1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 6, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 6, стр. 715-723

Регулярные неоднородности плотности в пограничном слое плазмосферы

Г. А. Котова 1, *, В. В. Безруких 1, Д. В. Чугунин 1, М. М. Могилевский 1, А. А. Чернышов 1

1 Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)
Москва, Россия

* E-mail: kotova@iki.rssi.ru

Поступила в редакцию 21.02.2023
После доработки 23.04.2023
Принята к публикации 03.08.2023

Аннотация

По измерениям тепловой плазмы на спутниках МАГИОН-5 и ИНТЕРБОЛ-1 в пограничном слое плазмосферы выделены повторяющиеся подобные изменения плотности протонов в зависимости от L-оболочки. Такие вариации плотности имеют следующие характерные особенности: (а) изменения плотности происходят резко и на профиле плотности – зависимости плотности от L или от геомагнитной широты λ – имеют пилообразный характер, плотность протонов в пиках (максимумах) вариаций превышает плотность в минимумах вариаций в 2–8 раз, (б) характерный размер вариаций в радиальном направлении в плоскости геомагнитного экватора ~0.15 RE или ~1000 км; (в) пилообразные изменения плотности протонов в пограничном слое плазмосферы могут охватывать не менее 90° по долготе; (г) регулярные вариации плотности плазмы наблюдались на геомагнитных широтах до 30°, причем эта широта ограничена орбитами спутников, данные которых использовались для анализа. Пилообразные вариации плотности тепловой плазмы, по-видимому, относятся к пространственным структурам, эволюционирующим, но сохраняющимся в пограничном слое плазмосферы, по крайней мере, в течение суток. Неоднородности плазмы наблюдались при достаточно спокойной или немного возмущенной геомагнитной обстановке. Рассмотренные неоднородности, вероятно, являются следствием перестановочной или квазиперестановочной неустойчивости, развивающейся в пограничном слое плазмосферы.

Список литературы

  1. – Котова Г.А. Плазмосфера Земли. Современное состояние исследований // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 47. № 4. С. 1–16. 2007. (Kotova G.A. The Earth’s plasmasphere: State of studies (a review) // Geomag. Aeron. V. 47. № 4. P. 409–422. 2007. – для англоязычного варианта статьи) https://doi.org/10.1134/S0016793207040019

  2. – Котова Г.А., Безруких В.В., Веригин М.И., Акеньтиева О.С., Шмилауэр Я.. Исследование каверн плотности в плазмосфере Земли по данным спутника МАГИОН 5 // Космич. исследов. Т. 46. № 1. С. 17–26. 2008. (Kotova G.A., Bezrukikh V.V., Verigin M.I., Akentieva O.S., Smilauer J. Study of notches in the Earth’s plasmasphere based on data of the MAGION-5 satellite // Cosmic Research. V. 46. № 1. P. 15–24. 2008. – для англоязычного варианта статьи) https://doi.org/10.1007/s10604-008-1003-5

  3. – Andre N., Lemaire J.F. Convective instabilities in the plasmasphere // J. Atm.Solar-Terr. Phys. V. 68. P. 213–227. 2006. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.10.013

  4. – Bezrukikh V.V., Gringauz K.I. The hot zone in the outer plasmasphere of the Earth // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. V. 38. P. 1085–1091. 1976. https://doi.org/10.1016/0021-9169(76)90038-6

  5. – Carpenter D.L., Anderson R.R. An ISEE/whistler model of equatorial electron density in the magnetosphere // J. Geophys. Res. V. 97. P. 1097–1108. 1992. https://doi.org/10.1029/91JA01548

  6. – Carpenter D., Lemaire, J. The plasmasphere boundary layer // Annales Geophysicae. V. 22. № 12. P. 4291–4298. 2004. https://doi.org/10.5194/angeo-22-4291-2004

  7. – Comfort R.H. Thermal structure of the plasmasphere // Adv. Space Res. V. 17. № 10. P. 175–184. 1996. https://doi.org/10.1016/0273-1177(95)00710-V

  8. – Darrouzet F., Decreau P.M.E., De Keyser J., Masson A., Gallagher D.L., Santolik O., Sandel B.R., Trotignon J.G., Rauch J.L., Guirriec E.Le, Canu P., Sedgemore F., Andre M., Lemaire J.F. Density structures inside the plasmasphere: Cluster observations // Annales Geophysicae. V. 22. № 7. P. 2577–2585. 2004. https://doi.org/10.5194/angeo-22-2577-2004

  9. – Darrouzet F., Gallagher D.L., André N. et al. Plasmaspheric Density Structures and Dynamics: Properties Observed by the CLUSTER and IMAGE Missions // Space Sci. Rev. V. 145. P. 55–106. 2009. https://doi.org/10.1007/s11214-008-9438-9

  10. – Ferradas C.P., Boardsen S.A., Fok M.-C., Buzulukova N., Reeves G.D., Larsen B.A. Observations of density cavities and associated warm ion flux enhancements in the inner magnetosphere // J. Geophys. Res. V. 126. № 3. 2020. https://doi.org/10.1029/2020JA028326

  11. – Gold T. Motions in the magnetosphere of the Earth // J. Geophys. Res. V.64. № 9. P. 1219–1224. 1959. https://doi.org/10.1029/JZ064i009p01219

  12. – He F., Guo R.-L., Dunn W.R. et al. Plasmapause surface wave oscillates the magnetosphere and diffuse aurora // Nature Communications. V. 11. 1668. 2020. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15506-3

  13. – Helmboldt J.F., Haiducek J.D., Clarke T.E. The properties and origins of corotating plasmaspheric irregularities as revealed through a new tomographic technique // J. Geophys. Res. V. 125. № 3. 2020. https://doi.org/10.1029/2019JA027483

  14. – Helmboldt J.F. The properties and origins of corotating plasmaspheric irregularities: Part II—Tomography with compact arrays of GPS receivers // J. Geophys. Res. V. 125. № 6. 2020. https://doi.org/10.1029/2020JA027858

  15. – Higel B., Wu L. Electron density and plasmapause characteristics at 6.6 RE: a statistical study of the GEOS 2 relaxation sounder data // J. Geophys. Res. V. 89. P. 1583–1601. 1984. https://doi.org/10.1029/JA089iA03p01583

  16. – Horwitz J.L., Comfort R.H., Chappell C.R. A statistical characterization of plasmasphere density structure and boundary location // J. Geophys. Res. V. 95. № A6. P. 7937–7947. 1990. https://doi.org/10.1029/JA095iA06p07937

  17. – Kotova G., Bezrukikh V., Verigin M., Šmilauer J. In situ observations of low-density regions inside the plasmasphere // Earth, Planets and Space. V. 56. P. 989–996. 2004. https://doi.org/10.1186/BF03351796

  18. – Kotova G., Bezrukikh V., Verigin M. The effect of the Earth’s optical shadow on thermal plasma measurements in the plasmasphere // J. Atm. Solar-Terr. Phys. V. 120. P. 9–14. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2014.08.013

  19. – Kotova G., Verigin M., Lemaire J., Pierrard V., Bezrukikh V., Smilauer J. Experimental study of the plasmasphere boundary layer using MAGION 5 data // J. Geophys. Res. V. 123. P. 1251–1259. 2018. https://doi.org/10.1002/2017JA024590

  20. – Lemaire J.F., Gringauz K.I., with contributions from Carpenter D.L. and Bassolo V. The Earth’s Plasmasphere, 350 pp., Cambridge Univ. Press, New York. 1998. https://doi.org/10.1017/CBO9780511600098.

  21. – Lemaire J.F. Hydrostatic equilibrium and convective stability in the plasmasphere // J. Atm. Solar-Terr. Phys. V. 61. № 11. P. 861–878. 1999. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(99)00044-9

  22. – Newcomb W.A. Convective instability induced by gravity in a plasma with a frozen-in magnetic field // Physics of Fluids. V. 4. P. 391–396. 1961. https://doi.org/10.1063/1.1706342

  23. – Sandel B.R., Goldstein J., Gallagher D.L., Spasojevic M. Extreme ultraviolet imager observations of the structure and dynamics of the plasmasphere // Space Sci. Rev. V. 109. P. 25–46. 2003. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0027-7_2

  24. – Verbanac G., Pierrard V., Bandic M., Darrouzet F., Rauch J.-L., Décréau P. The relationship between plasmapause, solar wind and geomagnetic activity between 2007 and 2011 // Ann. Geophys. V. 33. P. 1271–1283. 2015. https://doi.org/10.5194/angeo-33-1271-2015

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геомагнетизм и аэрономия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал