СТРУКТУРНИ ОСОБЕНОСТИ НА СУБАВРОРАЛНАТА ЙОНОСФЕРА ПРИ ПОЯВА НА ПОЛЯРИЗАЦИОННА СТРУЯ - тема
Цена:
Автори на произведението:
Научно списание:
Година на издаване:
СТРУКТУРНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА СУБАВРОРАЛНАТА ЙОНОСФЕРА ПО ВРЕМЕ НА ПОЯВА НА ПОЛЯРИЗИРАЩА СТРУЯ
СТРУКТУРНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА СУБАВРОРАЛНАТА ЙОНОСФЕРА ПО ВРЕМЕ НА ПОЯВА НА ПОЛЯРИЗАЦИОННА СТРУЯ
Тесни струи от бързи йонни дрейфи на запад близо до проекцията на плазмопаузата на височините на областта F бяха регистрирани за първи път на борда на спътника Kosmos-184 и бяха наречени поляризационна струя. В тази статия ние изследваме ефекта на поляризационна струя върху структурата на йоносферата, използвайки триизмерен модел на йоносферата с висока ширина в присъствието на силни локални електрически полета от магнитосферен произход. Изчисленията показват, че на мястото, където се включва електрическото поле, се образува тясна пропаст в ширината на изменението на електронната концентрация на максимума на F-областта. Тесният спад е по-изразен в ранните вечерни часове, когато фоновата концентрация на електрони е все още висока, и по-слабо изразен при ниски фонови нива в часовете преди полунощ. Сравнението на резултатите от изчисленията и експерименталните данни показа тяхното добро съответствие, което позволява да се говори за поляризационната струя като основен механизъм за образуване на тесни спадове на електронна плътност в субавроралната йоносфера.
Тесни струи от бързи йонни дрейфи на запад близо до проекцията на плазмопаузата на височините на F областта бяха регистрирани за първи път на съветския спътник Космос-184 и бяха наречени поляризационна струя (PD) [Galperin et al., 1973; Галперин и др., 1974]. Впоследствие това явление беше открито от наблюдения от други сателити, измервания от наземни станции на некохерентно разсейване на радиовълни, а също и от измервания от йоносферни станции [Smiddy et al., 1977; южно дървои Wolf, 1978; Spiro et al., 1979; Галперин и др., 1986; Филипов и др., 1987; 1989 г.; Anderson et al., 1993; Foster et al., 1994; Karlsson et al., 1998; Халипов и др., 2001; Anderson et al., 2001; Галперин, 2002; Халипов и др., 2003]. В някои работи термините SAID, (Sub-Auroral Ion Drift) и SAEF (Sub-Auroral Electric Fields) са използвани за обозначаване на PD.
Всички тези наблюдения, обобщени накратко, показват това
- върху екваториалната проекция на PD се записва повишено електрическо поле от северна посока със сила
600 - 2000 m / s) и повече, както и потенциалната разлика през лентата
— Времето за формиране на PD е
5–10 минути в почти полунощния MLT сектор след рязко повишаване на нивото на геомагнитни смущения;
— AP честотната лента на йоносферните височини е 1–2 градуса;
— наблюдава се западното изместване на разкъсването на Харанг близо до меридиана на инжектиране на частици в продължение на няколкостотин километра, което придружава събитието на PD;
— проводимостта на Педерсен в субавроралната йоносфера се оценява като
е продължителността на живота на PD в квази-спокоен етап
— обхватът на PD е локализиран в сектора MLT вечер-нощ;
- честотата на поява на PD е с пик в равноденствените месеци.
Основната идея за физическото обяснение на поляризационната струя е изложена в [Smiddy et al., 1977; Southwood and Wolf, 1978]. Той разглежда инжектирането на енергийни йони във вътрешната магнитосфера по време на суббуря в сектора близо до полунощ и по-дълбокото им проникване към Земята в секторите преди полунощ и вечерта поради бетатронното ускорение на йони в тяхното дрейфово движение в присъствието на компонента на западното електрическо поле.
Според този модел се създава поляризационна струяелектрическо поле, насочено към полюса, което се генерира от зарядите на енергийните йони на екваториалната граница на тяхното проникване. В този случай е естествено да се очаква най-бързата поява на този ефект в окото.
полунощен сектор или по-точно близо до инжекционния меридиан. Освен това, когато популацията от инжектирани горещи йони се движи на запад по дължина, нейното забавено развитие трябва да се наблюдава във вечерния сектор.
