Особливості поширення ДНЧ-хвиль у внутрішній магнітосфері Землі
Heading:
| 1Менджул, ДІ, 2Агапітов, ОВ, 1Черемних, ОК 1Інститут космічних досліджень НАН України та ДКА України, Київ, Україна 2Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, Київ, Україна |
| Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2013, 29(3):3-20 |
| Start Page: Космічна фізика |
| Мова: українська |
Анотація: Отримано променеві траєкторії хвиль діапазону дуже низьких частот при недактовому поширенні у внутрішній магнітосфері Землі в залежності від локалізації області їхньої генерації, частоти та початкового кута між вектором хвильової нормалі та вектором напруженості зовнішнього магнітного поля. Моделювання здійснювалося на основі трасування променевої траєкторії у багатокомпонентній плазмі. Для обчислень параметрів середовища магнітосфери використовувалась дифузійна модель розподілу концентрації компонентів плазми, а також модель магнітного поля IGRF. Описано процес магнітосферного відбивання та доведено, що воно може відбуватися лише за умови, що нижня гібридна частота більша за власну частоту хвилі (ωLHF > ω), тобто на широтах λ≈ 50°. Результати моделювання підтверджують незастосовність квазіпаралельного наближення для опису поширення магнітосферних вістлерів. Представлено результати моделювання поширення хорових емісій, для якого було взято реалістичні розподіли хвиль по початкових параметрах. Зокрема наведе- но розподіли хвиль хорових емісій по напрямках хвильового вектора в залежності від геомагнітної широти, необхідні для вивчення дифузійних процесів у радіаційних поясах. Результати добре узгоджуються з дослідними даними вимірювань на борту апаратів CLUSTER. |
| Ключові слова: внутрішня магнітосфера, ДНЧ-хвилі, Земля |
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.