МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИОНОВ КИСЛОРОДА O+ – O+2 С ДИПОЛИЗАЦИОННЫМИ ФРОНТАМИ В СОПРОВОЖДЕНИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ХВОСТЕ МАГНИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

  • Е. И. Пархоменко Институт космических исследований РАН
  • В. Ю. Попов Институт космических исследований РАН; Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
  • Х. В. Малова Институт космических исследований РАН; НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ
  • Л. М. Зеленый Институт космических исследований РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(1).28
Ключевые слова: солнечный ветер, магнитосфера Земли, диполизационные фронты, ускорение частиц

Аннотация

Работа посвящена исследованию ускорения частиц плазмы в процессе магнитных диполизаций в токовом слое магнитосферного хвоста Земли. Построена численная модель, позволяющая оценивать ускорение ионов кислорода O+ – O+2 в двух возможных сценариях: (A) прохождения множественных диполизационных фронтов; (B) прохождения диполизационных фронтов в сопровождении крупномасштабной электромагнитной турбулентности. Получены энергетические спектры ускоренных частиц двух сортов: ионов кислорода O+ и O+2. Показано, что на разных временных масштабах сценарии (A)–(B) способствуют различному ускорению популяций частиц. Чем ближе масштаб изменения поля к гиропериоду ионов, тем эффективней перенос энергий от полям к частицам. Так, ионы кислорода O+2 эффективно ускоряются в процессе (A) прохождения множественных диполизационных фронтов и увеличивают энергии до 3 МэВ, в то время как ионы O+ - до 1.7 МэВ.Показано, что учет электромагнитныхфлуктуаций, сопровождающих магнитную диполизацию, может объяснить появление потоков ионов кислорода с энергиями больше 3 MэВ в хвосте магнитосферы Земли.

Литература


  1. Birn J., Runov A., Hesse M. Energetic ions in dipolarization events // J. Geophys. Res. 2015. Vol. 120. P. 7698. DOI: 10.1002/2015JA021372.

  2. Delcourt D. C. Particle acceleration by inductive electric fields in the inner magnetosphere // J.Atm. Solar Ter. Phys. 2002. Vol. 64. P. 551. DOI:10.1016/S1364-6826(02)00012-3.

  3. Greco A., Artemyev A., Zimbardo G. Heavy ion acceleration at dipolarization fronts in planetary magnetotails // Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42. P. 8280. DOI:10.1002/2015GL066167.

  4. Grigorenko E. E., Kronberg E. A., Daly P. W. Heating and accleration of charged particles during magnetic dipolarizations // Cosmic Res. 2017. Vol. 55. P. 57. DOI: 10.1134/S0010952517010063.

  5. Runov A., Angelopoulos V., Sitnov M., Sergeev V. A., Nakamura R. et al. Dipolarization fronts in the magnetotail plasma sheet // Planetary and Space Science. Vol. 59. P. 517. DOI: 10.1016/j.pss.2010.06.006.

  6. Zelenyi L.M., Malova H.V., Artemyev A.V., Popov V.Yu., Petrukovich A.A. Thin current sheets in collisionless plasma: equilibrium structure, plasma instabilities, and particle acceleration // Plasma Phys. Rep. 2011. Vol. 37. P. 118. DOI:10.1134/S1063780X1102005X.
Опубликован
2019-05-29
Выпуск
Том 47 № 1 (2019): Океанологические исследования
Раздел
XXVII научная сессия Совета РАН по нелинейной динамике

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)