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

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

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

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Н. Власова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: nav19iv@gmail.com

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

Ресей, Москва

В. Калегаев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: nav19iv@gmail.com

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

Ресей, Москва

Әдебиет тізімі

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

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Time profiles of the velocity – Vsw and density – ρsw of the solar wind (a) and the Bz component of the interplanetary magnetic field (b) according to the ACE spacecraft data, Dst variations (c), the electron flux with E > 2 MeV (d) according to the GOES-15 satellite data (16.10.2016–16.2.2017).

Жүктеу (369KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Time profiles of the electron flux and parameters: solar wind speed (a); Dst variations (b); averaged value of the magnetic field modulus (c) 16.10.2016–16.2.2017.

Жүктеу (439KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Time profiles of the Hp and He components of the magnetic field according to the GOES-15 satellite data (a) and the electron flux and averaged value of the He component of the magnetic field (b) 16.10.2016–16.2.2017.

Жүктеу (252KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Time profiles of the electron flux (a), Hp- (b) and He-components (c) of the magnetic field and the AL index (d) 17.XI – 07.XII.2016.

Жүктеу (227KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Time profiles of Dst variation (a), AL index (b), electron flux and AE index (c) 16.10.2016–16.2.2017.

Жүктеу (338KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024