2. ДАННИ ОТ НАБЛЮДЕНИЯ И ИЗЧИСЛЕНИЯ НА МОДЕЛ
2.1. Измервания с йонна сонда
Експерименталните изследвания на поляризационната струя чрез наземни методи са свързани с определени трудности, като трудността при интерпретиране на получените данни и липсата на общоприета техника за обработка. Сравнението на едновременни сложни сателитни и наземни измервания (според данните от Якутската верига от йоносферни станции Якутск-Жиганск-Тикси) разкри, че появата на лента от бърз западен дрейф на йоносферната плазма се дължи на развитието на интензивно (повече от 30 mV/m) електрическо поле към полюса близо до проекцията на плазмопаузата [Galperin et al. , 1986; Филипов и др., 1987; 1989 г.; Khalipov et al., 2001]. Такова поле води до образуването на тесни (100-200 km) и дълбоки (3-5) полета, което се проявява на дневните f-графики като рязко намаляване на критичните честоти на F2-слоя ("честотен пробив") и увеличаване на височината h'F.
на гаровите знаци на PD. Интервалът на наблюдение на AP (от 9:15 до 10:00 UT) е маркиран на фигурата с прав сегмент, през който честотната "пауза" е била
Косвените признаци на PD върху йонограмите могат да бъдат също появата на дифузност и стратификация на слоевете, феноменът на "лакуни" и наличието на характерни отражения от областта E (Ess - наклонени Es). Освен това тези признаци могат да се наблюдават заедно или всеки поотделно вв зависимост от географската ширина на наблюдателната станция и нивото на геомагнитна активност.
2.2. Резултати от изчисленията и сравнение с експериментални данни
На високи географски ширини плазменият транспорт играе важна роля при формирането на структурата и динамиката на йоносферата. Следователно при моделните изчисления проблемът винаги се поставя за решаване на система от триизмерни уравнения за моделиране, които отчитат както вертикалния, така и хоризонталния транспорт на йоносферната плазма. Математическият модел на областта F на йоносферата с висока ширина, който използваме, отчитайки несъответствието между географските и геомагнитните координати и отчитайки топлинния режим, е изграден на базата на система от хидродинамични уравнения в променливи на Ойлер. Йоносферната плазма във височинния диапазон 120-500 km може да се опише в хидродинамично приближение със следните характеристики: концентрация на N(O+) йони, електрони (Ne
N(O+), неутрални компоненти и техните температури, както и компоненти на O+ и скоростите на електроните. Плътността на Ne в модела зависи от слънчевия радиопоток F10 7 и планетарния геомагнитен индекс Ap.
Тримерният модел на високоширочинната йоносфера е описан по-подробно в следните трудове: [Колесник и Голиков, 1982; Колесник и др., 1993; Чернишев и Заболотски, 1994; Голиков и др., 2005]. В (Голиков и др., 1985) изчисленията на модела са сравнени с експерименталните данни на Якутската меридионална верига от йонозонди за зимни условия през периода на ниска слънчева активност. Показано е, че пространствено-времевото разпределение на електронната плътност в максимума на F областта има доста добро качествено и количествено съответствие с емпиричния модел, което показва адекватността на триизмерния модел на йоносферата с висока ширина.
В тази работа изследвахме влиянието на поляризациятаструя върху структурата на субавроралната йоносфера въз основа на резултатите от числената симулация. За да направите това, в моделните изчисления бяха допълнително зададени параметрите на локалните електрически полета от магнитосферен произход: електрическото поле на северната посока
Честота, MHz Надморска височина, км
180 180 Фиг. 3. Модели на изолинии, равни на електронната плътност N (в единици 104 cm-3):
a - тих период на равноденствие без включване на допълнително локално електрическо поле;
b, c, d - изолинии при E^, равни на 25,5, 51 и 76,5 mV/m, или при скорости на дрейф на запад от 500, 1000 и 1500 m/s.
Широчина 1–2 градуса и стойности на полето от 5 до 100 mV/m. Стойностите на фоновия модел на напрегнатостта на електрическото поле E± в самите субаврорални ширини са около 5 mV/m.
Позицията на електрическото поле може да бъде зададена на определена географска ширина и дължина (MEG). За изчисления върху модела бяха взети предвид средно нарушени интервали на геомагнитна активност (Kp = 3–5 или Ap> 15) при условия на равноденствие.
За по-нататъшно четене на статията трябва да закупите пълния текст. Артикулите се изпращат във форматPDFна пощата, посочена при плащането. Времето за доставка епо-малко от 10 минути. Цената на една статия е150 рубли.
Подобни научни статии на тема "Геофизика"
В. Х. Депуев, М. Паро, Ю. Я. Ружин и В. М. Смирнов — 2014 г
Е. Д. Бондар, А. Е. Степанов, В. Л. Халипов — 2008 г
Благовещенски Д.В., Корниенко В.А. — 2007 г
Кораблева И. В., НАМГАЛАДЗЕ А. А., НАМГАЛАДЗЕ А. Н. — 2008 г