Особенности генерации квазипериодических онч-излучений с существенной частотной динамикой внутри плазмосферы

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассмотрены несколько базовых моделей частотной динамики в квазипериодических ОНЧ-излучениях с периодами повторения спектральных форм от 10 до 300 с. Во всех случаях речь идет о проявлениях циклотронной неустойчивости электронных радиационных поясов, которые хорошо описываются в рамках теории плазменного магнитосферного мазера, основанной на усредненной самосогласованной системе квазилинейных уравнений для частиц и волн. Не очень четкие спектральные элементы характерны для QP-всплесков, представляющих собой шипения с резонансной модуляцией преимущественно вблизи верхней спектральной границы геомагнитными пульсациями диапазона Pc3-4. Анализ общей задачи о равновесии в радиационных поясах показывает возможность его нестабильности, которая обусловлена отличием питч-угловых зависимостей мощности источника частиц и стационарной функции распределения. В нелинейном режиме указанной нестабильности формируются QP2-излучения обычно с четким возрастанием частот в отдельных спектральных элементах. Основное внимание в работе уделено изучению QP2-излучений с существенной частотной динамикой. При этом выясняются новые возможности диагностики космической плазмы и устанавливаются условия генерации часто наблюдаемых квазипериодических излучений с большой и очень быстрой динамикой частотного спектра, который можно представить в виде произведения функций, зависящих от времени и от частоты. Изучение важных деталей возбуждения квазипериодических ОНЧ-излучений с существенной частотной динамикой внутри плазмосферы имеет интересные перспективы для дальнейших исследований, а уже достигнутый уровень понимания магнитосферных процессов имеет реальный диагностический потенциал.

Об авторах

П. А. Беспалов

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН); Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (НИУ ВШЭ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: pbespalov@mail.ru
Нижний Новгород, Россия; Нижний Новгород, Россия

О. Н. Савина

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН); Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (НИУ ВШЭ)

