Особенности распространения ОНЧ-волн во внутренней магнитосфере Земли
Рубрика:
| 1Менджул, ДИ, 2Агапитов, ОВ, 1Черемных, ОК 1Институт космических исследований НАН Украины и ГКА Украины, Киев, Украина 2Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, Киев, Украина |
| Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2013, 29(3):3-20 |
| Start Page: Космическая физика |
| Язык: украинский |
Аннотация: Получены лучевые траектории волн диапазона очень низких частот при неканализированном распространении во внутренней магнитосфере Земли в зависимости от локализации области их генерации, частоты и начального угла между вектором волновой нормали и вектором напряженности внешнего магнитного по- ля. Моделирование проведено на основе геометрической трассировки лучевой траектории в многокомпонентной плазме. Для вычислений параметров среды магнитосферы использовалась диффузионная модель распределения концентрации компонент плазмы, а также модель магнитного поля IGRF. Показано, что магнитосферное отра- жение волн может происходить при условии, что ниж- няя гибридная частота больше собственной частоты волны (ωLHF > ω), т. е. на широтах λ≈ 50°. Результаты моделирования подтверждают неприменимость квазипаралельного приближения для описания распространения магнитосферных вистлеров. Представлены результаты моделирования распространения вистлерных магнитосферных эмиссий типа хоров, для которого были взяты реалистичные распределения волн по начальным параметрам. В частности приведены рас- пределения волн хоровых эмиссий по направлению волнового вектора в зависимости от геомагнитной широты, необходимые для изучения диффузионных процессов в радиационных поясах. Результаты хорошо согласуются с опытными данными измерений на борту аппаратов CLUSTER. |
| Ключевые слова: внутренняя магнитосфера, Земля, ОНЧ-волны |
References:
1. O. Agapitov, V. Krasnoselskikh, deDudok, et al., "Multispacecraft observations of chorus emissions as a tool for the plasma density fluctuations’ remote sensing". J. Geophys. Res. 116 (2011). DOI: 10.1029/2011JA016540.
2. O. Agapitov, V. Krasnoselskikh, Y. V. Khotyaintsev, Rolland, "A statistical study of the propagation characteristics of whistler waves observed by Cluster". Geophys. Res. Lett. 38 (2011). DOI: 10.1029/2011GL049597.
3. O. Agapitov, V. Krasnoselskikh, Yu. Zaliznyak, et al., "Chorus source region localization in the Earth’s outer magnetosphere using THEMIS measurements". Ann. Geophys. 28, 1377—1386 (2010). DOI: 10.5194/angeo-28-1377-2010.
4. O. Agapitov, V. Krasnoselskikh, Yu. Zaliznyak, et al., "Observations and modeling of forward and reflected chorus waves captured by THEMIS". Ann. Geophys. 29, 541550 (2011). DOI: 10.5194/ angeo-29-541-2011.5.
5. J. J. Angerami, Thomas, "Studies of Planetary Atmospheres 1. The Distribution of Electrons and Ions in the Earth’s Exosphere". J. Geophys. Res. 69 (21), 4537—4560 (1964). DOI: 10.1029/JZ069i021p04537.
6. A. Artemyev, O. Agapitov, H. Breuillard, et al., "Electron pitch-angle diffusion in radiation belts: The effects of whistler wave oblique propagation". Geophys. Res. Lett. 39 (2012). DOI: 10.1029/ 2012GL051393
7. J. Bortnik, R. M. Thorne, N. P. Meredith, O. Santolik, "Ray tracing of penetrating chorus and its implications for the radiation belts". Geophys. Res. Lett. 34 (2007). DOI: 10.1029/2007GL030040.
8. W. J. Burtis, R. A. Helliwell, "Magnetospheric chorus: Occurrence patterns and normalized frequency". J. Geophys. Res. 24, 10071024 (1976).
9. R. K. Burton, R. E. Holzer, "The origin and propagation of chorus in the outer magnetosphere". J. Geophys. Res. 79, 1014—1023 (1974).
10. J. Chum, O. Santolik, "Propagation of whistler-mode chorus to low altitudes: divergent ray trajectories and ground accessibility". Ann. Geophys. 23, 3727— 3738 (2005).
11. D. L. Gallagher, P. D. Craven, R. H. Comfort, "Global core plasma model". J. Geophys. Res. 105, 18 819—18 834 (2000). DOI: 10.1029/1999JA000241.
12. R. Gendrin, "Le guidage des whistlers par le champ magnetique". Planet. Space Sci. 5, 274 (1961). DOI: 10.1016/0032-0633(61)90096-4.
13. V. L. Ginzburg, The propagation of electromagnetic waves in plasmas, ( New York: Pergamon Press, 1970.— 615 p.)
14. R. A. Helliwell, "A theory of discrete emissions from the magnetosphere". J. Geophys. Res. 72, 4773—4790 (1967).
15. R. B. Horne, R. M. Thorne, "Relativistic electron acceleration and precipitation during resonant interactions with whistler mode chorus". Geophys. Res. Lett. 30 (10), 1527 (2003).
16. C. F. Kennel, Petschek, "Limit on stably trapped particle fluxes". J. Geophys. Res. 71 (1), 1—28 (1966). DOI: 10.1029/JZ071i001p00001.
17. M. J. LeDocq, D. A. Gurnett, Hospodarsky, "Chorus source locations from VLF Poynting flux measurements with the Polar spacecraft". Geophys. Res. Lett. 25 (21), 4063—4066 (1998). DOI: 10.1029/1998GL900071.
18. W. Li, R. M. Thorne, V. Angelopoulos, et al., "Global distribution of whistler-mode chorus waves observed on the THEMIS spacecraft". Geophys. Res. Lett. 36, L09104 (2009). DOI: 10.1029/2009GL037595.
19. L. R. Lyons, "General relations for resonant particle diffusion in pitch angle and energy". J. Plasma Phys. 12, 4549 (1974). DOI: 10.1017/S0022377800024910.
20. N. P. Meredith, R. B. Horne, R. R. Anderson, "Substorm dependence of chorus amplitudes: Implications for the acceleration of electrons to relativistic energies". J. Geo-phys. Res. 106, 13165—13178 (2001). DOI: 10.1029/2000JA900156.
21. D. Mourenas, A. V. Artemyev, J. -F. Ripoll, et al., "Timescales for electron quasi-linear diffusion by parallel and oblique lower-band Chorus waves". J. Geophys. Res. (2012). DOI: 10.1029/2012JA017717.
22. I. Nagano, S. Yagitani, H. Kojima, H. Matsumoto, "Analysis of wave normal and poynting vectors of the chorus emissions observed by Geotail". J. Geomagn. Geo-electr. 48, 299—307 (1996).
23. Y. Omura, D. Nunn, H. Matsumoto, M. J. Rycroft, "A review of observational, theoretical and numerical studies of VLF triggered emissions". J. Atmos. and Terr. Phys. 53, 351—368 (1991).
24. M. Parrot, O. Santolik, N. Cornilleau-Wehrlin, et al., "Source location of chorus emissions observed by CLUSTER". Ann. Geophys. 21, 473—480 (2003).
25. M. Parrot, O. Santolik, N. Cornilleau-Wehrlin, et al., "Magnetospherically reflected chorus waves revealed by ray tracing with CLUSTER data". Ann. Geophys. 21, 1111—1120 (2003).
26. O. Santolik, D. A. Gurnett, J. S. Pickett, et al., "Spatio-temporal structure of storm-time chorus". J. Geophys. Res. 108 (A7), 1278 (2003). DOI: 10.1029/ 2002JA009791.
27. S. S. Sazhin, M. Hayakawa, "Magnetospheric chorus emissions: A review". Planet. Space Sci. 40, 681—697 (1992).
28. D. Shklyar, "Linear waves properties: Plasma physics". Plasmas Heliogeophysics. 2, 390489 (2008).
29. D. R. Shklyar, "On the nature of particle energization via resonant wave-particle interaction in the inhomogeneous magnetospheric plasma". Ann. Geophys. 29, 11791188 (2011).
30. V. Y. Trakhtengerts, "A generation mechanism for chorus emission". Ann. Geophys. 17, 95—100 (1999).
31. B. T. Tsurutani, E. J. Smith, "Postmidnight chorus: A substorm phenomenon". J. Geo-phys. Res. 79 (1), 118—127 (1974). DOI: 10.1029/JA079i001p00118.