Изменения давления и энтропии во время диполяризации в области r=6-12 R E С. Дубягин, В.А. Сергеев, С. Апатенков, (Санкт-Петербургский Государственный. - презентация

1 Изменения давления и энтропии во время диполяризации в области r=6-12 R E С. Дубягин, В.А. Сергеев, С. Апатенков, (Санкт-Петербургский Государственный Университет) V. Angelopoulos (UCLA, USA), R. Nakamura, (IWF, Austria) J. McFadden, D. Larson, J. Bonnell (SSL, UCB, USA)

2 -должна сохранятся для данной плазменной трубки вдоль траектории конвекции. Удельная энтропия: Если число частиц в силовой трубке неизменно N=const Однако известно, что в среднем, S убывает к Земле. Было показано, что плазменная трубка с пониженной энтропией не может находится в равновесии, а начнет двигаться к Земле, пока не достигнет области равной энтропии. Такие трубки получили название плазменных «пузырей» (bubbles) Pontius and Wolf 1990, Birn et al, 2004

3 Диполяризация и токовый клин (SCW) механизм? CD или NENL: (торможение быстрых потоков (BBF))? (Lui, 1996; Baker et al., 1996; Shiokawa et al., 1998 etc) Быстрые потоки - плазменные «пузыри» (bubbles) Почему важна энтропия S? -Возможность предсказания глубины плазменных инжекций. Вопрос: Могут ли плазменные «пузыри» вызвать диполяризацию ? Соответствуют ли наблюдения этой модели ? Система 5 спутников THEMIS позволяет пронаблюдать большое число диполяризаций в центре плазменного слоя и набрать достаточную статистику для исследования этих вопросов.

4 T0T0 T 0D T DIP Критерии отбора событий: Близость к нейтральному слою r = 6-12 R E MLT= h Δt < 20 мин. Трудности исследования pconst вдоль силовой трубки Анизотропия давления Нарушения условия вмороженности (дрейфы) «турбулентность» во время диполяризации Нет удобной модели магнитного поля токового клина

5 Характеристики отобранных событий

6 Коррекция на смещение спутника за время диполяризации В подавляющем большинстве событий r DIP /r 0 >1 Измерения давления на спутниках THEMIS: ESA: ионы, электроны кэВ SST: ионы 30 кэВ – 6 Мэв

7 Изменения плазменного давления после диполяризации

8 Методы оценки энтропии: 1.С помощью моделей магнитного поля: 0 = T96 (Dst & B IMF – наблюдаемые) P d и наклон хвоста магнитосферы - свободные параметры DIP = (a) – аналогично 0 (б) – 0 + ΔB Z добавка описывающая поле токового клина 2.Полуэмпирическая формула (Wolf et al., 2006, JGR) В основе, самосогласованная аналитическая модель INPUT : r=(X+Y) ½ и p, B r, B Z, - наблюдаемые. OUTPUT: S и V в нейтральном слое. 3. Оценка локальной энтропии из плазменных измерений на зондах THEMIS

9 Изменения энтропии рассчитанной по моделям

10 Изменения энтропии рассчитанной по формуле Wolf et al 2006 и, по локальным измерениям

11 Изменения содержания частиц в силовой трубке

12 Предварительная фаза диполяризации T0T0 T 0D

13 Результаты исследования диполяризации в области r =6-12 R E Можно выделить две фазы диполяризации: 1) адиабатическое/ламинарное сжатие перед распространяющимся фронтом диполяризации. 2) Появление плазменных трубок с пониженным значением pV γ. Количество частиц в трубке с единичным магнитным потоком после диполяризации снижено на ~40% по сравнению с невозмущенным значением. Процесс приводящий к снижению pV γ локализован вне области r =12R E В среднем, после диполяризации плазменное давление меняется незначительно (

14 Интерпретация результатов Вывод: Полученные экспериментальные результаты согласуются с теорией плазменных «пузырей» (bubbles)