Геомагнитный контроль развития экваториальных плазменных пузырей

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Неоднократно делались попытки исследовать влияние геомагнитной активности на генерацию экваториальных плазменных пузырей. На настоящий момент принято считать, что геомагнитная активность стремится подавить генерацию и развитие экваториальных плазменных пузырей в дополуночном секторе. Что касается послеполуночного сектора, то полагают, что вероятность их наблюдать после полуночи будет возрастать по мере роста геомагнитной активности. Причем темпы роста вероятности будут сильно зависеть от уровня солнечной активности: в минимуме они будут наиболее значительны. Для подтверждения этих идей требуется достаточное количество наблюдательных данных. Для этой цели наилучшим образом подходят наблюдения экваториальных плазменных пузырей, полученные в до- и послеполуночном секторах на борту спутника ISS-b (~ 972−1220 км, 1978−1979). Данные были рассмотрены в двух широтных регионах: экваториально-низкоширотном ± 20° и среднеширотном ± (20°–52°). Для обеих групп были рассчитаны LT и Kp-вариации вероятности наблюдения экваториальных плазменных пузырей. (1) Выявлено, что максимум вероятности наблюдения пузырей, регистрируемых на экваторе и в низких широтах, приходится на дополуночный сектор. Вероятность их наблюдать убывает по мере роста Kp-индекса, взятого за 3 и 9 часов до их регистрации. (2) Однако, максимум вероятности наблюдения пузырей, регистрируемых на средних широтах, приходится на послеполуночный сектор. Вероятность их наблюдать немного возрастает по мере роста Kp-индекса, взятого за 9 часов до их регистрации. Таким образом, получено подтверждение идеи о влиянии на генерацию послеполуночных экваториальных плазменных пузырей механизма возмущенного ионосферного динамо. Он “включается” после нескольких часов повышенной геомагнитной активности и благоприятствует генерации. Однако его влияние ослаблено в годы повышенной солнечной активности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Н. Сидорова

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: lsid@izmiran.ru
Россия, Троицк

Список литературы

  1. Сидорова Л.Н., Филиппов С.В. Долготная статистика плазменных “пузырей”, видимых на высотах верхней ионосферы в концентрации Не+ // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 53. № 1. С. 64−77. 2013. https://doi.org/10.7868/S0016794012060107
  2. Сидорова Л.Н. Экваториальные плазменные “пузыри”: зависимость от местного времени // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 60. № 5. С. 557–565. 2020. https://doi.org/10.31857/S0016794020050144
  3. Сидорова Л.Н. Экваториальные плазменные “пузыри”: Изменчивость широтного распределения с высотой // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 61. № 4. C. 445–456. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021040167
  4. Сидорова Л.Н. Экваториальные плазменные пузыри: влияние термосферных меридиональных ветров // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 3. С. 374–382. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022030166
  5. Сидорова Л.Н. Вероятность наблюдения экваториальных плазменных пузырей в зависимости от месяца года // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 63. № 2. С. 238–246. 2023а. https://doi.org/10.31857/S0016794022600533
  6. Сидорова Л.Н. Экваториальные плазменные пузыри: влияние зонального термосферного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 63. № 6. С. 798–805. 2023б. https://doi.org/10.31857/S0016794023600369
  7. Basu S., Basu Su., Rich F.J., Groves K.M., MacKenzie E., Coker C., Sahai Y., Fagundes P.R., Becker-Guedes F. Response of the equatorial ionosphere at dusk to penetration electric fields during intense magnetic storms // J. Geophys. Res. – Space. V. 112. № 8. ID A08308. 2007. https://doi.org/10.1029/2006JA012192
  8. Blanc M., Richmond A.D. The ionospheric disturbance dynamo // J. Geophys. Res. – Space. V. 85. № 4. P. 1669–1686. 1980. https://doi.org/10.1029/JA085iA04p01669
  9. Bowman G.G. A relationship between polar magnetic substorms, ionospheric height rises and the occurrence of spread F // J. Atmos. Terr. Phys. V. 40. № 6. P. 713–722. 1978. https://doi.org/10.1016/0021-9169(78)90129-0
  10. Burke W.J. Plasma bubbles near the dawn terminator in the topside ionosphere // Planet. Space Sci. V. 27. № 9. P. 1187−1193. 1979. https://doi.org/10.1016/0032-0633(79)90138-7
  11. Fejer B.G. Low latitude electrodynamic plasma drifts: A review // J. Atmos. Terr. Phys. V. 53. № 8. P. 677–693. 1991. https://doi.org/10.1016/0021-9169(91)90121-M
  12. Fejer B.G., Scherliess L. Time dependent response of equatorial electric fields to magnetospheric disturbances // Geophys. Res. Lett. V. 22. № 7. P. 851–854. 1995. https://doi.org/10.1029/95GL00390
  13. Fejer B.G., Scherliess L. Empirical models of storm time equatorial zonal electric fields // J. Geophys. Res. – Space. V. 102. № 11. P. 24047–24056. 1997. https://doi.org/10.1029/97JA02164
  14. Fejer B.G., Scherliess L., de Paula E.R. Effects of the vertical plasma drift velocity on the generation and evolution of equatorial spread F // J. Geophys. Res. – Space. V. 104. № 9. P. 19859–19869. 1999. https://doi.org/10.1029/1999JA900271
  15. Heelis R.A., Hanson W.B., Bailey G.J. Distributions of He+ at middle and equatorial latitudes during solar maximum // J. Geophys. Res. – Space. V. 95. № 7. P. 10313−10320. 1990. https://doi.org/10.1029/JA095iA07p10313
  16. Kelley M.C., Fejer B., Gonzales C. An explanation for anomalous equatorial ionospheric electric fields associated with a northward turning of the interplanetary magnetic field // Geophys. Res. Lett. V. 6. № 4. P. 301–304. 1979. https://doi.org/10.1029/GL006i004p00301
  17. Li G., Ning B., Liu L., Wan W., Liu J.Y. Effect of magnetic activity on plasma bubbles over equatorial and low-latitude regions in East Asia // Ann. Geophys. V. 27. № 1. P. 303–312. 2009. https://doi.org/10.5194/angeo-27-303-2009
  18. Martinis C.R., Mendillo M.J., Aarons J. Toward a synthesis of equatorial spread F onset and suppression during geomagnetic storms // J. Geophys. Res. – Space. V. 110. № 7. ID A07306. 2005. https://doi.org/10.1029/2003JA0101362
  19. Palmroth M., Laakso H., Fejer B.G., Pfaff R.F. Jr. DE 2 observations of morningside and eveningside plasma density depletions in the equatorial ionosphere // J. Geophys. Res. – Space. V. 105. № 8. P. 18429–18442. 2000. https://doi.org/10.1029/1999JA005090
  20. RRL. Summary plots of ionospheric parameters obtained from Ionosphere Sounding Satellite-b. Tokyo: Radio Research Laboratories. Ministry of Posts and Telecommunications. V. 1−3. 1983.
  21. RRL. Summary plots of ionospheric parameters obtained from Ionosphere Sounding Satellite-b. Tokyo: Radio Research Laboratories. Ministry of Posts and Telecommunications. Special Report. V. 4. 1985.
  22. Scherliess L., Fejer B.G. Storm time dependence of equatorial disturbance dynamo zonal electric fields // J. Geophys. Res. – Space. V. 102. № 11. P. 24037–24046. 1997. https://doi.org/10.1029/97JA02165
  23. Senior C., Blanc M. On the control of magnetospheric convection by the spatial distribution of ionospheric conductivities // J. Geophys. Res. – Space. V. 89. № 1. P. 261−284. 1984. https://doi.org/10.1029/JA089iA01p00261
  24. Sidorova L.N., Filippov S.V. Topside ionosphere He+ density depletions: seasonal/longitudinal occurrence probability // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 86. P. 83–91. 2012. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2012.06.013.
  25. Singh S., Bamgboye D.K., McClure J.P., Johnson F.S. Morphology of equatorial plasma bubbles // J. Geophys. Res. – Space. V. 102. № 9. P. 20019−20029. 1997. https://doi.org/10.1029/97JA01724
  26. Sobral J.H.A., Abdu M.A., Takahashi H., Taylor M.J., de Paula E.R., Zamlutti C.J., de Aquino M.G., Borba G.L. Ionospheric plasma bubble climatology over Brazil based on 22 years (1977–1998) of 630 nm airglow observations // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 64. № 12−14. P. 1517−1524. 2002. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(02)00089-5
  27. Stolle С., Lühr H., Rother M., Balasis G. Magnetic signatures of equatorial spread F as observed by the CHAMP satellite // J. Geophys. Res. – Space. V. 111. № 2. ID A02304. https://doi.org/10.1029/2005JA011184. 2006.
  28. Taylor H.A. Evidence of solar geomagnetic seasonal control of the topside ionosphere // Planet. Space Sci. V. 19. № 1. P. 77–93. 1971. https://doi.org/10.1016/0032-0633(71)90068-7
  29. Watanabe S., Oya H. Occurrence characteristics of low latitude ionospheric irregularities observed by impedance probe on board the Hinotori satellite // J. Geomagn. Geoelectr. V. 38. № 2. P. 125−131. 1986. https://doi.org/10.5636/jgg.38.125
  30. Wilford C.R., Moffett R.J., Rees J.M., Bailey G.J., Gonzalez S.A. Comparison of the He+ layer observed over Arecibo during solar maximum and solar minimum with CTIP model results // J. Geophys. Res. – Space. V. 108. № 12. P. 1452−1461. 2003. https://doi.org/10.1029/2003JA009940.
  31. Woodman R.F., La Hoz C. Radar observations of F-region equatorial irregularities // J. Geophys. Res. V. 81. № 31. P. 5447−5466. 1976. https://doi.org/10.1029/JA081i031p05447

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. LT-вариации вероятности наблюдения EPB (РEPB). (а) – Область экватора и низких широт: ± 20°. (б) – Область средних широт: ± (20°–52°).

Скачать (169KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вариации РEPB в зависимости от интервального значения Кр-индекса. Область экватора и низких широт: ± 20°. (а) – Задержка Кр-индекса на 3 часа. (б) – Задержка Кр-индекса на 6 часов. (в) – Задержка Кр-индекса на 9 часов.

Скачать (203KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Вариации РEPB в зависимости от интервального значения Кр-индекса. Область средних широт: ± (20°–52°). (а) – Задержка Кр-индекса на 3 часа. (б) – Задержка Кр-индекса на 6 часов. (в) – Задержка Кр-индекса на 9 часов.

Скачать (213KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схематическое изображение эволюции экваториальных плазменных пузырей относительно магнитных силовых трубок, дипольной широты и высоты. Горизонтальными линиями показаны приблизительные высоты пролетов спутников ISS-b (~ 972−1220 км), ROCSAT-1 (~ 600 км), AE-E (~ 350−475 км).

Скачать (196KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024