Микровсплески ультрафиолетового излучения в авроральной зоне по данным многоканального изображающего фотометра

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Осенью 2021 г. в обсерватории «Верхнетуломская» Полярного геофизического института (ПГИ) был установлен многоканальный изображающий фотометр системы PAIPS. В течение первого сезона работы (2021 / 2022 гг.) измерения проводились в течение 163 ночей в трех режимах, отличающихся временным разрешением: 2.5, 320 мкс и 41 мс. Высокое временное разрешение позволяет исследовать тонкую временную структуру свечения, представляющюю собой короткие (менее 1 с) всплески ультрафиолетового излучения (УФ), т. н. «микровсплески», которые могут быть одиночными или следовать сериями. Обнаружены и проанализированы длительные серии микровсплесков, зарегистрированные 27–29.XI.2021. Показано, что серии всплесков имеют сложную временную структуру, отдельные всплески имеют несколько пиков с интервалами в 100–400 мс, интервалы между всплесками составляют порядка 1 с и появляются пачками длительностью от нескольких секунд до минут. Серии возникают как в спокойных геомагнитных условиях, так и во время суббурь, частота и амплитуда всплесков во втором случае в разы больше.

Full Text

Restricted Access

About the authors

К. Д. Щелканов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

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

Russian Federation, Москва

А. А. Белов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

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

Russian Federation, Москва

П. А. Климов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

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

Russian Federation, Москва

В. Д. Николаева

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

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

Russian Federation, Москва

Р. Е. Сараев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Russian Federation, Москва

