1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 3, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 3, стр. 327-339

Особенности полярных суббурь: анализ отдельных событий

Н. Г. Клейменова 1, *, Л. И. Громова 2, **, И. В. Дэспирак 3, Л. М. Малышева 1, С. В. Громов 2, А. А. Любчич 3

1 Институт физики Земли РАН (ИФЗ РАН)
Москва, Россия

2 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)
Москва, Троицк, Россия

3 Полярный геофизический институт
Апатиты, Мурманская обл., Россия

* E-mail: ngk1935@yandex.ru
** E-mail: gromova@izmiran.ru

Поступила в редакцию 12.01.2023
После доработки 18.01.2023
Принята к публикации 26.01.2023

Аннотация

К полярным суббурям относятся суббури, наблюдаемые на геомагнитных широтах выше 70° MLAT при отсутствии одновременных отрицательных магнитных бухт на более низких широтах, т.е. суббури на сжатом авроральном овале. На примере отдельных событий, зарегистрированных на арх. Шпицберген, рассмотрены общие морфологические особенности полярных суббурь. Показано, что полярные суббури, как и “классические” суббури, характеризуются формированием токового клина суббури, скачкообразным перемещением к полюсу после начала суббури; генерацией геомагнитных пульсаций Pi2, возрастанием РС-индекса полярной шапки перед началом суббури. В то же время имеются определенные отличия полярных суббурь от “классических” суббурь, а именно, начало на более удаленных L-оболочках, развитие в области сжатого аврорального овала, появления в более ранние предполуночные часы, генерация только при низкой скорости солнечного ветра и в слабо возмущенных геомагнитных условиях. Высказано предположение, что полярные суббури, по-видимому, представляют собой специфический тип “классических” суббурь, развивающихся в вечернем секторе при магнито-спокойных или слабо возмущенных условиях, когда авроральный овал сжат. Источником полярных суббурь может быть также локальная интенсификация существующих ранее суббурь в послеполуночном секторе.

Список литературы

  1. – Дмитриева Н.П., Сергеев В.А. Появление авроральной электроструи на широтах полярной шапки: характеристики явления и возможность его использования для диагностики крупномасштабных высокоскоростных потоков солнечного ветра // Магнитосферные исследования. № 3. С. 58–66. 1984.

  2. – Дэспирак И.В., Любчич А.А., Бирнат Х.К., Яхнин А.Г. Полярная экспансия суббуревого западного электроджета в зависимости от параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 48. № 3. С. 297–305. 2008.

  3. – Дэспирак И.В., Любчич А.А., Клейменова Н.Г. “Полярные” и “высокоширотные” суббури и условия в солнечном ветре // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 54. № 5. С. 619–626. 2014. https://doi.org/10.1134/S0016793214050041

  4. – Дэспирак И.В., Любчич А.А., Клейменова Н.Г. Суперсуббури и условия в солнечном ветре // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 59. № 2. С. 183–190. 2019. https://doi.org/10.1134/S001679401902007X

  5. – Дэспирак И.B., Клейменова Н.Г., Любчич А.А, Малышева Л.М., Громова Л.И., Ролдугин А.В., Козелов Б.В. Полярные магнитные суббури и сияния на Шпицбергене: событие 17 декабря 2012// Изв. РАН. Сер. Физ. Т. 86. № 3. С. 340–348. 2022. https://doi.org/10.31857/S0367676522030097

  6. – Зверев В.А., Логинов Г.А., Пудовкин М.И., Распопов О.М. О поведении пульсаций геомагнитного поля в период, предшествующий полярным магнитным возмущениям // Геомагнитные исследования. № 11. С. 37–44. 1969.

  7. – Клейменова Н.Г., Антонова Е.Е., Козырева О.В., Малышева Л.М., Корнилова Т.А., Корнилов И.А. Волновая структура магнитных суббурь в полярных широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 52. № 6. С. 785–793. 2012. https://doi.org/10.1134/S0016793212060059

  8. – Пудовкин М.И., Распопов О.М., Клейменова Н.Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Ч. 2. Короткопериодные колебания геомагнитного поля. Л.: ЛГУ, 1976. 271 с.

  9. – Сафаргалеев В.В., Митрофанов В.М., Козловский А.Е. Комплексный анализ полярных суббурь на основе магнитных, оптических и радарных наблюдений на Шпицбергене // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 58. № 4. С. 793–808. 2018 https://doi.org/10.1134/S0016793218040151

  10. – Сергеев В.А., Яхнин А.Г., Дмитриева Н.П. Суббури в полярной шапке – эффект высокоскоростных потоков солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 19. № 6. С. 1121–1122. 1979.

  11. – Фельдштейн Я.И. Некоторые вопросы морфологии полярных сияний и магнитных возмущений в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 3. № 2. С. 227–239. 1963.

  12. – Akasofu S.-I. The development of the auroral substorm // Planet. Space Sci. V. 12(4). P. 273–282. 1964. https://doi.org/10.1016/0032-0633(64)90151-5

  13. – Akasofu S.-L., Perreault P.D., Yasuhara F., Meng C.-I. Auroral substorms and the interplanetary magnetic field. J. Geophys. Res. V. 78(31). P. 7490–7508. 1973. https://doi.org/10.1029/JA078i031p07490

  14. – Akasofu S.-I. Where is the magnetic energy for the expansion phase of auroral substorms accumulated? 2. The main body, not the magnetotail // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 122. P. 8479–8487. 2017. https://doi.org/10.1002/2016JA023074

  15. – Anderson B.J., Takahashi K., Kamei T., Waters C.L., Toth B.A. Birkeland current system key parameters derived from Iridium observations: method and initial validation results // J. Geophys. Res. V. 107. P. 1079. 2002. https://doi.org/10.1029/2001JA000080

  16. – Antonova E.E., Vorobjev V.G., Kirpichev I.P., Yagodkina O.I., Stepanova M.V. Problems with mapping the auroral oval and magnetospheric substorms // Earth Planets Space. V. 67. P. 166. 2015. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0336-6

  17. – Antonova E.E., Stepanova M., Kirpichev I.P. et al. Structure of magnetospheric current systems and mapping of high latitude magnetospheric regions to the ionosphere // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. V. 177. P. 103–114. 2016. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.10.013

  18. – Antonova E.E., Stepanova M.V., Kirpichev I.P. Main features of magnetospheric dynamics in the conditions of pressure balance // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. V. 242. 2023. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2022.105994

  19. – Clausen L.B.N., Baker J.B.H., Ruohoniemi J.M., Milan S.E., Anderson B.J. Dynamics of the region 1Birkeland current oval derived from the Active Magnetosphere and Planetary Electrodynamics Response Experiment (AMPERE) // J. Geophys. Res. V. 117. P. A06233. 2012. https://doi.org/10.1029/2012JA017666

  20. – Despirak I.V., Lubchich A.A., Kleimenova N.G. High-latitude substorm dependence on space weather conditions in solar cycle 23 and 24 (SC23 and SC24) // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2018. V. 177. P. 54–62. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.09.011

  21. – Feldstein Y.L., Starkov G.V. Dynamics of auroral belt and geomagnetic disturbances // Planet. Space Sci. V. 15. № 2. P. 209–229. 1967. https://doi.org/10.1016/0032-0633(67)90190-0

  22. – Frey H.U., Mende S.B., Angelopoulos V., Donovan E.F. Substorm onset observations by IMAGE-FUV // J. Geophys. Res. V. 109/ P. A10304. 2004. https://doi.org/10.1029/2004JA010607

  23. – Hones E.W., Akasofu Jr. S.-I., Bame S.J., Singer S. Poleward expansion of the auroral oval and associated phenomena in the magnetotail during auroral substorms, 2. // J. Geophys. Res. V. 76. P. 8241–8257. 1971. https://doi.org/10.1029/JA076i034p08241

  24. – Hones E.W. The poleward leap of the auroral electrojet as seen in auroral images // J. Geophys. Res. V. 90. P. 5333–5337. 1985. https://doi.org/10.1029/JA090iA06p05333

  25. – Horning B.L., McPherron R.L., Jackson D.D. Application of linear inverse theory to a line current model of substorm current systems // J. Geophys. Res. V. 9(34). P. 5202–5210. 1974. https://doi.org/10.1029/JA079i034p05202

  26. – Iijima T., Potemra T.A. Large-scale characteristics of field aligned currents associated with substorms // J. Geophys. Res. V. 83(2). P. 599–615. https://doi.org/10.1029/JA083iA02p00599

  27. – Keiling A., Takahashi K. Review of Pi2 models // Space Sci Rev. V. 161. P. 63–148. 2011.

  28. – Kepko L., McPherron R.L., Amm O. et al. Substorm Current Wedge revisited // Space Sci. Rev. V. 190. P. 1–46. 2015. https://doi.org/10.1007/s11214-014-0124-9

  29. – Loomer E.I., Gupta J.C. Some characteristics of high latitude substorms // J. Atmos. Terr. Phys. V. 42. P. 645–652. 1980.

  30. – Lui A.T.Y., Perreault P.D., Akasofu S.-I., Anger C.D. The diffuse aurora // Planet. Space Sci. V. 21(5). P. 857–861. 1973. https://doi.org/10.1016/0032-0633(73)90102-5

  31. – Lui A.T.Y., Akasofu S.-I., Hones E.W., Jr., Bame S.J., McIlwain C.E. Observation of the plasma sheet during a contracted oval substorm in the prolonged quiet period // J. Geophys. Res. V. 81(7). P. 1415–1419. 1976. https://doi.org/10.1029/JA081i007p01415

  32. – McPherron R.L., Russell C.T., Aubry M.P. Satellite studies of magnetospheric substorms on August 15, 1968: 9. Phenomenological model for substorms // J. Geophys. Res. V. 78(16). P. 3131–3149. 1973. https://doi.org/10.1029/JA078i016p03131

  33. – Mende S.B., Frey H.U., Geller S.P., Doolittle J.H. Multi-station observations of auroras: Polar cap substorms // J. Geophys. Res. V. 104(A2). P. 2333–2342. 1999. https://doi.org/10.1029/1998JA900084

  34. – Mende S.B, Heetderks H., Frey H.U. et al. Far ultraviolet imaging from the IMAGE spacecraft.1. System design // Space Sci. Rev. V. 91. P. 243–270. 2000.

  35. – Milan S.E., Boakes P.D., Hubert B. Response of the expanding/contracting polar cap to weak and strong solar wind driving: implications for substorm onset // J. Geophys. Res. V. 113. P. A09215. 2008. https://doi.org/10.1029/2008JA013340

  36. – Milan S.E., Grocott A., Hubert B. A superposed epoch analysis of auroral evolution during substorms: Local time of onset region // J. Geophys. Res. V. 115. A00I04. 2010. https://doi.org/10.1029/2010JA015663

  37. – Newell P.T., Feldstein Y.I., Galperin Y.I., Meng C.-I. Morphology of night-side precipitation // J. Geophys. Res. V. 101. P. 10.737–10.748. 1996. https://doi.org/10.1029/95JA03516

  38. – Nielsen E., Bamber J., Chen Z.-S., Brekke A., Egeland A., Murphree J.S., Venkatesan D., Axford W.I. Substorm expansion into the polar cap // Ann. Geophys. V. 6(5). P. 559–572. 1988.

  39. – Olson J.V. Pi2 pulsations and substorm onsets: A review // J. Geophys. Res. V. 104. P. 17499–17520. 1999.

  40. – Pashin A.B., Glabmeier K.H., Baumjohann W., Raspopov O.M., Yahnin A.G., Opgenoorth H.J., Pellinen R.J. Pi2 magnetic pulsations, auroral breakups, and the substorm current wedge: A case study // J. Geophys. V. 51. P. 223–233. 1982.

  41. – Pytte T., McPherron R.L., Kivelson M.G., Wes H.I. Jr., Hones E.W. Multiple-satellite studies of magnetospheric substorms: Plasma sheet recovery and the poleward leap of auroral zone activity // J. Geophys. Res. V. 83. P. 5256–5268. 1978. https://doi.org/10.1029/JA083iA11p05256

  42. – Saito T., Yumoto K., Koyama Y. Magnetic pulsation Pi2 as a sensitive indicator of magnetospheric substorm // Planet. Space Sci. V. 24. P. 1025–1029. 1976.

  43. – Saito T. Geomagnetic pulsations // Space Sci. Rev. V. 10. P. 319–412. 1969. https://doi.org/10.1007/BF00203620

  44. – Safargaleev V.V., Kozlovsky A.E., Mitrofanov V.M. Polar substorm on 7 December 2015: preonset phenomena and features of auroral breakup // Ann. Geophys. V. 38(4). P. 901–918. 2020. https://doi.org/10.5194/angeo-38-901-2020

  45. – Sergeev V.A. On the longitudinal localization of the substorm active region and its changes during the substorm // Planet. Space Sci. V. 22. P. 1341–1343. 1974.

  46. – Troitskaya V.A., Kleimenova N.G, Micropulsations and VLF-emissions during substorms // Planet. Space Sci. V. 20(9). P. 1499–1519. 1972. https://doi.org/10.1016/0032-0633(72)90053-0

  47. – Troshichev O.A., Kuznetsov B.M., Pudovkin M.I. The current systems of the magnetic substorm growth and explosive phases // Planet. Space Sci. V. 22. P. 1403–1412. 1974.

  48. – Troshichev O., Janzhura A. Relationship between the PC and AL indices during repetitive bay-like magnetic disturbances in the auroral zone // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. V. 71. P. 1340–1352. 2009.

  49. – Troshichev O.A., Podorozhkina N.A., Sormakov D.A., Janzhura A.S. PC index as a proxy of the solar wind energy that entered into the magnetosphere: Development of magnetic substorms // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 119. P. 6521–6540. 2014. https://doi.org/10.1002/2014JA019940

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геомагнетизм и аэрономия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал