Цикл из 5 работ на тему

Внешний кольцевой ток: Результаты экспериментального изучения и нелинейного моделирования возмущения магнитного поля текущими в плазме токами

Аннотация

Проведено комплексное исследование распределения давления плазмы, его анизотропии и плотностей поперечных токов на геоцентрических расстояниях от 6 до 12R_E в магнитосфере Земли c использованием результатов наблюдений в пятиспутниковом проекте THEMIS. Создана модель распределения давления в магнитоспокойных условиях в зависимости от динамического давления солнечного ветра, величины и ориентации межпланетного магнитного поля.

В результате проведенного анализа показано, что плазма на рассматриваемых геоцентрических расстояниях формирует окружающее Землю кольцо, в котором топология токов соответствует кольцевому току (поперечному току, замыкающемуся внутри магнитосферы), а не току хвоста, замыкающемуся токами магнитопаузы.

Впервые показано, что с учетом высокоширотной части глобальных токов замкнутость кольцевого тока сохраняется вплоть до магнитопаузы. При этом учтено, что деформация магнитосферы солнечным ветром приводит к смещению минимумов магнитного поля и максимума глобальных поперечных токов в дневные часы от экватора на более высокие широты. Изменяется только геометрия линий тока (смещение на большие широты в дневные часы).

Проведено сравнение распределения давления плазмы полученного по данным спутников DMSP в авроральном овале на малых высотах и давления полученного по данным THEMIS. Такое сравнение позволяет осуществлять естественное проецирование (natural mapping) ионосферы на магнитосферу без использования моделей магнитного поля. Показано, что основная часть дискретного аврорального овала проецируется не на собственно плазменный слой, а на окружающее Землю плазменное кольцо.

В результате нелинейного моделирования искажения магнитного поля диполя фиксированным азимутально асимметричным распределением давления показано, что в магнитосфере могут возникать локальные ловушки для энергичных частиц и появляться изменение направления градиентов объема магнитных силовых трубок. Результат имеет принципиальное значение для решения вопроса о природе крупномасштабных продольных токов и возникновении магнитосферной конвекции.

Список работ:

Antonova E.E., I.P.Kirpichev, V.V.Vovchenko M.V.Stepanova, M.O.Riazantseva, M.S. Pulinets, I.L.Ovchinnikov, S.S.Znatkova, Characteristics of plasma ring, surrounding the Earth at geocentric distances ~7–10RE, and magnetospheric current systems, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 99, p. 85–91, doi:10.1016/j.jastp.2012.08.013. 2013.

Antonova E.E., I.P.Kirpichev, M.V.Stepanova, Plasma pressure distribution in the surrounding the Earth plasma ring and its role in the magnetospheric dynamics, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, ATP3955, http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2013.12.005.

Кирпичев И. П., Е. Е. Антонова, Оценка плотности тока и анализ геометрии окружающей Землю токовой системы, Космические исследования, т.52, № 1, с. 54-62, 2014. DOI: 10.7868/S0016794014020205.

Вовченко В. В., Е. Е. Антонова, Возмущение магнитного поля диполя и генерация токовых систем асимметричным давлением плазмы, Геомагнетизм и аэрономия, т. 54 , № 2. С. 176–184. 2014 г. DOI: 10.7868/S0016794014020205.

Антонова, Е. Е., В. Г. Воробьев, И. П. Кирпичев, О. И. Ягодкина, Сравнение распределения давления плазмы в экваториальной плоскости и на малых высотах в магнитоспокойных условиях, Геомагнетизм и аэрономия, т. 54 , № 3. С. 54, № 3, С. 300–303. 2014 г. DOI: 10.7868/S001679401403002X.

Участники от ИКИ: н.с. Кирпичев И.П., м.н.с. Вовченко В.В., проф. Антонова Е.Е. (совместитель), н.с. Рязанцева М.О. (совместитель).