Email: onsavina@mail.ru
Нижний Новгород, Россия; Нижний Новгород, Россия

Список литературы

  1. Беспалов П.А., Трахтенгерц В.Ю. О нелинейных колебательных процессах в магнитосфере Земли // Изв. вузов. Радиофизика. Т. 19. № 5–6. С. 801–811. 1976.
  2. Беспалов П.А, Трахтенгерц В.Ю. Циклотронная неустойчивость радиационных поясов Земли. В кн.: Вопросы теории плазмы. Т. 10. М.: Атомиздат. С. 88‒163. 1980.
  3. Беспалов П.А. Самомодуляция излучения плазменного циклотронного “мазера” // Письма в ЖЭТФ. Т. 33. № 4. С. 192‒195. 1981.
  4. Беспалов П.А., Трахтенгерц В.Ю. Альфвеновские мазеры. Горький: ИПФ РАН. 190 с. 1986.
  5. Беспалов П.А., Клейменова Н.Г. Влияние геомагнитных пульсаций на свистовые излучения вблизи плазмопаузы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 29. № 2. С. 177‒191. 1989.
  6. Маннинен Ю., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Беспалов П.А., Райта Т. Квазипериодические ОНЧ излучения, ОНЧ хоры и геомагнитные пульсации Pс4 (событие 3 апреля 2011г.) // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 52. №1. С. 82‒92. 2012.
  7. Распопов О.М., Клейменова Н.Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Ч. 3. ОНЧ-излучения. Л.: ЛГУ. 144 с. 1977.
  8. Bespalov P.A. Self-exitation of periodic cyclotron instability regimes in a plasma magnetic trap // Phys.Scripta. V. 1982. № T2B. P. 576‒579. 1982. https://doi.org/10.1088/0031-8949/1982/T2B/044
  9. Bezdeková B., Nemec F., Manninen J., Hospodarsky G.B., Santolik O., Kurth W.S., Hartley D.P. Conjugate observations of quasiperiodic emissions by the Van Allen probes spacecraft and ground-based station Kannuslehto // J. Geophys. Res.Space Physics. V. 125. № 6. ID e27793. 2020. https://doi.org/10.1029/2020JA027793
  10. Engebretson M.J., Posch J.L., Halford A.J., Shelburne G.A., Smith A.J., Spasojevic M., Inan U.S., Arnoldy R.L. Latitudinal and seasonal variations of quasiperiodic and periodic VLF emission in the outer magnetosphere // J. Geophys. Res. V. 105. № A5. ID A05216. 2004. https://doi.org/10.1029/2003JA010335
  11. Hayosh M.F., Nemec F., Santolik O., and Parrot M. Statistical investigation of VLF quasiperiodic emissions measured by the DEMETER spacecraft // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 119. P. 8063‒8072. 2014. https://doi.org/10.1002/2013JA019731
  12. Li J., Bortnik J., Ma Q., Li W., Shen X., Nishimura Y. et al. Multipoint observations of quasiperiodic emission intensification and effects on energetic electron precipitation // J. Geophys. Res: - Space Physics. V. 126. ID e28484. 2021. https://doi.org/10.1029/2020JA028484
  13. Manninen J., Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Bespalov P.A., Kozlovsky A.E. Non-typical ground-based quasi-periodic VLF emissions observed at L5.3 under quiet geomagnetic condition at night // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 99. P. 123‒128. 2013. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2012.05.007
  14. Nemec F., Hospodarsky G., Pickett J.S., Santolik O., Kurth W.S., Kletzing C. Conjugate observations of quasiperiodic emissions by the Cluster, Van Allen Probes, and THEMIS spacecraft // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 121. № 8. P. 7647‒7663. 2016a. https://doi.org/10.1002/2016JA022774
  15. Nemec F., Bezdekova B., Manninen J., Parrot M., Santolik O., Hayosh M., Turunen T. Conjugate observations of a remarkable quasiperiodic event by the low-altitude DEMETER spacecraft and ground-based instruments // J. Geophys. Res. – Space Physics. V.121. № 9. P. 8790‒8803. 2016b. https://doi.org/10.1002/2016JA022968
  16. Pasmanik D.L, Demekhov A.G., Hayoš M., Nemec F., Santolik O., Parrot M. Quasiperiodic ELF/VLF emissions detected onboard the DEMETER Spacecraft: theoretical analysis and сomparison whith observations // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 124. № 7. P. 275‒284. 2019. https://doi.org/10.1029/2018JA026444
  17. Sato N., Hayasfi K., Kokubun S., Oguti T., Fukunishi H. Relationships between quasi-periodic VLF-emission and geomagnetic pulsationn // J. Atm. Terr. Phys. V. 36. № 9. P. 1515‒1526. 1974. https://doi.org/10.1016/0021-9169(74)90229-3
  18. Sato N., Kokubun S. Interaction between ELF-VLF emissions and geomagnetic pulsations: quasi-periodic ELF-VLF emissions associated with Pc 3-4 magnetic pulsations and their geomagnetic conjugacy. J. Geophys. Res. V.85. № A1. P. 101‒113. 1980. https://doi.org/10.1029/JA085iA01p00101
  19. Sato N., Fukunishi H. Interaction between ELF-VLF-emissions: Classification of quasi-periodic ELF-VLF-emissions based on frequency-time spectra // J. Geophys. Res. V. 86. № A1. P. 19‒29. 1981. https://doi.org/10.1029/JA086iA01p00019
  20. Smith A.J., Carpenter Y., Corcuff Y., Rash J.P.S., Bering E.A. The longitudinal dependence of whistler and chorus characteristics observed on the ground near L=4 // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 96. № A1. P. 275‒284. 1991. https://doi.org/10.1029/90JA01077
  21. Smith A.J., Engebretson M.J., Klatt E.M., Inan U.S., Arnoldy R.L., Fukunishi H. Periodic and quasiperiodic ELF/VLF emissions observed by an array of Antarctic stations // J. Geophys. Res. V. 103. № A10. P. 23611‒23622. 1998. https://doi.org/10.1029/98JA01955
  22. Titova E.E., Kozelov B.V., Demekhov A.G., Manninen J., Santolik O., Kletzing C.A., Reevesal G. Identification of the source of quasiperiodic VLF emissions using ground-based and Van Allen Probes observations // Geophys. Res. Lett. V. 42. P. 6137‒6145. 2015. https://doi.org/10.1002/2015GL064911
  23. Trakhtengerts V.Y., Rycroft M.J. Whistler and Alfven mode cyclotron masers in space. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2008. https://doi.org/10.1017/CBO9780511536519

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).