Связь динамики потоков электронов внешнего радиационного пояса Земли с развитием кольцевого тока 17‒18.03.2015 г. и 22‒23.06.2015 г.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследований вариаций потоков протонов кольцевого тока и релятивистских электронов внешнего радиаионного пояса Земли, а также магнитосферного магнитного поля во время двух геомагнитных бурь 17‒18.03.2015 г. и 22‒23.06.2015 г., которые имели близкие мощности ( Dstmax ~ 200 нТл), но были вызваны разными условиями в солнечном ветре. Работа основана на экспериментальных данных с космических аппаратов Van Allen Probes. Результаты сопоставления одновременных данных измерений потоков протонов и электронов и магнитосферного магнитного поля во время геомагнитных бурь свидетельствуют о согласованной динамике кольцевого тока и внешнего радиационного пояса Земли. Показано, что вариации магнитного поля, происходящие вследствие развития кольцевого тока и суббуревых активаций, являются главными факторами, ответственными за динамику потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса во время геомагнитных бурь 17‒18.03.2015 г. и 22‒23.06.2015 г.

Об авторах

К. Ж. Азра-Горская

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ); Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (МГУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: azragorskayaCG@my.msu.ru
Москва, Россия; Москва, Россия

А. А. Зыкина

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ); Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (МГУ)

Email: azragorskayaCG@my.msu.ru
Москва, Россия; Москва, Россия

В. В. Калегаев

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ); Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (МГУ)

Email: azragorskayaCG@my.msu.ru
Москва, Россия; Москва, Россия

Н. А. Власова

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Email: azragorskayaCG@my.msu.ru
Москва, Россия

