Исследование баланса давления на магнитопаузе в подсолнечной точке по данным спутников THEMIS С. С. Россоленко 1,2, Е. Е. Антонова 1,2, И. П. Кирпичев. - презентация

1 Исследование баланса давления на магнитопаузе в подсолнечной точке по данным спутников THEMIS С. С. Россоленко 1,2, Е. Е. Антонова 1,2, И. П. Кирпичев 2,1 1 Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики им. Д.В.Скобельцына, МГУ 2 Институт Космических Исследований РАН

2 Цель работы: Возможность анализа распределения давлений вблизи экваториальной плоскости возникла в связи с реализацией многоспутникового проекта THEMIS, данные наблюдений которого доступны на сайте Последняя задача возникла в связи с тем, что было показано (Россоленко и др., 2008), что амплитуда турбулентных флуктуаций магнитного поля в магнитослое превышает магнитное поле внутри магнитосферы на дневных силовых линиях в областях минимумов поля. Поэтому ими нельзя пренебрегать при анализе баланса давлений в прикаспенной области. Изучение изменений полного давления и различных компонент давления на магнитопаузе. Проверка возможности использования МГД условия баланса давлений на магнитопаузе. Изучение вклада турбулентных флуктуаций магнитного поля магнитослоя в баланс давления вблизи подсолнечной точки.

3 Положение спутников THEMIS-С,-D и -E 18 июля 2007 года с 02:40 до 03:45 UT Расстояние между спутниками THEMIS -C и –D составляло ~ 250 км (по Х~ 60 км, по Y~ 220 км по Z~100 км в системе GSM), между спутниками THEMIS -C и –Е ~ 1000 км (по Х~ 1000 км, по Y~ 10 км по Z~200км в системе GSM). ИКИ РАН, 17 февраля 2009

4 Динамика магнитопаузы Корреляция между динамикой магнитопаузы и изменением давления солнечного ветра не наблюдается ИКИ РАН, 17 февраля 2009

5 Межпланетное магнитное поле

6 Анизотропия полного давления вблизи магнитопаузы В первые 30 секунд после пересечения магнитопаузы, значения P II и P близки и расхождение между ними составляет не более 15 %. После 03:11:41 значения расходятся до 50%. Из рисунка следует, что использование P приводит к меньшему расхождению давлений внутри магнитосферы и в магнитослое, чем использование P II, на длительном интервале времени после пересечения магнитопаузы. ИКИ РАН, 17 февраля 2009

7 Расчет полного давления на примере пролета спутника THEMIS-D через магнитопаузу в 03:08:30-03:13:00 UT ИКИ РАН, 17 февраля 2009

8 Пересечение магнитопаузы в 03:08:30- 03:13:00 UT спутниками THEMIS-D,-E,-C. THEMIS-D пересек магнитопаузу в 03:11:16 UT. THEMIS-C - в 03:11:18 UT. Расстояние между THEMIS-C и -D по Х ~ 60 км, по Y ~ 230 км, по Z ~ 100 км (располагались практически параллельно магнитопаузе). THEMIS-E достиг магнитопаузы в 03:12:17 UT. Расстояние между THEMIS-C и -Е по Х ~ 1050 км, по Y ~ 10 км, по Z ~ 1070 км. ИКИ РАН, 17 февраля 2009

9 Методика определения магнитопаузы По спектрограммам энергий частиц (момент времени) По размеру области с повышенным давлением (интервал времени) По магнитному полю (интервал времени) Левая вертикальная линия показывает момент пересечения магнитопаузы, определенный по спектрограммам, Нормальная к магнитопаузе в подсолнечной точке B X компонента магнитного поля проходит через ноль, т.е. исследуемые пересечения магнитопаузы имеют признаки, характерные для тангенциального разрыва.

10 Давления по данным трех спутников ИКИ РАН, 17 февраля 2009

11 Давление по данным трех спутников С ~30% точностью выполняется условие баланса давлений в течение 90 секунд после пересечения магнитопаузы, с точностью ~10 % в течение 20 секунд после пересечения магнитопаузы. ИКИ РАН, 17 февраля 2009

12 Флуктуации магнитного давления Флуктуации магнитного давления в магнитослое составляют ~7% от уровня полного давления и не вносят значительного вклада в баланс давления на магнитопаузе в подсолнечной точке ИКИ РАН, 17 февраля 2009

13 Методика определения разности давлений в магнитослое и магнитосфере вблизи магнитопаузы Магнитопауза, T TT Время усреднения определялось толщиной магнитопаузы, составляло от 6 до 42 секунд магнитосфера магнитослой Усредненное давление в магнитосфере перед магнитопаузой Усредненное давление в магнитослое после магнитопаузы Р Р- разность между давлениями в магнитослое и магнитосфере вблизи магнитопаузы ИКИ РАН, 17 февраля 2009

14 Анализ 10 пересечений магнитопаузы L -ширина магнитопаузы (время усреднения), с Р = P МСЛ -Р МСФ, нПаР 0 = Р/Р МСЛ, % 17 ± 100,02 ± 0,2313 ± 10 ИКИ РАН, 17 февраля 2009 Пример события, когда определить толщину магнитопаузы невозможно из- за сильных флуктуаций в магнитослое.

15 Выводы Результаты наблюдений трех спутников подтвердили возможность использования условия МГД баланса давлений вблизи подсолнечной точки магнитопаузы в условиях бесстолкновительной плазмы и высокого уровня флуктуаций в магнитослое. Условие баланса соблюдается с точностью от ~3 до 23% вне и внутри магнитосферы вблизи магнитопаузы в слоях с толщиной порядка толщины магнитопаузы Амплитуды флуктуаций магнитного давления в магнитослое составляют ~7% от уровня полного давления вблизи плоскости экватора. Магнитное давление не вносит значительного вклада в баланс давления на магнитопаузе в подсолнечной точке. ИКИ РАН, 17 февраля 2009