Изучение процессов во внутренней магнитосфере Земли: спутниковые и наземные измерения. М.М. Могилевский (1), Л.М. Зеленый (1), А.Г. Демехов (2), С.Н. Немыкин. - презентация

1 Изучение процессов во внутренней магнитосфере Земли: спутниковые и наземные измерения. М.М. Могилевский (1), Л.М. Зеленый (1), А.Г. Демехов (2), С.Н. Немыкин (3) и команда проекта (1) ИКИ РАН (2) ИПФ РАН (3) НПОЛ … Изучение процессов во внутренней магнитосфере Земли: спутниковые и наземные измерения. М.М. Могилевский (1), Л.М. Зеленый (1), А.Г. Демехов (2), С.Н. Немыкин (3) и команда проекта (1) ИКИ РАН (2) ИПФ РАН (3) НПОЛ …

2 Участники проекта РЕЗОНАНС Россия –ИКИ РАН, НПОЛ, ИПФ РАН, ИЗМИРАН, НИРФИ, ПГИ КНЦ РАН Австрия – ИКИ ААН Болгария – ИКИ БАН Чехия – IAF CAS Финляндия – Oulu univer/ Франция – LPCE/CNRS, CESR CNRS Германия – IMP Lindau Греция – Thrace Univ. Польша - CBK PAN Словакия – IEP SAS Украина – ЛФ ИКИ НАНУ/НКАУ, ИРА НАНУ USA – Mariland Univ.

3 Проект РЕЗОНАНС направлен на исследование процессов во внутренней магнитосфере Земли и авроральной области. В рамках проекта будут запущены две пары спутников, оснащенных приборами для измерения параметров плазмы и электромагнитного поля.

4 КОМПЛЕКС НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ ПРОЕКТА РЕЗОНАНС Приборы для измерения параметров полей и волн ПриборДиапазон измерений Магнитометр(3В) DC – 10 Гц КНЧ приемник (3Е) DC – 10 Гц ОНЧ приемник(3Е + 3В) 10 Гц – 20 кГц ВЧ приемник(3Е + 3В) 10 кГц – 20 МГц Радиоинтерферометр5 и 10 МГц

5 КОМПЛЕКС НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ ПРОЕКТА РЕЗОНАНС Приборы для измерения параметров плазмы и частиц ПриборДиапазон измерений РЕПИНФоновая плазма (до 10 эВ) КАМЕРА-Е Электроны 10 эВ – 20 кэВ КАМЕРА-ИИоны 10 эВ – 20 кэВ БЕЛАЭлектроны 5-50 кэВ ДОК Электроны и ионы РЭМЭлектроны и ионы

6 Магнитосинхронные орбиты Схема движения спутников РЕЗОНАНС вдоль силовой трубки магнитного поля. lo – Начальное положение спутника на силовой линии (в момент tо), Ii – положение спутника в момент ti. Красная кривая – путь, пройденный спутником вдоль выбранной силовой трубки.

7 Синяя кривая – границы выбранной силовой трубки. Красная кривая – орбита спутников R1 А и В (сплошная кривая – внутри выбранной силовой трубки, пунктирная кривая – вне ее). Зеленая кривая – орбита спутников R2 А и В. Символами t1 и t2 отмечено одновременное вхождение спутников в выбранную силовую трубку. Стратегия измерений Положение спутников в выбранной силовой трубке магнитного поля

8 В рамках проекта две пары спутников будут запущены на магнито-синхронные орбиты с параметрами: В рамках проекта две пары спутников будут запущены на магнито-синхронные орбиты с параметрами: T = 8 часов h ap = км h per = 500 км i = (+/-) 63,4° Параметры орбит спутников проекта РЕЗОНАНС

9 Основные научные задачи 1. Приэкваториальная область - Динамика магнитосферных циклотронных мазеров, - Формирование кольцевого тока, - Заполнение магнитосферы после магнитных возмущений. 2. Авроральная область - Глобальные явления (АКР: источник и распространение; генерация и распространение ОНЧ/КНЧ излучений), - Роль мелкомасштабных явлений в глобальной динамике плазмы (Область ускорения). 3. Совместный эксперимент с HAARP

10 Магнитосферный циклотронный мазер Электродинамическая система: Магнитная трубка, заполненная холодной плазмой, и сопряженная ионосфера в роли зеркал Канус потерь Волновой пакет Ионосфера Режимы работы: свистовые волны ионно-циклотронные волны < H (e,p) Источник энергии: электроны (W e > 5 keV ), протоны (W p > 10 keV ) Захваченные частицы

11 «Ударная» волна в фазовом пространстве One-dimensional relaxation of beams in plasmas: Ivanov and Rudakov (1966); Ivanov (1977) Quasilinear relaxation of the cyclotron instability in an inhomogeneous magnetic field F HD ~ n 1/2 kin ~ n V|| Energy, keV Pitch-angle FF latitude=30 o equator

12 Осциллятор типа лампы обратной волны в магнитосфере R=0 electrons waves l ~ 1000 km

13 Типы излучений в магнитосферном мазере: свистовые волны Квазишумовые излучения (стационарные) Периодические излучения Дискретные излучения (хоры)

14 Авроральная область Схема явлений в авроральной области

15 Совместный эксперимент РЕЗОНАНС-HAARP В результате резонансного взаимодействия ОНЧ волн и захваченных частиц изменяется пич-угол последних, что приводит к высыпанию и изменению свойств ионосферы в сопряженных точках

16 Координированный эксперимент УНЧ интерферометр В рамках проекта планируется проведения ряда координированных экспериментов с использованием как спутниковых, так и наземных измерений. В частности, одним из таких экспериментов является «УНЧ интерферометр». Используя измерения в диапазоне частот 0-10 Гц на борту спутников на расстояниях порядка полутора радиусов Земли и наземные измерения в основании выбранных силовых линий (на которых будут находиться спутники), будут лоцированы источники УНЧ излучений и построено распределение полей во внутренней магнитосфере.

17 Координированные бортовые и наземные измерения

18 Результаты расчета сопряжения орбиты спутников проекта РЕЗОНАНС

19 Б.М. Ляхов

20 Роль магнитного поля в сохранении жизни на планете W ~ 1/r n где n зависит от отношения размеров источника и расстояния от источника (2) r В нашей солнечной системе в «зеленую зону», область, где поток лучистой энергии от Солнца достаточен для поддержания биологических систем, попадают три планеты – Венера, Земля и Марс. Только у Земли есть магнитное поле, которое защищает от радиации. Циклотронное мазерное излучение (для Земли – АКР) – уверенный признак существования у планеты магнитного поля. Из статьи P. Zarka