Исследование возмущений и коллективных движений плазмы во внутренней магнитосфере Земли

Черемных, ОК, Парновский, АС, Агапитов, АВ
Косм. наука технол. 2008, 14 ;(5):095-106
https://doi.org/10.15407/knit2008.05.095
Язык публикации: русский
Аннотация: 
Исследуется генерация, устойчивость и спектр собственных поперечно-мелкомасштабных УНЧ-возмущений магнитосферного резонатора с учетом давления, его градиента, кривизны силовых линий и конечной проводимости ионосферы. Получена система уравнений для малых поперечно-мелкомасштабных возмущений статического МГД-равновесия, описывающих «зацеплены» альвеновские и медленные магнитозвуковые моды в дипольной модели внутренней магнитосферы Земли. Эти уравнения дополнены комплексными граничными условиями на ионосфере с диссипацией. С помощью энергетического принципа было установлено, что устойчивость системы определяется желобковыми модами при конечной проводимости ионосферы и идеальными баллонными - при безконечной. Для обоих типов возмущений были получены критерии устойчивости. Установлено, что спектр собственных возмущений является дискретным, его линии имеют конечную ширину из-за наличия различных поляризаций, а частоты альвеновских мод уменьшаются при уменьшении проводимости, вследствие чего при определенной проводимости первая альвеновских мода исчезает. Эти результаты были проверены числовыми расчетами и наблюдательными данными.
Ключевые слова: ионосфера, поперечно-мелкомасштабные возмущения, резонатор
References: 
1.  Агапитов А. В., Парновский А. С, Черемных О. К. Спектр поперечно-мелкомасштабных возмущений во внутренней магнитосфере Земли // Кинематика и фи­зика небес, тел.—2006.—22, № 6.—С. 387—401.
2.  Агапитов А. В., Черемных О. К. Генерация солнечным ветром собственных ULF-мод магнитосферы Земли // Космічна наука і технологія.—2008.—14, № 4.— С. 72—81.
3.  Клейменова Н. Г. Геомагнитные пульсации // Модель космоса. — М.: Университет. Книжный дом, 2007.— Т. 1.—872 с.
4.  Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы. — М.: Мир, 1980.—299 с.
5.  Парновский А. С. Оценка влияния накачки частиц из хвоста магнитосферы на УНЧ-возмущения плазмы в утренне-вечернем секторе // Седьмая укр. конф. по перспективным космич. исслед.: Тез. докл. — Евпато­рия, 2007.—С. 95.
6.  Парновский А. С, Черемных О. К. Анализ устойчиво­сти и спектра собственных баллонных возмущений «теплой» плазмы во внутренней магнитосфере Земли // Третья укр. конф. по перспективным космич. исслед.: Тез. докл. — Кацивели, 2003.—С. 126.
7.  Парновский А. С, Черемных О. К. Анализ спектра собственных МГД-возмущений в «теплой» плазме во внутренней магнитосфере Земли // Космічна наука і технологія.—2003.—9 № 5/6.—С. 111 — 116.
8.  Парновский А. С, Черемных О. К. Спектр баллонных возмущений с произвольной поляризацией во внутрен­ней магнитосфере Земли // Космічна наука і техно­логія.—2006.—12, № 1/2.—С. 49—56.
9.  Парновский А. С, Черемных О. К. Желобковые и несжимаемые возмущения во внутренней магнитосфере Земли // Кинематика и физика небес, тел.—2006.— 22, № 1.—С. 65—75.
10.  Пудовкин М. И., Распопов О. М., Клейменова Н. Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Часть 2. Короткопериодные колебания геомагнитного поля. — Л.: ЛГУ, 1976.—271 с.
11.  Черемных О. К., Бурдо О. С, Кременецкий И. А., Парновский А. С. К теории МГД-волн во внутренней магнитосфере Земли // Космічна наука і технологія.— 2001.—7, № 5/6.—С. 44—63.
12.  Черемных О. К., Бурдо О. С, Кременецкий И. А., Парновский А. С. К теории МГД-волн во внутренней магнитосфере Земли // Первая укр. конф. по перспек­тивным космич. исслед.: Тез. докл. — Киев, 2001.— С. 68—69.
13.  Черемных О. К., Парновский А. С. Баллонные моды во внутренней магнитосфере Земли с учетом конечной проводимости ионосферы // Космічна наука і техно­логія.—2004.—10, № 5/6.—С. 82—86.
14.  Черемных О. К., Парновский А. С. Влияние конечной проводимости ионосферы на баллонные моды во внут­ренней магнитосфере Земли // Четвертая укр. конф. по перспективным космич. исслед.: Тез. докл. — Понизов­ка, 2004.—С. 68.
