Динаміка низькоширотної магнітопаузи Землі за матеріалами вимірювань проекту THEMIS

Рубрика: 
Космічна й атмосферна фізика
Агапітов, ОВ
Косм. наука технол. 2009, 15 ;(1):019-030
https://doi.org/10.15407/knit2009.01.019
Мова публікації: російська
Анотація: 
Запропоновано статистичне дослідження параметрів руху поверхні магнітопаузи за матеріалами вимірювань магнітного поля та плазмових параметрів системою THEMIS у квітні ‒ вересні 2007 р. За цей період система THEMIS більш ніж 300 разів перетинала магнітопаузу. Більш ніж половина перетинів були неодноразовими. Були проаналізовані напрямки нормалей до поверхні магнітопаузи, що визначались при перетині, та швидкість її зміщення. Запропоновано алгоритм розділення різних випадків руху поверхні магнітопаузи: одновимірного руху як цілого (flapping) та руху по поверхні магнітопаузи двовимірних хвильових структур (waving). Поверхневі хвилі спостерігаються на флангах магнітосфери, а одновимірні осциляції ‒ в основному в денному секторі. Для хвильових структур характерна більша швидкість зміщення поверхні: 50–150 км/с (для одновимірних осциляцій 10–70 км/с). Генерація хвильових структур на флангах магнітосфери пов'язана з осциляціями підсонячної магнітосфери (cavity modes) та пов'язаними з цими осциляціями неоднорідностями поверхні магнітопаузи. Поверхневі неоднорідності зносяться у хвіст магнітосфери зі швидкостями, близькими до швидкості потоку плазми в магнітошарі. При квазиперіодичному характері руху підсонячної магнітопаузи на флангах магнітосфери спостерігаються хвилеподібні збурення. Амплітуда зміщення поверхні може істотно збільшуватись за рахунок розвитку нестійкості Кельвіна ‒ Гельмгольца.
Ключові слова: двовимірні хвильові структури, магнітопауза, одновимірний рух
 
Повний текст (PDF)
 
References: 
1.   Anderson K., Binsack J., Fairfield D. Hydromagnetic dis­turbances of 3- to 15-minute period on the magnetopause and their relation to bow shock spikes // J. Geophys. Res. — 1968. — 73, N 7. — P. 2371—2386.
2.   Angelopoulos V. The THEMIS mission // Space Sci. Rev. — 2008. — 141. — P. 5—34.
3.   Auster H. U. et al. The THEMIS fluxgate magnetometer // Space Sci. Rev. — 2008. — 141. — P. 235—264.
4.   Boller B., Stolov H. Explorer 18 study of the stability of the magnetopause using a Kelvin-Helmholtz instability crite­rion // J. Geophys. Res. — 1973. — 78, N 34. — P. 8078 — 8086.
5.   Cahill L., Winckler J. Periodic magnetopause oscillations observed with the GOES satellites on March 24 // J. Geophys. Res. — 1992. — 97A, N 6. — P. 8239—8243.
6.   Contin J. E., Gratton F. T., Farrugia C. J. Theoretical results on the latitude dependence of the Kelvin-Helm-holtz instability at the dayside magnetopause for north­ward interplanetary magnetic fields // J. Geophys. Res. — 2003. — 108A, N 6. — P. 1227. — doi:10.1029/ 2002JA009319.
7.   DeHoffmann F., Teller E. Magneto-hydrodynamic shocks // Phys. Rev. — 1950. — 80. — P. 692.
8.   Dunlop M.W., Balogh A., Glassmeier K.-H. Four-point CLUSTER application of magnetic field analysis tools: the discontinuity analyzer // J. Geophys. Res. — 2002. — 107A, N 11. — doi:10.1029/2001JA005089.
9.   Fairfield D. H. Average and unusual locations of the Earth’s magnetopause and bow shock // J. Geophys. Res. — 1971. — 76. — P. 6700—6716.
10. Khrabrov V. A., Sonnerup B.U. O. Orientation and motion of current layers: Minimization of the Faraday residue //
Geophys. Res. Lett. — 1998. — 25. — P. 2373—2376..
11. Khrabrov V. A., Sonnerup B. U. O. DeHoffmann-Teller analysis // Analysis Methods for Multi-Spacecraft Data / Eds G. Paschmann, P. W. Daly. — Noordwijk, Nether­lands, ESA Publ. Div., 1998. — 1850 p.
12. Kivelson M. G., Chen S. H. The magnetopause: Surface waves and instabilities and their possible dynamical con­sequences // AGU Monograph 90, Physics of Magneto-pause / Eds P. Song, B.U.O. Sonnerup. — Washington, D.C., 1995. — P. 257.
13. Kokubun S., Kawano H., Mukai T., et al. Surface waves on the dawn magnetopause: Connection with ground PC 5 pulsations // Adv. Space Res. — 2000. — 25, N 7–8. — P. 1493—1502.
14. McFadden J. P., Carlson C. W., Larson D., et al. The THEMIS ESA plasma instrument and in-flight calibra­tion // Space Sci. Rev. — 2008. — 141. — P. 277—302.
15. Owen C. J., Taylor M. G. G. T., Krauklis I. C., et al. Cluster observations of surface waves on the dawn flank magne-topause // Ann. Geophys. — 2004. — 22. — P. 971—983.
16. Paschmann G., Haaland S., Sonnerup B. U. O., et al. Characteristics of the near-tail dawn magnetopause and boundary layer // Ann. Geophys. — 2005. — 23. — P. 1481— 1497.
17. Phan T. D., Paschmann G. Low-latitude dayside magne-topause and boundary layer for high magnetic shear 1. Structure and motion // J. Geophys. Res. — 1996. — 101. — P. 7801 — 7816.
18. Russell C. T., Mellott M. M., Smith E. J., King J. H. Multiple spacecraft observations of interplanetary shocks: Four spacecraft determination of shock normals // J. Geophys. Res. — 1983. — 88. — P. 4739—4748.
19. Russell C. T., Petrinec S. M., Zhang T. L., et al. The effect of foreshock on the motion of the dayside magnetopause // Geophys. Res. Lett. — 1997. — 24. — P. 1439—1442.
20. Shafrankova J., Zastenker G., Nemecek Z., et al. Small scale observation of magnetopause motion: preliminary results of the INTERBALL project // Ann. Geophys. — 1997. — 15. — P. 562—569.
21. Smith E., Davis L. Magnetic measurements in the Earth’s magnetosphere and magnetosheath: Mariner 5 // J. Geophys. Res. — 1970. — 75, N 7. — P. 1233—1245.
22. Song P., Russell C., Fitzenreiter R., et al. Structure and properties of the subsolar magnetopause for northward interplanetary magnetic field: Multiple-instrument parti­cle observations // J. Geophys. Res. — 1993. — 98A, N 7. — P. 11319—11337.
23.Sonnerup B. U. O., Scheible M. Minimum and maximum variance analysis // Analysis Methods for Multi-Space­craft Data / Eds G. Paschmann, P. W. Daly. — Noordwijk, Netherlands, ESA Publ. Div., 1998. — 1850 p.

24. Walker A. D. M. The Kelvin-Helmholtz instability in the low-latitude boundary layer // Planet. Space Sci. — 1981. — 829. — P. 1119—1133.