ИКИ, 16.02.2011 ТОПОЛОГИЯ ВЫСОКОШИРОТНОЙ МАГНИТОСФЕРЫ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ЛОВУШЕК ДЛЯ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ Е.Е.Антонова 1,2, И.М.Мягкова1, М.О. Рязанцева. - презентация

1 ИКИ, ТОПОЛОГИЯ ВЫСОКОШИРОТНОЙ МАГНИТОСФЕРЫ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ЛОВУШЕК ДЛЯ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ Е.Е.Антонова 1,2, И.М.Мягкова1, М.О. Рязанцева 1,2, М.В. Степанова 3, И.Л. Овчинников 1, И.П. Кирпичев 2,1, В.В.Вовченко 2 1 НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова 2 Институт Космических Исследований РАН 3 Университет Сантьяго де Чили, Чили

2 В работе Мягкова и др. [2010] по результатам одновременных наблюдений на спутниках КОРОНАС-Ф и МЕТЕОР-3М было показано, что к полюсу от внешней границы внешнего радиационного пояса на широтах аврорального овала могут наблюдаться квазистабильные (на временных масштабах >4.5 часов) возрастания потоков энергичных электронов (с энергией >300 мэВ) Потоки электронов на трех последовательных орбитах июля 2003 г. Возникло предположение, что возникновение наблюдаемых возрастаний энергичных частиц связано с формированием локальных магнитных ловушек.

3 Конфигурация изолиний минимальных значений магнитного поля на магнитной силовой линии для Kp

4 (a) Распределение интенсивности магнитного поля в экваториальной плоскости в соответствии с моделью TS05, (b) cравнение магнитоспокойного (точки) и буревого профилей Bz компоненты магнитного поля (сплошная линия) Ukhorskiy et al. [2006]

5 Потоки электронов с энергиями кэВ, измеренные на спутнике КОРОНАС-Ф 26 июля 2003 г. Стрелки показывают положение пиков в потоках электронов к полюсу от внешней границы внешнего радиационного пояса в северной и южной полусферах. Вариации потоков электронов с параметром Мак-Илвайна L в южной (зеленая линия) и северной (синяя линия) полусферах 26 июля 2003 г.. Сопряженность возрастаний

6 Локализация относительно аврорального овала Наблюдаемые возрастания локализованы внутри аврорального овала

7 Зависимость измеренных на спутнике КОРОНАС-Ф потоков электронов от L для трех последовательных пролетов в южной полусфере.

8 Высыпания авроральных электронов, измеренных спутником МЕТЕОР-3М 6 апреля 2003 г. Стрелка показывает положение пика потока энергичных электронов.

9 Магнитные силовые линии, соответствующие локализации внутренней границы, максимального потока и внешней границы высокоширотного пика частиц для события 5-6 апреля 2004 г.

10 Распределение изолиний B min =const в соответствии с моделью Tsyganenko 2001.

11 Контуры B min =const в соответствии с моделью TS05 для события 6 апреля 2004.

12 Контуры B min =const в соответствии с моделью Tsyganenko-96 для события 6 апреля 2004.

13 Событие 21 ноября Измерения на спутнике КОРОНАС-Фотон. Возрастания наблюдались на 3 последовательных орбитах.

14 Результаты КОРОНАС-ФОТОН и МЕТЕОР-М 1

15 [Kirpichev, 2007] [Kozelova et al., 2008] Токовые петли и замкнутые не окружающие Землю изолинии B min =const могут наблюдаться в результате формирования немонотоннго распределения давления в магнитосфере Земли Асимметричный кольцевой ток [jB]= p

16 Модель, иллюстрирующая формирование локальных ловушек для энергичных частиц в процессе конвекции [Vovchenko and Antonova, 2009]

17 Распределение изолиний в экваториальной плоскости в различные моменты времени при увеличении концентрации на границе области моделирования от 0.5 см -3 до 2 см -3. На 55 мин появляются замкнутые не окружающие Землю контуры B min =const.

18 B min =const на 55 мин моделирования после увеличения конвекции.

19 B min =const на 65 мин моделирования после увеличения конвекции.

20 Распределение изолиний B=const в экваториальной плоскости в различные моменты времени при уменьшении концентрации на границе области моделирования от 2 см -3 до 1 см -3 (на половину) с последующим восстановлением до 2 см -3. На 35 мин моделирования возникли замкнутые не окружающие Землю контуры B=const.

21 Выводы Результаты наблюдений на низкоорбитальных спутниках КОРОНАС-Ф и КОРОНАС-Фотон демонстрируют существование локальных азимутально несимметричных возрастаний потоков энергичных электронов к полюсу от внешней границы внешнего радиационного пояса, которые могут существовать и сохранять свою форму в течении >4.5 часов. Результаты одновременных наблюдений на спутниках МЕТЕОР 3М и МЕТЕОР-М 1 позволяют локализовать зарегистрированные возрастания внутри аврорального овала. Анализ изолиний B min =const, проведенный с использованием моделей Мида-Файерфилда, Цыганенко-1996, и демонстрирует существование не окружающих Землю замкнутых контуров B min =const, что говорит о возможности формирования локальных ловушек для энергичных частиц (локальных радиационных поясов). Замкнутые контуры B min =const образуются при моделировании возмущения магнитного поля конвектирующей плазмой. Возникновение не окружающих Землю замкнутых контуров B min =const может помочь объяснить результаты наблюдений по программе КОРОНАС.

22 Благодарю за внимание