15.  Черемных О. К., Парновский А. С. Баллонные моды с произвольной поляризацией во внутренней магнитосфе­ре Земли с учетом конечной проводимости ионосферы // Пятая укр. конф. по перспективным космич. исслед.: Тез. докл. — Евпатория, 2005.—С. 78.
16.  Черемных О. К., Парновский А. С, Агапитов А. В. Анализ спектра и устойчивости собственных поперечно-мелкомасштабных МГД-возмущений во внутренней магнитосфере Земли // Шестая укр. конф. по перепек-
тивным   космич.   исслед.:   Тез.   докл.   —   Евпатория, 2006.—С. 40.
17.  Черемных О. К., Парновский А. С, Бурдо О. С. Теория баллонных неустойчивостей во внутренней магнитосфе­ре Земли // Вторая укр. конф. по перспективным космич. исслед.: Тез. докл. — Кацивели, 2002.—С. 28.
18.  Agapitov A. V., Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Comparison of magnetometric observational data with theoretical model of ballooning eigenmodes in the inner magnetosphere of the Earth // Proc. 2007 EGU Assembly. — Vienna (Austria), 2007.—EGU2007-A-04392.
19.  Balogh A., Carr С M., Acuca M-H., et al. The cluster magnetic field investigation: Overview of in-flight perfor­mance and initial results // Ann. geophys.—2001.—19.— P. 1207—1217.
20.  Chen L., Hasegawa A. A theory of long-period magnetic pulsations. 1. Stady state exitation of field line resonanct // J. Geophys. Res.—1974.—79.—P. 1024—1032.
21.  Cheremnykh O. K., Burdo O. S., Parnowski A. S. To the theory of the ballooning perturbations in the inner magneto-sphere of the Earth // Proc. 29th EPS Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion. — Montreux (Swit­zerland): ECA, 2002.—26B—P. 4033—4036.
22.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Theory of ballooning instabilities in the inner magnetosphere of the Earth // Proc. 34th COSPAR General Assembly. — Houston (USA), 2002.
23.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. The theory of ballooning perturbations in the inner magnetosphere of the Earth // Adv. Space Res.—2004.—33, N 5.—P. 769— 773.
24.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S., Burdo O. S. Balloon­ing modes in the inner magnetosphere of the Earth // Planet. Space Sci.—2004.—55, N 13.—P. 1217—1229.
25.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Ballooning modes in the inner magnetosphere of the Earth: spectrum and stability // Proc. 35th COSPAR General Assembly. — Paris (France), 2004.—P. 228.
26.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Influence of ionos­pheric conductivity on the ballooning modes in the inner magnetosphere of the Earth // Adv. Space Res.—2006.— 37, N 3.—P. 599—603.
27.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. On the influence of the resistive ionosphere on the ballooning stability of a magnetospheric plasma // Ukr. J. Phys.—2006.—51, N 4.—P. 346—351.
28.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Flute and Ballooning Modes in the Inner Magnetosphere of the Earth: Stability and Influence of the Ionospheric Conductivity // Space Science: New Research / Ed. by N. S. Maravell. — New York: Nova Sci. Pubis, 2006.—P. 71 — 108.
29.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Ballooning pertur­bations in the inner magnetosphere of the Earth: spectrum, stability and eigenfunction analysis // Proc 36* COSPAR General Assembly. — Beijing (China), 2006.— COSPAR2006-A-00194.
30.  Cheremnykh О. К., Parnowski A. S. Ballooning modes stability of the inner magnetosphere of the Earth with resistive ionospheres // Proc. 13* International Congress on Plasma Physics ICPP 2006. — Kyiv (Ukraine), 2006.— P. C003.
31.  Hudson M. К., Denton R. E., Lessard M. R., et al. A study of Pc-5 ULF oscillations // Ann. geophys.—2004.—22.— P. 289—302.
32.  Kepko L., Spence H. E. Observations of discrete, global magnetospheric oscillations directly driven by solar wind density variations // J. Geophys. Res.—2003.—108, N A6.—P. 1257.
33.  Parnowski A. S. Eigenmode analysis of ballooning pertur­bations in the inner magnetosphere of the Earth // Ann. geophys.—2007.—25, N 6.—P. 1391 — 1403.
34.  Saito Т., Matsushita S. Geomagnetic pulsations associated with sudden commencements and sudden impulses // Planet. Space Sci.—1967.—15.—P. 573—587.
35.  Southwood D. J., Kivelson M. G. The magnetohydro-dynamic response of the magnetospheric cavity to changes in solar wind pressure // J. Geophys. Res.—1990.—95, N A3.—P. 2301—2309.

36.  Takahashi K. ULF waves: 1997 IAGA division 3 reporter review // Ann. geophys.—1998.—16.—P. 787—803.