И. С. Назарков

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Email: azragorskayaCG@my.msu.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Власова Н.А., Калегаев В.В. О согласованной динамике магнитного поля и потоков релятивистских электронов в области геостационарной орбиты // Космические исследования. T. 62. № 4. С. 350−361. 2024. https://doi.org/10.31857/S0023420624040058
  2. Калегаев В.В., Алексеев И.И., Фельштейн Я.И., Громова Л.И., Графе А., Гриспан М. Магнитный поток через доли хвоста магнитосферы и динамика вариаций Dst // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 38. С. 10−16. 1998.
  3. Калегаев В.В., Власова Н.А. Относительная динамика кольцевого тока – токов хвоста магнитосферы во время геомагнитных бурь разной интенсивности // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 57. № 5. С. 572−577. 2017. https://doi.org/10.7868/S0016794017040083
  4. Калегаев В.В., Власова Н.А., Пенг Ж. Динамика магнитосферы во время геомагнитных бурь 21–22.01.2005 и 14–15.XII.2006 г. // Космические исследования. Т. 53. № 2. С. 105–117. 2015. https://doi.org/10.7868/S002342061502003X
  5. Лазутин Л.Л. Инжекция релятивистских электронов во внутреннюю магнитосферу во время магнитных бурь: связь с суббурями // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 53. C. 10–1134. 2013.
  6. Назарков И.С., Калегаев В.В., Власова Н.А., Береснева Е.А., Бобровников С.Ю., Prost A. Динамика магнитосферного магнитного поля во время мощных магнитных бурь 2015 г. по данным измерений КА Van Allen Probes и результатам моделирования // Космические исследования. Т. 56. № 6. C. 41–45. 2018. https://doi.org/10.31857/S002342060002489-5
  7. Павлов Н.Н., Тверская Л.В., Тверской Б.А., Чучков Е.А. Вариации энергичных частиц радиационных поясов во время сильной магнитной бури 24–26 марта 1991 года // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 33. № 6. C. 41–45. 1993.
  8. Тверская Л.В. О границе инжекции электронов в магнитосферу Земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 26. С. 864−865. 1986.
  9. Тверской Б.А. Динамика радиационных поясов Земли. М.: Наука, 224 с. 1968. (Основы теоретической космофизики. Избранные труды. М.: УРСС. 336 с. 2004.)
  10. Тверской Б.А. Механизм формирования структуры кольцевого тока магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 37. № 5. С. 29‒34. 1997.
  11. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Kalegaev V.V., Feldstein Y.I., Grafe A. Magnetic storms and magnetotail currents // J. Geophys. Res. V. 101. № A4. P. 7737–7747. 1996. https://doi.org/10.1029/95JA03509
  12. Alexeev I.I., Kalegaev V.V., Belenkaya E.S. The model description of magnetospheric magnetic field in the course of magnetic storm on January 9‒12, 1997 // J. Geophys. Res. V. 106. № A11. P. 25683−25694. 2001.
  13. Baker D.N., Jaynes A.N., Kanekal S.G. et al. Highly relativistic radiation belt electron acceleration, transport, and loss: Large solar storm events of March and June 2015 // J. Geophys. Res.-Space. V. 121. P. 6647–6660. 2016a. https://doi.org/10.1002/2016JA022502
  14. Baker D.N., Jaynes A.N., Turner D.L. et al. A telescopic and microscopic examination of acceleration in the June 2015 geomagnetic storm: Magnetospheric Multiscale and Van Allen Probes study of substorm particle injection // Geophys. Res. Lett. V. 43. P. 6051–6059. 2016b. https://doi.org/10.1002/2016GL069643
  15. Baker D.N., Erickson P.J., Fennell J.F., Foster J.C., Jaynes A.N., Verronen P.T. Space weather effects in the Earth’s radiation belts // Space Sci. Rev. V. 214. № 17. P. 1–60. 2018. https://doi.org/10.1007/s11214-017-0452-7
  16. Bortnik J., Thorne R.M., O’Brien T.P., Green J.C., Strangeway R.J., Shprits Y.Y., Baker D.N. Observation of two distinct, rapid loss mechanisms during the 20 November 2003 radiation belt dropout event. // J. Geophys. Res. V. 111. A12216. 2006. https://doi.org/10.1029/2006JA011802
  17. Georgiou M., Daglis I.A., Rae I.J., Zesta E., Sibeck D.G., Mann I.R., Balasis G., Tsinganos K. Ultra-low frequency waves as an intermediary for solar wind energy input into the radiation belts. // J. Geophys. Res.-Space. V. 123. P. 10090–10108. 2018. https://doi.org/10.1029/2018JA025355
  18. Horne R.B., Thorne R.M. Potential waves for relativistic electron scattering and stochastic acceleration during magnetic storms // Geophys. Res. Lett. V. 25. № 15. P. 3011–3014. 1998. https://doi.org/10.1029/98GL01002
  19. Horne R.B., Thorne R.M., Glauert S.A., Albert J.M., Meredith N.P., Anderson R.R. Timescale for radiation belt electron acceleration by whistler mode chorus waves. // J. Geophys. Res. V. 110. A03225. 2005. https://doi.org/10.1029/2004JA010811
  20. Hudson M.K., Elkington S.R., Lyon J.G., Goodrich C.C. Increase in relativistic electron flux in the inner magnetosphere: ULF wave mode structure // Adv. Space Res. V. 25. P. 2327–2337. 2000. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(99)00518-9
  21. Kalegaev V.V., Makarenkov E.V. Relative importance of ring and tail currents to Dst under extremely disturbed conditions // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 70. P. 519–525. 2008. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.08.029
  22. Kletzing C.A., Kurth W.S., Acuna M. et al. The Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science (EMFISIS) on RBSP // Space Sci. Rev. V. 179. P. 127–181. 2013. https://doi.org/10.1007/s11214-013-9993-6
  23. Li W., Ma Q., Thorne R.M. et al. Radiation belt electron acceleration during the 17 March 2015 geomagnetic storm: Observations and simulations // J. Geophys. Res.-Space. V. 121. P. 5520–5536. 2016. https://doi.org/10.1002/2016JA022400
  24. Li X., Selesnick R.S., Baker D.N. et al. Upper limit on the inner radiation belt MeV electron intensity // J. Geophys. Res. V. 120. № 2. P. 1215–1228. 2015. https://doi.org/10.1002/2014JA020777
  25. Mauk B.H., Fox N.J., Kanekal S.G., Kessel R.L., Sibeck D.G., Ukhorskiy A. Science objectives and rationale for the radiation belt storm probes mission // Space Sci. Rev. V. 179. P. 3‒27. 2013. https://doi.org/10.1007/s11214−012-9908-y
  26. McIlwain C.E. Ring current effects on trapped particles. // J. Geophys. Res. V. 71. P. 3623‒3628. 1966.
  27. Newell P.T., Sotirelis T., Liou K., Meng C.-I., Rich F.J. A nearly universal solar wind-magnetosphere coupling function inferred from 10 magnetospheric state variables. // J. Geophys. Res. V. 112. A01206. 2007. https://doi.org/10.1029/2006JA012015.
  28. Reeves G.D., Spence H.E., Henderson M.G. et al. Electron acceleration in the heart of the Van Allen Radiation belts // Science. V. 341. P. 991−994. 2013. https://doi.org/10.1126/science.1237743
  29. Shprits Y.Y., Elkington S.R., Meredith N.P., Subbotin D.A. Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt I: Radial transport // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 70. № 14. P. 1679−1693. 2008. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.06.014
  30. Spence H.E., Reeves G.D., Baker D.N. et al. Science goals and overview of the energetic particle, composition, and thermal plasma (ECT) suite on NASA’s radiation belt storm probes (RBSP) mission // Space Sci. Rev. P. 311−336. 2013. https://doi.org/10.1007/s11214-013-0007-5
  31. Turner D.L., Kilpua E.K.J., Hietala H. et al. The response of Earth’s electron radiation belts to geomagnetic storms: Statistics from the Van Allen Probes era including effects from different storm drivers // J. Geophys. Res.-Space. V. 124. № 2. P. 1013–1034. 2019. https://doi.org/10.1029/2018JA026066
  32. Vernov S.N., Chudakov A.E., Vakulov P.V., Logachev Y.I. Radiation measurement during the flight of the second Soviet space rocket // Proc. First International Space Science Symposium (Space Research). Amsterdam: North-Holland. P. 845−851. 1960.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).