Два типа среднеширотных красных дуг.

Классическая проблема распада пояса кольцевого тока, возникающего в ходе геомагнитной бури, включает проблему так называемых среднеширотных красных дуг (SAR- arcs). Эти дуги возникают вблизи плазмопаузы и обусловлены нагревом тепловых электронов до 5000-10000⁰К в приэкваториальной субавроральной магнитосфере и вызываемом ими возбуждением метастабильного терма ¹D атомного кислорода с измерением красной линии 630 nm (¹D-³P). Оценки показали, что через этот канал может вытекать до десятков процентов энергии кольцевого тока в течении первых суток его распада. Однако исследования последних лет, проведенные в России, показали, что наряду с классическими красными дугами, характерными для фазы распада больших магнитных бурь, достаточно часто наблюдаются сравнительно слабые красные дуги, имеющие другую физическую природу – они связаны с формированием “поляризационного джета”. Это узкая полоса сильного электрического поля, направленного к полюсу, вызывающего дрейф к западу со скоростями 1-4 км/с, понижение электронной концентрации и возникновение “стенки” неоднородностей, которая связана с суббурями и экранированием плазмосферы и внутреннего пояса от проникновения мощных электрических полей магнитосферного происхождения.

Резкий нагрев и инерционные эффекты ионов, а также сопровождающий их нагрев электронов внутри узкой полосы поляризационного джета приводят к усиленному потоку ионов вверх, наблюдаемому со спутников на высотах внешней ионосферы. Однако остается неясным, какова дальнейшая судьба и роль этих нагретых ионов на средних высотах и, особенно, в приэкваториальной области – достигают ли они ее, и приводит ли это к существенным локальным вариациям плотности, температуры и картины движения тепловых ионов вблизи экваториальной плазмопаузы. Теоретические модели позволяют предполагать, что такие эффекты могут быть одной из причин формирования дактов и “рифлений” на плазмопаузе.

Для решения этих задач необходимы одновременные измерения дрейфа, продольных движений и других характеристик сверхтепловых ионов, а также электронной температуры как на средних высотах (где такие пучки ионов обнаруживаются со спутника ИНТЕРБОЛ-2), так и в приэкваториальной внешней плазмосфере в той же силовой трубке. Учитывая узость полосы “поляризационного джета” (~ 100 км на уровне ионосферы), одновременные измерения в этих областях возможны лишь при орбитах, выбранных для проекта РЕЗОНАНС.

Необходимо учитывать также, что огромный интерес представляли бы также измерения в субавроральной магнитосфере эффектов формирования и распада области значительного нагрева электронов во время большой магнитной бури, приводящего к классической (значительно более яркой) дуге. Хотя вероятность такого события не очень велика (например, в 1957-1959 гг.. во время мощного максимума солнечной активности было обнаружено всего 19 случаев таких интенсивных красных дуг), важность их исследования очень высока. Тот же комплекс измерений, что и для описанных выше сравнительно слабых красных дуг, обусловленных электрическим полем поляризации (экранирования), и поляризационным джетом, позволит провести полноценный анализ явления классической красной дуги, если таковая появится в период измерений по проекту РЕЗОНАНС.