С. А. Шаракин

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

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

Russian Federation, Москва

References

  1. Ripoll J.F., Claudepierre S.G., Ukhorskiy A.Y. et al. Particle Dynamics in the Earth’s Radiation Belts: Review of Current Research and Open Questions // J. Geophysical Research: Space Physics. 2020. V. 125. Iss. 5. Art. ID. e2019JA026735. https://doi.org/10.1029/2019JA026735
  2. Anderson K.A., Milton D.W. Balloon observations of X-rays in the auroral zone: 3. High time resolution studies // J. Geophysical Research. 1964. V. 69. Iss. 21. P. 4457–4479.
  3. Solar Anomalous Magnetospheric Particle Explorer. https://lasp.colorado.edu/sampex/ (дата обращения: 05.08.2023)
  4. Baker D.N., Mason G.M. Figueroa et al. An overview of the Solar Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) mission // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1993. V. 31. Iss. 3. P. 531–541. https://doi.org/10.1109/36.225519
  5. Douma Emma, Rodger Craig, Blum Lauren et al. Occurrence characteristics of relativistic electron microbursts from SAMPEX observations: Occurrence of relativistic microbursts // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 8096–8107. https://doi.org/10.1002/2017JA024067
  6. Douma E. Relativistic Electron Microbursts: Properties and Possible Plasma Wave Drivers (Thesis, Doctor of Philosophy). Otago: University of Otago, 2018. 409 pp. http://hdl.handle.net/10523/8771
  7. Shumko M., Gallardo-Lacourt B., Halford A.J. et al. A Strong Correlation Between Relativistic Electron Microbursts and Patchy Aurora // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48. P. 8811–8818. https://doi.org/10.1029/2021GL094696
  8. Time History of Events and Macroscale Interactions During Substorms (THEMIS). https://themis.igpp.ucla.edu/instrument_asi.shtml (дата обращения: 11.08.2023).
  9. Shumko M., Blum L.W., Crew A.B. Duration of individual relativistic electron microbursts: A probe into their scattering mechanism // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48. Art. ID. e2021GL093879. https://doi.org/10.1029/2021GL093879
  10. Marshall R.A., Nicolls M., Sanchez E. et al. Diagnostics of an artificial relativistic electron beam interacting with the atmosphere // Geophys. Res. Space Physics. 2014. V. 119. P. 8560–8577. https://doi.org/10.1002/2014JA020427.
  11. Marshall R.A., Xu Wei, Kero Antti et al. Atmospheric effects of a relativistic electron beam injected from above: Chemistry, electrodynamics, and radio scattering // Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 2019. V. 6. Iss. 6. https://doi.org/10.3389/fspas.2019.00006
  12. Turunen Esa, Verronen Pekka T., Seppala Annika et al. Impact of different energies of precipitating particles on NOx generation in the middle and upper atmosphere during geomagnetic storms // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2009. V. 71. P. 1176–1189. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.07.005
  13. Oyama S., Kero A., Rodger C.J. et al. Energetic electron precipitation and auroral morphology at the substorm recovery phase // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 6508–6527. https://doi.org/10.1002/2016ja023484
  14. Miyoshi Y., Saito S., Kurita S. et al. Relativistic electron microbursts as high‐energy tail of pulsating aurora electrons // J. Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120. P. 2754–2766. https://doi.org/10.1029/2020GL090360
  15. Fasil Tesema, Noora Partamies, Hilde Nesse Tyssøy et al. Observations of precipitation energies during different types of pulsating aurora // Ann. Geophys. 2020. V. 38. P. 1191–1202. https://doi.org/10.5194/angeo-38-1191-2020
  16. Loss through Auroral Microburst Pulsations. URL: https://lamp-mission.sites.uiowa.edu/. (дата обращения: 11.08.2023)
  17. Taku Namekawa, Takefumi Mitani, Kazushi Asamura et al. Simultaneous Precipitation of Sub-Relativistic Electron Microburst and Pulsating Aurora Electrons // Authorea Preprints. 2023. https://doi.org/10.22541/essoar.168167378.83120518/v1.
  18. Brito T., Woodger L., Hudson M. et al. Energetic radiation belt electron precipiation showing ULF modulation // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. Iss. 22. Art.ID. L22104. https://doi.org/10.1029/2012GL053790
  19. Balloon Array for Radiation Belt Relativistic Electron Losses. URL: https://barrel.rmillan.host.dartmouth.edu/ (дата обращения: 11.08.2023).
  20. Woodger L.A., Halford A.J., Millan R.M. et al. A summary of the BARREL campaigns: Technique for studying electron precipitation // J. Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120. P. 4922–4935. https://doi.org/10.1002/2014JA020874
  21. Klimov P., Sharakin S., Belov A. et al. System of Imaging Photometers for Upper Atmospheric Phenomena Study in the Arctic Region // Atmosphere. 2022. V. 13. Iss. 10. Art. ID. 1572. https://doi.org/10.3390/atmos13101572
  22. Thorne R.M. Energetic radiation belt electron precipitation: a natural depletion mechanism for stratospheric ozone // Science. 1977. V. 195. Iss. 4275. P. 287–289. https://doi.org/10.1126/science.195.4275.28
  23. Ozaki M., Shiokawa K., Kataoka R. et al. Localized mesospheric ozone destruction corresponding to isolated proton aurora coming from Earth’s radiation belt // Scientific Reports. 2022. V. 12. Art. ID. 16300. https://doi.org/10.1038/s41598–022–20548–2.
  24. Turunen E., Kero A., Verronen P.T. et al. Mesospheric ozone destruction by high-energy electron precipitation associated with pulsating aurora // Geophysical Research Atmospheres. 2016. V. 121. P. 11852–11861. https://doi.org/10.1002/2016JD025015.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. (a) UV microburst (insert – map of triggered channels); (b) oscillograms of a meteor event, different channels are shown in color, the black line is the integral glow curve, inset – map of triggered channels; (c) oscillograms for the satellite flyby (colored lines are the signal in pixels, black is the integral glow curve); (d) oscillogram of the airplane flyby with characteristic two-peak bursts of signal lights.

Download (336KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. AE index of geomagnetic activity in the period from November 27 to November 30, 2021. The time intervals of recording the sequence of UV microbursts are shown in red.

Download (113KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Top: results of observing microbursts on November 27, 2021. The glow curve from sunset to 02:00 UTC is shown on the left. On the right is the time interval containing microbursts. The selected microbursts are marked with pink markers. The position of the interval on the glow curve is indicated by the red arrow. Bottom: the same for November 29, 2021.

Download (294KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distributions of UV microbursts by amplitude. On the left - for days with low geomagnetic activity (27 and 28.11.2021). On the right - for a day with high geomagnetic activity (29.11.2021).

Download (141KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences