAS. 2012. P.28.
Yahnina T.A., A.G. Yahnin, F.Soraas. Unusual sub-oval proton aurora occurred on 10 and November 2004: Image of plasmapause. // Physics of auroral phenomena: Abstracts of the 35th Annual Seminar (28 February- 2 March). –Preprint PGI 12-01-128. –Apatity: PGI KSC RAS.
2012. P.29.
Yahnina T.A., A.G. Yahnin, Dynamics of the localized precipitation of energetic protons during geomagnetic storm. // Physics of auroral phenomena: Abstracts of the 35th Annual Seminar (28 February- 2 March). –Preprint PGI 12-01-128. –Apatity: PGI KSC RAS. 2012.
P.21.
Яхнин А.Г., Т.А. Яхнина. Проектирование в магнитосферу протонных сияний, наблюдающихся к экватору от овала. 7-я конференция «Физика плазмы в солнечной системе». 06-10 февраля 2012 г., ИКИ РАН. Сборник тезисов докладов. С. 99.
Яхнина Т.А., А.Г. Яхнин, Ф. Сораас. Протонные сияния к экватору от овала:
визуализация плазмопаузы. 7-я конференция «Физика плазмы в солнечной системе». 06февраля 2012 г., ИКИ РАН. Сборник тезисов докладов. С. Yahnin A., T.A. Yahnina, Sub-oval proton aurora spots: Mapping relatively to plasmapause.
9 International conference “Problems of Geocosmos”, 8-12 October, 2012, St.Petersburg. Book of abstracts. P. Yahnin А., T. Yahnina, T. Popova H. Frey, V. Pierrard. Location of the ion-cyclotron instability region relatively to plasmapause during magnetospheric compressions. 9th International conference “Problems of Geocosmos”, 8-12 October, 2012, St.Petersburg. Book of abstracts. P.249.
Yahnin A., T. Yahnina, F. Soraas. Unusual sub-oval proton aurora occurred on 10 and November 2004: Image of plasmapause. 9th International conference “Problems of Geocosmos”, 8-12 October, 2012, St.Petersburg. Book of abstracts. P.250.
Yahnina T.A. and A.G. Yahnin. Dynamics of the localized precipitation of energetic protons during geomagnetic storm. 9th International conference “Problems of Geocosmos”, 8-12 October, 2012, St.Petersburg. Book of abstracts. P.250.
Yahnina T.A. and A.G. Yahnin. Long-lasting proton aurora on the dayside. 9th International conference “Problems of Geocosmos”, 8-12 October, 2012, St.Petersburg. Book of abstracts.
P.251.
Проект 6.10. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССОВ ВО
ВРЕМЯ МАГНИТОСФЕРНОЙ СУББУРИ ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ
ПОЛЯРНЫХ СИЯНИЙ И СПУТНИКОВ THEMIS
Руководитель Корнилов И.А. (ПГИ КНЦ РАН) 1. Обнаружена связь между кратковременными дрейфующими к экватору структурами во время взрывной фазы суббури и инжекциями энергичных частиц на геостационарных орбитах, свидетельствующая о том, что наблюдение авроральных структур можно использовать для определения глубины проникновения потоков ускоренной плазмы во внутреннюю магнитосферу.2. Проанализирована тонкая структура свечений в области движущихся навстречу активизаций сияний на приполюсной границе и суббуревых активизаций на южной границе аврорального овала. Обнаружен принципиально новый факт: проникновение дрейфующих к экватору северных структур через активные, распространяющиеся на север авроральные формы брейкапа.
3. Проведен детальный анализ энергетических спектров электронов и протонов по данным спутников THEMIS для определения возможных механизмов ускорения частиц.
Показано, что две почти одинаковые авроральные активизации типа псевдобрейкапов, разделенные 20-минутным временным интервалом, могут сопровождаться близкими диполяризациями магнитного поля, но принципиально различным поведением энергетических спектров электронов.
4. По наблюдениям сияний в Лопарской, наземным магнитным данным и измерениям полей и частиц на спутнике THС (r ~ 6.3 RE) 06.01.08 показано, что за 2 минуты до начала суббури на границе конвекции 10-кэВ-ых электронов регистрируются колебания полей и частиц с периодом 50-60 сек, согласующиеся с развитием баллонной неустойчивости.
Нелинейный рост этой неустойчивости приводит в действие магнитосферный генератор 3D меридиональной токовой системы, вызывая брейкап.
Статьи по проекту Kornilova T.A., and Kornilov I.A. Counterstreaming auroral structures during substorm expansion // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. A05328, doi: 10.1029/2011JA017309.
Корнилова Т.А., Корнилов И.А. Особенности встречного движения суббуревых авроральных активизаций. Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52. № 6. C.794-799.
Дмитриева Н.П., Белошкурская М.М., Корнилов И.А, Корнилова Т.А. Транзиентные авроральные структуры и инжекции энергичных частиц на геостационарной орбите во время суббрири //«Вестник КНЦ», Апатиты. 2012. № 3. C. 13-18.
Kozelova Т., B. V. Kozelov. THEMIS observations of substorm intensification near inner edge of the plasma sheet // Proc. Of the XXXV Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”, Apatity 2012. P.21-25.
Kozelova T., Kozelov B.V. Substorm associated explosive magnetic field stretching near the earthward edge of the plasma sheet // J. Geophys. Res. (submitted).
Доклады по проекту Kornilova Т.А. and I.A. Kornilov. Spatio-temporal dynamics of counterstreaming auroras during the substorm active phase // 9 th International Conference “Problems of Geocosmos”, St.
Petersburg, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012. P.187.
Kornilov I.A., Sigernes F., Kornilova T.A. Ground based and THEMIS observations of 24.01.2012 CME event // 9 th International Conference “Problems of Geocosmos”, St.
Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012. P.186.
Kozelova T. V., Kozelov B.V. Rapid Bz decrease before depolarization in the near-Earth plasma sheet//9 th International Conference “Problems of Geocosmos "St. Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Book of Abstracts. 2012. P.191.
Kornilova Т.А. and I.A. Kornilov. Spatio-temporal dynamics of counter-streaming auroras during the substorm active phase // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. 2012. Apatity. P. 17.
Kornilova Т.А. and I.A. Kornilov. Substorm development on 11 February 2008 on the basis of THEMIS auroral and spacecraft data // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. 2012. Apatity. P. 17.
Kornilov I.A., Kornilova T.A. Substorm development – current disruption or reconnection? // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 2012. Apatity. P.16.
Kornilov I.A., Kornilova T.A Fine space-time structure of fields and particle fluxes measured by THEMIS // Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 FebruaryMarch 2012. 2012. Apatity. P. 26.
Kozelova Т., B. V. Kozelov. THEMIS observations of substorm intensification near inner edge of the plasma sheet// Abstracts of 35 th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, 28 February-2 March 2012. 2012. Apatity. P.18.
Козелова Т., Б. Козелов. Пространственные вариации поперечного тока плазменного слоя магнитосферы во время суббуревых интенсификаций по данным спутников THEMIS // 7-я конференция “Физика плазмы в солнечной системе». 06-10 февраля 2012г. ИКИ РАН. Сборник тезисов докладов. C. 107. 2012.
Проект 6.11. ВЗАИМОСВЯЗЬ ШУМОВЫХ И ДИСКРЕТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ
В ДИНАМИКЕ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ В МАГНИТОСФЕРАХ
Руководитель Демехов А.Г. (ИПФ РАН) Исследовано насыщение амплитуды свистовых волн при циклотронной генерации ОНЧ излучений в магнитосфере Земли. Путем численного моделирования аналитическое соотношение между амплитудой волн в нелинейном режиме и линейным инкрементом неустойчивости, полученное для однородной плазмы, обобщено на случай неоднородной среды.Исследованы механизмы формирования дискретных элементов с понижающейся частотой в хоровых ОНЧ излучениях в магнитосфере, основанные на изменении знака эффективной неоднородности в центральном сечении магнитной силовой трубки. Такое изменение может быть связано с квазистатическими вариациями профиля магнитного поля или с достаточно быстрым возрастанием концентрации плазмы.
Проведено сопоставление данных спутников Cluster по характеристикам хоровых ОНЧ излучений в магнитосфере Земли с предсказаниями теории магнитосферной лампы обратной волны. В частности, по скорости роста частоты в дискретных волновых пакетах, формирующих хоровые излучения, на основании теории определен безразмерный параметр q, характеризующий превышение потоком энергичных электронов порогового значения для линейной генерации волн. Полученное значение q ~ 10 хорошо согласуется с теоретическими представлениями.
Исследована корреляция квазипериодических высыпаний энергичных электронов с квазипериодическими ОНЧ излучениями по наблюдениям на спутниках DEMETER и NOAA. Эти явления впервые одновременно зарегистрированы на низколетящих спутниках; такая одновременная регистрация дала возможность экспериментальной оценки размера области источника квазипериодических ОНЧ излучений.
Статьи по проекту Демехов А. Г. О насыщении циклотронной неустойчивости квазимонохроматической свистовой волны в неоднородной плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 2012 (в печати).
Titova E. E., Demekhov A. G., Kozelov B. V., Santolik O., Macusova E., Rauch J.-L., Trotignon J.-G., Gurnett D. A., Pickett J. S. Properties of the magnetospheric backward wave oscillator inferred from CLUSTER measurements of VLF chorus elements // J. Geophys. Res. — 2012. — V. 117. — A08210, doi:10.1029/2012JA017713.
Mogilevsky M. M., Zelenyi L. M., Demekhov A. G., Petrukovich A. A., Shklyar D.
RESONANCE project for studies of wave-particle interactions in the inner magnetosphere // Dynamics of the Earth’s Radiation Belts. — Washington, DC: AGU, 2012. — Geophysical Monograph Series. (in press).
Hayosh M., Pasmanik D. L., Demekhov A. G., Santolik O., Parrot M., Titova E.
Simultaneous observations of quasi-periodic ELF/VLF wave emissions and electron precipitation by DEMETER satellite. A case study // J. Geophys. Res. — 2012. — doi:10.1029/2012JA018196 (in press).Конференции 6-я ежегодная конференция «Физика плазмы в солнечной системе» 06-10 февраля г., Москва, ИКИ РАН.
XXXV Апатитский семинар «Физика авроральных явлений». — Апатиты, ПГИ КНЦ РАН, 28.02.2012-02.03.2012.
5-я конференция по ОНЧ волнам в ионосфере и магнитосфере (VERSIM-2012) СанПаулу, Бразилия 03-06.09.2012.
9-я Международная конференция «Problems of Geocosmos» - Санкт-Петербург, СпбГУ, 08-12.10.2012.
Проект 6.12. ПРОЕКТ НАПРАВЛЕН НА РЕШЕНИЕ КОНКРЕТНОЙ
ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ПЛАЗМЫ, ШИРОКО
ПРЕДСТАВЛЕННОЙ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ, ПРИ
ИЗУЧЕНИИ МАГНИТНОГО ПЕРЕСОЕДИНЕНИЯ, ПРИ ИЗУЧЕНИИ
РАБОТЫ ПЛАЗМЕННО-АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЗАДАЧ В
ФИЗИКЕ С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ЭНЕРГИИ
Руководитель Губченко В.М. (ИПФ РАН) Кинетическое 3D описание структуры и динамики областей с «нулевым» магнитным полем, более известных как «диффузные» области магнитного пересоединения при описании с учетом диссипации, - это фундаментальная проблема физики космической плазмы. Проблема актуальна также в задачах физики высоких плотностей энергии с генерацией сверхсильных магнитных полей; в этих задачах при разлетах и имплозии плазм конфигурации поля подобны магнитосферным.Диффузные области формируются потоками «горячей» бесстолкновительной плазмы, характеризуемыми функциями распределения различных форм. В «незамагниченных»
диффузных областях электромагнитные поля достаточно слабые, чтобы не замагнитить движение не только ионов, но и электронов, плазменное бета при этом может быть неограниченно велико. В этих условиях широко практикуемые МГД «холодные»
приближения и основанные на них масштабирование для PIC методов не применимы. 3D электромагнитные процессы носят кинетический характер и структура области определяется на основе аномального скинового масштаба, диамагнитного масштабов в незамагниченной плазме, а также и их отношением - электромагнитной добротностью плазмы, которая специальным образом зависит от формы функции распределения частиц потока.
Для заданных источников магнитного поля, представленных нами в виде скрещенных магнитного и тороидального диполей перпендикулярных потоку, найдено 3D аналитическое описание э.м. полей диффузной области, в частности, дано выражение для «нормальной» компоненты магнитного поля через введенную характеристическую функцию, зависящей от параметра добротности. Это выражение дает условие существования 3D X точки в диффузной области.
На периферии диффузной области магнитное поле может быть достаточно велико, чтобы замагнитить движение частиц, соответственно здесь плазменное бета ограничено сверху. В этом случае для определения границ «незамагниченной» диффузной области и условий ее существования возникают нелинейные резистивный и диамагнитный параметры, выражаемые через плазменное бета, обобщенное альвеновское число Маха и электромагнитную добротность незамагниченной плазмы. Причем резистивный нелинейный параметр определяет границу области, где хвост примыкает к дипольной конфигурации, а диамагнитный параметр определяет границу дипольной конфигурации в лобовой области.
Данные параметры возникают вновь при описании диссипативных и диамагнитных свойств потока однородно замагниченной плазмы на основе ее тензора диэлектрической проницаемости, что представляется важным для описания формирования 3D магнитосферы в представлении Данжи и соответственно 3D описания «замагниченной диффузионной области».
Статьи по проекту Gubchenko V.M.. Interaction of a dense flow of collisionless hot plasma with a source of magnetization and the 3d kinetic approach. Труды XI международной конференция «Забабахинские научные чтения», посвященной 95-летию со дня рождения Е. И.
Забабахина, 16–20 апреля 2012, г.Снежинск, Челябинская область, Россия. С. 1-13, http://www.vniitf.ru/images/zst/2012/s3/3-13.pdf.
Доклады по проекту Gubchenko V.M.. To the 3d kinetic description of the electromagnetic inductive field formed by flow of hot plasma. Труды XIV Харитоновских тематических научных чтений.
Международная конференция "Мощная импульсная электрофизика", 12-16 марта 2012 г.
г. Саров.
Проект 6.13. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ВОЛН И ЧАСТИЦ В РЕАЛИСТИЧНЫХ МОДЕЛЯХ ПЛАНЕТАРНЫХ
МАГНИТОСФЕР И КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ
Руководитель Беспалов П.А. (ИПФ РАН) Теория формирования электромагнитных шумов свистового диапазона в магнитосфере развита до уровня, позволяющего объяснять свойства не только типичных, но и уникальных излучений. Рассмотрены некоторые физические механизмы, ответственные за формирование динамических спектров электромагнитных излучений ОНЧ диапазона при переходе от дискретных к структурированным шумовым излучениям в субавроральной магнитосфере. Выводы теории сопоставлены с новыми экспериментальными данными.Начат анализ влияния атмосферных инфразвуковых волн с периодами от десятков секунд на пространственно временную синхронизацию работы плазменного магнитосферного мазера, проявляющуюся в своеобразных коллективных процессов в электронных радиационных поясах и ОНЧ излучениях. Это возможно, так как инфразвуковая волна меняет концентрацию плазмы на ионосферных высотах, а с ней и коэффициент отражения свистовых волн от ионосферы. Выполненные модельные расчеты показали условия, при которых магнитосферные эффекты от инфразвуковой волны становятся заметными.
Статьи по проекту Маннинен Ю., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Беспалов П.А., Раита Т.
Квазипериодические ОНЧ излучения, ОНЧ хоры и геомагнитные пульсации Pc4 (событие 3 апреля 2011 г.) // Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52. № 1. С. 82-92.
Беспалов П.А., Савина О.Н.. Экваториальная токовая струя и ее отклик на внешние воздействия // Известия вузов. Радиофизика. 2012. Т. 55. № 4. С. 237-254.
Bespalov P.A., Savina O.N.. Possibility of magnetospheric VLF response to atmospheric infrasonic waves // Earth Planets Space. 2012. V.64. No.6. P.451-458.
doi:10.5047/eps.2011.05.024.
Доклады по проекту Беспалов П.А., Савина О.Н. О потоке тепла в космической плазме с аномальной теплопроводностью // Тезисы докладов седьмой ежегодной конференции "Физика плазмы в солнечной системе". Февраль 2012 г. ИКИ РАН. г. Москва. С. 159.
Беспалов П.А.. Эффективное насыщение поглощения при волновых процессах в плазменных магнитосферных и космических мазерах // Аннотации лекций XVI научной школы «Нелинейные волны –2012». Нижний Новгород. 2012. С. 32.
Savina O.N., Bespalov P.A..Large-scale perturbations near the Solar atmosphere transition region. XIIth Hvar Astrophysical Colloquium “The Sun and Heliosphere”. 2012. P. 20.
Manninen J., Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Bespalov P.A., Kozlovsky A.E. Non-typical ground-based quasi-periodic VLF emissions observed at L~5.3 under quiet geomagnetic conditions at night // Programm and abstracts, “5-th VERSIM Norkshop 2012”. Brasil. SanPaulo. 2012. P. 41.
Проект 6.14. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОКОЛОПЛАНЕТНЫХ
ПЛАЗМЕННЫХ ГРАНИЦ” НАПРАВЛЕН НА РЕШЕНИЕ
ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СОЛНЕЧНОГО
ВЕТРА С ЗЕМЛЕЙ И ДРУГИМИ ПЛАНЕТАМИ
Руководитель Веригин В.И. (ИКИ РАН) Построение тестовой модели земной магнитопаузы, применимой для необычных условий в солнечном ветре. Восстановление трехмерного распределения плазмы в земной плазмосфере по результатам измерений вдоль орбиты КА.Построен тестовый вариант модели земной магнитопаузы достаточно хорошо описывающий перемещение этой границы до геостационарной орбиты ~ 6,6Re при необычных условий в солнечном ветре. Эта модель также воспроизводит недавно обнаруженную зависимость положения носовой точки магнитопаузы от угла между направлениями солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (cone angle, см. рис.) 2 nP normalized MP nose position, Re Построена двумерная модель плазмосферы Земли, позволяющая аналитически описать наблюдающиеся в эксперименте распределения плотности протонов вдоль орбиты спутника. Модель основывается на теоретических выражениях Lemaire and Scherer [1974] для случаев теплового равновесия и бесстолкновительного частичного заполнения плазмосферных оболочек, поэтому ее параметры имеют ясный физический смысл и позволяют, в частности, оценить степень заполненности плазмосферы. На рис. проведено сравнение модели (пунктир) с данными космического аппарата IMAGE (сплошная линия).
Статьи по проекту Ttrallyay М., G. Erds, Z. Nmeth, M. I. Verigin, and S. Vennerstrm, Multispacecraft observations of the terrestrial bow shock and magnetopause during large geomagnetic storms, Annales Geophysicae, 2012 (accepted).
Verigin M.I., M. Ttrallyay, G. Erds, and G.A. Kotova, On the modeling of IMF influence on pressure balance at planetary obstacles in the flow of the solar wind, EPSC Abstracts, Vol. EPSC2012-445, 2012.
Веригин М.И., Г. А. Котова, В. В. Безруких, О.С. Акеньтиева, Восстановление распределения плотности протонов в плазмосфере Земли по измерениям вдоль орбиты спутника ИНТЕРБОЛ-1, Геомагн. и Аэроном., 2012, т. 52, №. 6, с. 763–768.
Kotova, G.A., Verigin, M.I., Bezrukikh, V.V. Solar wind influence on density distribution in the plasmasphere: 3D modeling using the Interball-1 data base, 39-я Ассамблея КОСПАР, 14июля 2012, Майсур, Индия, D3.4-0018-12.
Verigin M.I., G. A. Kotova, V. V. Bezrukikh, and O. S. Aken’tieva, Restoration of the Proton Density Distribution in the Earth’s Plasmasphere from Measurements along th,e INTERBALL Satellite Orbit, Geomagn. and Aeronomy, 2012, Vol. 52, No. 6, pp. 725–729.
Веригин М.И., А.П. Ремизов, Г.А. Котова, В.В. Безруких, В. Трухлик, Ф. Хрушка, Г.-У.
Аустер, Л. Гуикинг, М. Хильхенбах, Исследование солнечного ветра в эксперименте ГЕЛИОН проекта ИНТЕРГЕЛИОЗОНД, в сб.: Проект ИНТЕРГЕЛИОЗОНД – труды рабочего совещания по проекту ИНТЕРГЕЛИОЗОНД, Таруса, 11-13 мая 2011г., ред. В.Д.
Кузнецов, ИЗМИРАН, Москва, 2012, ISSN 2075-6836, стр. 132-138.
Веригин М., В. Трухлик, И. Колмашова, И. Баше, Я. Хум, Ф. Хрушка, В. Безруких, А.
Ремизов, Г. Котова, У. Аустер, М. Хильхенбах, Плазменный эксперимент «РЕПИН» для проекта «РЕЗОНАНС», в сб. Многоспутниковые исследования внутренней магнитосферы:
Проект РЕЗОНАНС, Материалы конференции-совещания по проекту, Киев, 19- сентября 2012, РАН, ИКИ РАН, 2012, с. 75-82.
Доклады по проекту Kotova, G.A., Verigin, M.I., Bezrukikh, V.V. Solar wind influence on density distribution in the plasmasphere: 3D modeling using the Interball-1 data base, 39-я Ассамблея КОСПАР, 14июля 2012, Майсур, Индия, D3.4-0018-12.
M. Verigin, G. Kotova, M. Ttrallyay, G. Erds Magnetopause position dependence on the interplanetary magnetic field: Bz or cone angle, 39-я Ассамблея КОСПАР, 14-22 июля 2012, Майсур, Индия, D3.5-0005-12.
Galina Kotova Studies of the Earth’s plasmasphere with INTERBALL satellites, Международный симпозиум «Атмосферы планет земной группы: наблюдения и модели», 23-24 июля 2012, Ахмедабад, Индия, Книга абстрактов, стр.20.
Котова Г.А., М.И. Веригин, В.В. Безруких Анализ распределения плотности и температуры протонов в плазмосфере Земли на основе трехмерного моделирования, конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», 6-10 февраля 2012, Абстракты, стр.91.
Веригин М.И., А.П. Ремизов, Г.А. Котова, В. Трухлик, Г.-У. Аустер, М. Хильхенбах, Ф.
Хрушка, Л. Гуикинг, В.В. Безруких Научные задачи и особенности эксперимента ГЕЛИОН для исследований солнечного ветра в проекте ИНТЕРГЕЛИОЗОНД, конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», 6-10 февраля 2012, Абстракты, стр.56.
Веригин М.И., М. Татральяи, Г. Эрдеш, Г.А. Котова, В.В. Безруких Моделирование влияния межпланетного магнитного поля на положение магнитопаузы, конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», 6-10 февраля 2012, Абстракты, стр.88.
Веригин М., В. Трухлик, И. Колмашова, И. Баше, Я. Хум, Ф. Хрушка, В. Безруких, А.
Ремизов, Г. Котова, У. Аустер, М. Хильхенбах Плазменный эксперимент РЕПИН для проекта РЕЗОНАНС, Конференция по международному проекту «Резонанс», 19- сентября 2012, Киев, Украина.
Verigin М.I., M. Ttrallyay, G. Erds, and G.A. Kotova, On the modeling of IMF influence on pressure balance at planetary obstacles in the flow of the solar wind, EPSC Abstracts, Vol. EPSC2012-445, 2012.
Проект 6.15. 1) ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ
(ПРОТОНОВ И ИОНОВ КИСЛОРОДА) В ТОКОВОМ СЛОЕ (ТС)
ГЕОМАГНИТНОГО ХВОСТА НА ОСНОВЕ МНОГОСПУТНИКОВЫХ
НАБЛЮДЕНИЙ (CLUSTER, THEMIS, DOUBLE STAR, GEOTAIL);
2) ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ В ТС И
ПЛАЗМЕННОМ СЛОЕ (ПС) В ОКРЕСТНОСТИ БЛИЖНЕЙ X-ЛИНИИ НА
ОСНОВЕ МНОГОСПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
Руководитель Григоренко Е.Е. (ИКИ РАН) 1. На основе статистического анализа наблюдений спутниками Cluster в Пограничном Плазменном Слое хвоста разработан критерий автоматического (без визуального анализа) поиска интервалов пересечения спутником данной области. Установлено, что лучший результат может быть получен при использовании пороговых значений скорости ионов вдоль магнитного поля и плотности ионов, вычисленных для высокоэнергичной части спектра (>2 кэВ) [1, 2].2. На основе 7-летних наблюдений спутниками Cluster в ближних областях магнитосферного хвоста статистически установлено, что наиболее вероятным механизмом сильного ускорения ионов O+ является магнитное пересоединение. Наличие выраженной асимметрии в распределении плотности ускоренных ионов O+ в направлении утро-вечер связано с особенностями их неадиабатического взаимодействия с Токовым Слоем (ТС) [3].
3. Анализ структуры ТС и кинетических особенностей динамики заряженных частиц вблизи области магнитного пересоединения с шировой компонентой магнитного поля показал, что наличие шира существенно влияет на неадиабатическую динамику ионов, способствуя появлению асимметрии север-юг в распределении плотности этой ионной популяции и в пространственном распределении плотности тока [4].
Статьи по проекту Grigorenko Е.Е., L.M. Zelenyi, M.S. Dolgonosov, A.V. Artemyev, C.J. Owen, J.-A. Sauvaud, M. Hoshino, M. Hirai, Non-adiabatic ion acceleration in the Earth magnetotail and its various manifestations in the Plasma Sheet Boundary Layer, Space Sci. Rev., 2012, 164, N1, 133-181.
Grigorenko E.E., R. Koleva, J.-A. Sauvaud, On the problem of Plasma Sheet Boundary Layer identification from plasma moments in Earth’s magnetotail, Ann. Geophysicae, 2012, 30, 1331-1343.
Kronberg Е.А., S.E. Haaland, P.W. Daly, E.E. Grigorenko, L.M. Kistler, M. Frnz, I.
Dandouras, Oxygen and hydrogen abundance in the near-Earth magnetosphere: Statistical results on the response to the geomagnetic and solar wind activity conditions, accepted for publication in J. Geophys. Res., 2012.
Grigorenko E.E., H. V. Malova, A. A. Artemyev, E. Kronberg, R. Koleva, P. W. Daly, C. J.
Owen, J. B. Cao, J.-A. Sauvaud, L.M. Zelenyi1, Current sheet structure and kinetic properties of plasma flows during a near-Earth magnetic reconnection under the presence of a guide field, submitted in J. Geophys. Res., 2012.
Доклады по проекту Grigorenko Е.Е., Nonadiabatic ion acceleration in the Earth magnetotail from multipoint perspective, 39ая Ассамблея КОСПАР, Майсор, Индия, 14-22 июля, 2012 (приглашенный доклад).
Koleva R., E.E. Grigorenko, J.-A. Sauvaud, Field-aligned currents observed in the plasma sheet boundary layer and their geomagnetic manifestations, 39ая Ассамблея КОСПАР, Майсор, Индия, 14-22 июля, 2012 (стендовый доклад).
Grigorenko E.E. Effects of the near-Earth magnetic reconnection simultaneously observed in the plasma sheet by Cluster and Double Star s/c, 3rd CLUSTER and THEMIS Workshop, Boulder, США, 1-5 октября, 2012 (устный доклад).
Проект 6.16. 1) ТЕОРЕТИЧЕСКИ ИССЛЕДОВАТЬ ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ
ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ТС ГЕОМАГНИТНОГО ХВОСТА НА
УСТОЙЧИВОСТЬ РЕЗОНАНСНЫХ ОБЛАСТЕЙ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ;
2) ТЕОРЕТИЧЕСКИ ИССЛЕДОВАТЬ ВЛИЯНИЕ АМБИПОЛЯРНОГО
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ТС ХВОСТА НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
СКЕЙЛИНГ ИОННЫХ ПУЧКОВ, УСКОРЕННЫХ В ПРОЦЕССЕ
РЕЗОНАНСНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ТС
Руководитель Зеленый Л.М. (ИКИ РАН) За отчетный период в рамках экспериментальных исследований механизмов ускорения заряженных частиц в Токовом Слое (ТС) магнитосферного хвоста и их проявлений в Пограничном Плазменном Слое (ППС) выполнена работа, посвященных изучению свойств когерентных ионных пучков, регистрируемых в пограничной области плазменного слоя. В частности, освещен вопрос скейлинга (масштабирования) энергии ионных пучков (бимлетов) в резонансных областях низковысотного пограничного плазменного слоя, получаемый по результатам измерений с космических аппаратов ИНТЕРБОЛ-2 и CLUSTER на расстояниях 3.0-6.0 радиусов Земли, а также численное моделирование процессов ускорения ионов в токовом слое геомагнитного хвоста Земли.Экспериментальная проверка теоретически предсказанного в работе Л. М. Зеленый и др.
(2007) скейлинга WN ~ NA (WN - энергия на N-ом резонансе, A~ 1.33) показала, что реальный скейлинг резонансных энергий имеет широкие вариации A[0.61;1.75] и не зависит от геомагнитных индексов Kp и AE. Модельные расчеты с учетом электрического поля Ez, перпендикулярного токовому слою, хорошо согласуются с экспериментальными данными и свидетельствуют об увеличении скейлинга при доминировании ионного тока и его уменьшении при доминировании электронного тока (A>1.33, либо A1). Этот факт объясняет высокую вероятность регистрации бимлетов в ППС. Более того было установлено, что индукционное электрическое поле вносит дополнительный вклад в «нагрев» ионов вплоть до энергий ~100 кэВ) и пространственному уширению пучков. Таким образом, изменение уровня флуктуаций электрического и магнитного полей приводит к «фазовому» переходу бимлетов типа I в бимлеты типа II (Григоренко и др., 2009).
Проект 6.17. ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ГЕНЕРАЦИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКР Руководитель Могилевский М.М. (ИКИ РАН) Основными направлениями работ 2012 года были следующие:
• анализ условий генерации и распространения АКР в сильно неоднородных средах;
• изучение свойств квазипериодических АКР структур;
• анализ влияния излучения наземного ВЧ нагревного стенда на параметры АКР.
В рамках первого направления были рассмотрены условия выхода АКР из источника его генерации, представляющего собой узкую пространственную область с пониженной плотностью плазмы. Принимая во внимание, что в областях генерации АКР, практически, всегда присутствует низкочастотная волновая активность, был рассмотрен выход излучения из тонкой плазменной каверны с адиабатически медленно меняющейся шириной и показано, что в этом случае возможно существование пространственно локализованных областей выхода АКР из источника. Результаты исследования показали, что волны, распространяющиеся почти по касательной к граничным поверхностям источника, обладают максимальными инкрементами и наиболее эффективно излучаются в окружающую плазму, что соответствует результатам наблюдений.
Анализ широкополосных, квазипериодических АКР структур был выполнен в рамках второго направления. Были определены основные свойства таких структур, названных барстерами:
1) характерный период следования барстеров составляет ~ 6-10 минут;
2) ширина барстера в области низких частот длиннее, чем на высоких частотах, а относительная интенсивность - ниже;
3) частотная ширина всплесков составляет 100-300 кГц в весенне-летний период и 350кГц в осенне-зимний, что соответствует сезонному изменению спектра АКР;
4) интенсивность барстеров на 1-2 порядка выше интенсивности фонового АКР;
5) как правило, передний фронт барстера (0.5-2 минуты) существенно круче, чем задний фронт (до 10 минут);
6) существует две области наиболее частого наблюдения барстеров – в вечернем и послеполуночном секторах магнитосферы;
7) барстеры представляют собой изменение интенсивности излучения во времени, наиболее часто наблюдаются в начале и в конце интервала излучения АКР.
Предложен механизм формирования барстерной структуры АКР, связанный с воздействием ионосферной плазмы на область источника.
Влияние работы наземного нагревного стенда на АКР анализировалось в рамках третьего направления. Было найдено, что в области над стендом происходит подавление километрового излучения. Сравнение скорости спадания АКР с характерными временами пробега ионосферной плазмы от ионосферы до источника показало, что наиболее вероятным механизмом подавления является нарушение условий развития мазерной неустойчивости в области генерации.
Статьи по проекту Burinskaya Т.М. and J.-L. Rauch, Auroral kilometric radiation from a nonstationary thin plasma cavity, Ann. Geophys., 30, 1093-1097, 2012.
Моисеенко И.Л., М.М. Могилевский, Т.В. Романцова, Барстерная структура Аврорального километрового излучения, ДАН (в печати) и сделано сообщение на конференции "Физика плазмы в солнечной системе" (ИКИ): И.Л.Моисеенко, М.М.
Могилевский, Т.В. Романцова, Барстерная структура аврорального километрового излучения (АКР).
Доклады по проеку Burinskaya Т. and J.-L. Rauch, Auroral Kilometric Radiation from a nonstationary thin plasma cavity, Ежегодной Генеральной Ассамблеи Европейского Геофизического Союза в Австрии, Вена 22-27 апреля 2012 (EGU General Assembly 2012 EGU2012-8799).
Могилевский М.М., Т.В. Романцова, И.Л. Моисеенко, Д.В. Чугунин, Я. Ханаш, Р.
Шрайбер, Подавление АКР наземным нагревным стендом, Письма в ЖЭТФ (послана в редакцию). на Ежегодной Генеральной Ассамблеи Европейского Геофизического Союза в Австрии, Вена 22-27 апреля 2012 (EGU General Assembly 2012.
Mogilevsky М., T. Romantsova, I. Moiseenko, T. Bosenger, M. Rietveld, and J. Hanasz, Dumping of auroral kilometric radiation caused by HF heating facility,EGU2012-11037).
Проект 6.18. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ,
СПЕКТРАЛЬНЫХ СВОЙСТВ И УСТОЙЧИВОСТИ БАЛЛОННЫХ МОД В
МАГНИТОСФЕРЕ И РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ ДЛЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ВОЛНОВЫХ МОД ПРИ
СПУТНИКОВЫХ МНОГО ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЯХ
Руководитель Пилипенко В.А. (ИФЗ РАН) Низкочастотные волновые явления в околоземной среде Пороговые условия для баллонной неустойчивости горячей плазмы в момент взрывного начала суббури. Баллонные возмущения в плазме конечного давления, находящейся в криволинейном магнитном поле, описываются системой зацепленных уравнений для альфвеновской и медленной магнитозвуковой мод. Проведен глобальный анализ за пределами приближения ВКБ, но в рамках цилиндрической геометрии.Разработанная модель позволила рассмотреть картину неустойчивых возмущений при произвольных значениях азимутального волнового числа и показать, что неустойчивыми могут оказаться и крупномасштабные возмущения.
Продольная структура азимутально-мелкомасштабных полоидальных колебаний, которые наблюдаются на восстановительной фазе магнитных бурь и связываются с баллонными возмущениями, практически неизвестна. Спектральные характеристики и продольная пространственная структура собственных баллонных мод была рассчитана для равновесной плазменной конфигурации Voigt, моделирующей неоднородную магнитосферную плазму конечного давления в криволинейном магнитном поле.
Модельные расчеты показывают возможность образования разных продольных масштабов для поперечной и продольной магнитных компонент колебаний вблизи вершины силовой линии. По результатам теоретического моделирования сформулированы требования к космическому проекту "Резонанс".
В ходе экспериментальных исследований изучены свойства и механизмы возбуждения низкочастотных колебаний на восстановительной фазе магнитных бурь во внешней области вечерней магнитосферы по данным спутников Themis. Определены градиенты пространственной структуры колебаний и потоков энергичных протонов. Наблюдаемые фазовые сдвиги поля колебаний между аппаратами предположительно вызваны их распространением в солнечном направлении с азимутальными волновыми числами m~30По данным детекторов частиц определена неравновесность распределения протонов:
немонотонность распределения по энергии и резкая пространственная неоднородность.
Рассчитанные параметры плазмы и колебаний не согласуются с широко распространенным предположением о дрейфово-зеркальной неустойчивости как источнике колебаний.
Сопоставление наблюдений волн диапазона Рс5 на сети станций в Гренландии и измерений электромагнитного поля в верхней ионосфере на микро-спутнике Astrid-2 дало возможность изучить связь между авроральными дугами, авроральным электроджетом, и электромагнитными возмущениями различных пространственно-временных масштабов.
Анализ с помощью метода максимальной энтропии выявил усиление спектральной плотности электромагнитных всплесков на частотах порядка нескольких герц, что соответствует пространственным масштабам около нескольких км. Возможный механизм частотно-зависимого усиления электромагнитных шумов может быть связан с резонансной конверсией крупно-масштабных МГД возмущений в дисперсионные альвеновские волны.
Скоординированные наблюдения на сети магнитометров IMAGE и радаре EISCAT обнаружили неожиданно глубокую (до ~60%) модуляцию Pc5 пульсациями электронной плотности в E-слое, интегральной по высоте ионосферной проводимости, и ионной температуры в F-слое, при отсутствии квази-периодического высыпания энергичных электронов. В основе наблюдаемых модуляционных эффектов возможно лежат джоулев нагрев ионосферы электрическим полем волны, и продольный перенос плазмы альвеновской волной. С помощью метода фазового портрета пульсаций, показано, что воздействие УНЧ волны на ионосферные параметры приводит к нелинейному искажению волновой формы пульсаций.
Проведена статистическая проверка возможной зависимости аварий ракетоносителей (РН) от геофизических и технических факторов. Была составлена база данных, содержащая информацию о всех запусках, произведенных в мире с 1957 по 2008 год, из которых оказались аварийными. Показано, что аварийность при запусках с космодромов Мыс Канаверал, Вандерберг и Плесецк выше во время сильных геомагнитных возмущений (Kp > 6). Очевидно, что геомагнитная обстановка должна учитываться при проведении запусков, как фактор, повышающий аварийность.
Статьи по проекту Pilipenko V., T. Neubert, N. Ivchenko, G. Marklund, L. Blomberg, F. Primdahl, ULF activity in the auroral oval as observed by the microsatellite Astrid-2 and the Greenland chain, “Physics of Auroral Phenomena”, Proc. XXXV Annual Seminar, Apatity, 71-74, 2012.
Козак Л.В., Савин С.П., Будаев В.П., Пилипенко В.А., Лежен Л.А., Характер турбулентности в пограничных областях магнитосферы Земли, Геомагнетизм и аэрономия, №4, 470-481, 2012.
Klimushkin D.Yu., P.N. Mager, V.A. Pilipenko, On the ballooning instability of the coupled Alfven and drift compressional modes, Earth Planets Space, 64, 777–781, 2012.
Меликян К.А., В.А. Пилипенко, О.В. Козырева, Пространственная структура Pc5 волн во внешней магнитосфере по наблюдениям на спутниках Themis, Космические исследования, 50, №6, 2012.
Мазур Н.Г., Федоров Е.Н., Пилипенко В.А., Продольная структура баллонных МГД возмущений в модельной магнитосфере, Космические исследования, 2012.
Mazur N.G., Fedorov E.N., Pilipenko V.A., Ballooning modes and their stability in a nearEarth plasma, Earth, Planets and Space, 2012.
Romanova N., N. Crosby, V. Pilipenko, Relationship of world-wide rocket launch crashes with geophysical parameters, International Journal of Geophysics, 2012.
Pilipenko V., V. Belakhovsky, A. Kozlovsky, E. Fedorov, K. Kauristie, ULF wave modulation of the ionospheric parameters: Radar and magnetometer observations, J. Atmosph.
Solar-Terr. Physics, 2012.
Проект 6.19. ЭФФЕКТЫ РЕЗОНАНАСНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЛН И
ЧАСТИЦ В ДИНАМИКЕ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ
РАДИАЦИОННЫХ ПОЯСОВ ЗЕМЛИ
Руководитель Шкляр Д.Р. (ИКИ РАН) Участники проекта: Д.Р. Шкляр (руководитель), Е.Е. Титова, И.В. Кузичев В рамках теоретических исследований, связанных с планируемым космическим проектом РЕЗОНАНС, выполнен анализ взаимодействия энергичных протонов с ионноциклотронными волнами – транс-экваториальными протонными свистами – возбуждаемыми молниевыми разрядами. Основная специфика этой задачи состоит в том, что волновое поле представляет собой волновой пакет с переменной частотой и волновым вектором. Получены и исследованы уравнения движения резонансных протонов в поле такой волны. Показана возможность значительного ускорения захваченных по фазе резонансных частиц за счет энергии пролетных частиц. [1], [R2], [R3].Используя волновые данные многоспутниковой системы CLUSTER, исследованы характеристики динамического спектра ОНЧ хоров и показано, что они могут быть объяснены в рамках модели «лампы обратной волны» применительно к экваториальной области магнитосферы, предложенной ранее В.Ю. Трахтенгерцем. [2], [R5].
На основе шестикомпонентных волновых измерений спутника DEMETER выполнено исследование трансэкваториальных протонных свистов, наблюдаемых на низких широтах.
Показано, что в этом случае механизм формирования протонных свистов не включает трансформацию мод, обусловленную их взаимодействием вблизи частоты ``crossover”, хотя изменение поляризации волны остается важным элементом в формировании этого волнового явления. Исследованы поляризация и определены волновые вектора излучения.
[3], [R1].
Отражение квазирезонансных свистовых волн от области верхней ионосферы, так называемое НГР отражение, которое играет важную роль в динамике ОНЧ волн в магнитосфере, традиционно описывается в рамках геометрической оптики без учета поглощения. Выполнено исследование этого явления в волновом приближении с учетом поглощения волн в ионосфере, и рассчитаны коэффициенты отражения волн в зависимости от частоты, L-оболочки и частоты столкновений электронов. Результаты готовятся к печати. [R4].
Статьи по проекту Mogilevsky М.М., L. M. Zelenyi, A. G. Demekhov, A. A. Petrukovich, D. R. Shklyar and RESONANCE Team (2012). RESONANCE Project for Studies of Wave-Particle Interactions in the Inner Magnetosphere. Geophysical Monograph Series, 10.1029/2012GM001334.
Titova, E., A. Demekhov, B. Kozelov, O. Santolik, E. Macusova, J.-L. Rauch, J.-G.
Trotignon, D. Gurnett, and J. Pickett (2012). Properties of the magnetospheric backward wave oscillator inferred from CLUSTER measurements of VLF chorus elements, J. Geophys. Res., 117, A08210, doi:10.1029/2012JA017713.
Shklyar, D. R., O. L. Storey, J. Chum, F. Jiricek, F. Nemec, M. Parrot, O. Santolik, and E. E.
Titova (2012). Spectral features of lightning-induced ion cyclotron waves at low latitudes:
DEMETER observations and simulation. J. Geophys. Res., doi:10.1029/2012JA018016.
Доклады по проекту Shklyar D. R., J. Chum, F. Jircek, F. Nemec, M. Parrot, O. Santolik, L.R.O. Storey, and E.E.
Titova (2012). Lightning-induced ion-cyclotron waves in multicomponent ionospheric plasma as observed by DEMETER. GDRI “Cosmophysics”, Toulouse, 5-7 March, 2012.
Shklyar D. R. (2012). Energy transfer between energetic particle populations via waveparticle interactions in space plasma. Dynamical processes in space plasma. Jerusalem, Israel, May 2012.
Shklyar D. R. et al. (2012). Lightning Induced Ion Cyclotron Waves in the Inner Magnetosphere: Propagation Features and Interaction with Energetic Particles. 5th VERSIM workshop, So Paulo, Brazil, September 2012.
Kuzichev I.V. (2012). Whistler-mode wave scattering from density irregularities and the wave exit to the ground. 5th VERSIM workshop, So Paulo, Brazil, September 2012.
Pasmanik D.L., M. Hayosh, A. G. Demekhov, O. Santolik, E. E. Titova, and M. Parrot (2012). Simultaneous observations of correlated quasi-periodic ELF/VLF wave emissions and energetic-electron precipitation by DEMETER. 35th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”, Apatity, February-March 2012.
Проект 6.20. СТРУКТУРА ХВОСТА АККРЕЦИОННОЙ МАГНИТОСФЕРЫ, ЕЕ
ЗАВИСИМОСТЬ ОТ МЕЖПЛАНЕТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Руководитель Вайсберг О.Л. (ИКИ РАН) Ответ. исп.: ШахвердянТ.А.Образование аккреционной магнитосферы при взаимодействии солнечного ветра с планетами и кометами (Венера, Марс, кометы) и атмосферные потери, индуцированные при этом взаимодействии.
В работе рассмотрены измерения магнитного поля в дальнем шлейфе Венеры на космическом аппарате Пионер-Венера за 10 лет измерений (15 серий прохождения КА в зоне дальнего хвоста, ~ 10 RV). Проведен анализ распределения полярности магнитного поля на расстоянии 8-12 радиусов в аккреционном хвосте Венеры.
Исследовано зависимость величины магнитного поля вне и внутри хвоста вблизи границы хвоста. Получены коэффициенты линейной регрессии этой зависимости в предположении видов зависимостей Bint = Bext + и Bint = Bext, где Bint - величина магнитного поля внутри хвоста вблизи границы, Bext - величина магнитного поля вне хвоста вблизи границы.
Проведено сравнение модели аккреционного (индуцированного) хвоста [1-4] с наблюдениями. Результат сравнения представлен на стенде на конференции «Физика плазмы в солнечной системе» 2012. Измерения магнитного поля в конкретных прохождениях спутника Пионер-Венера через дальний хвост показывают, что хвост, как правило, имеет структуру, существенно отличающуюся от усредненной картины. В частности: 1) большинство наблюдаемых токовых слоев пересекается КА (или перемещаются относительно КА) за короткое время, что может противоречить существованию протяженного центрального токового слоя; 2) граница хвоста не во всех случаях является вращательным разрывом.
Проведено исследование зависимости угла между вектором магнитного поля и аберрированной осью X’ (направление на Солнце) от величины магнитного поля внутри хвоста для 15 пересечений хвоста. Построены трехмерные гистограммы над плоскостью Btotal и для каждого из этих пересечений, где Btotal - величина магнитного поля, - угол между вектором магнитного поля и аберрированной осью X’. Построена также комбинированная трехмерная гистограмма. Показано, что эти гистограммы не соответствуют зависимости для модели аккреционного хвоста.
Выступление на конференции:
Т.А.Шахвердян и О.Л.Вайсберг. Конфигурация магнитного поля в дальнем хвосте Венеры - сравнение индивидуальных измерений со статистической моделью и аккреционной моделью, Конференция «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва 6-10 февраля 2012 г Проект 6.21. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА С
МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ЗЕМЛИ В ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ И
ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Руководитель Кузнецова Т.В. (ИЗМИРАН) Годовая вариация электрического поля солнечного ветра в четных - нечетных солнечных циклах и ее проявление в годовом распределении геомагнитных возмущений. Значение для моделей взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой. Исследование годовой вариации величины электрического поля солнечного ветра Е на основе измерений скорости солнечного ветра и ММП вблизи орбиты Земли в 1964-2005г показало, что E больше в нечетных, чем в четных циклах. Отличия в двух вариациях - в июле, мае и ноябре. Годовая вариация Е в четных циклах 20,22 с максимумами вблизи равноденствий и минимумами в солнцестояния обнаружена впервые. Результат связан также с проблемой годовой вариации солнечной активности. Анализ показывает, что она появляется в данных Е из-за движения Земли относительно источника 22-летнего цикла 1/0.96=1/1+1/22 [1/г]. Показано, что появление пиков именно в мае и ноябре на орбите Земли связано с геометрией (ориентацией геомагнитного момента Ме относительно ММП и скорости V): экстремумы компоненты вектора Пойтинга вдоль Ме будут в мае и ноябре независимо от знака секторной структуры ММП с амплитудой, определяемой величиной Е, которая больше в нечетных циклах 21,23. Геометрический параметр в июле зависит от знака секторной структуры и дает максимальную в году компоненту южного направления вдоль Ме при By>0 (GSE), знак которой определяется 22-л. циклом. Классическая годовая вариация с максимумами в равноденствия отражает средний уровень возмущений. Для уровней геомагнитной активности (ГА), превышающий средний, на основе анализа магнитных индексов Kp (1932-2005), aa (1868-2005) и Dst (1957-2005) показано, что по мере увеличения ГА на известном профиле годовой вариации появляются максимумы в июле и ноябре с частотой, сравнимой и даже большей, чем у основных. Впервые
«