The Influence of Field-Aligned Currents on Electron Density in the Ionosphere: Combined Observations of SWARM Satellites and ESR Radar

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results are presented of combined measurements by the SWARM spacecraft (SC) and European incoherent scatter radar on Svalbard for two events of simultaneous observations: in the nighttime ionosphere during substorm activation on January 9, 2014, and in the daytime ionosphere under quiet conditions on February 5, 2017. Onboard magnetometers of the SWARM SC provide measurements of field-aligned current density over the ionosphere. The radar, which is under the flyby trajectory at this time, measures the vertical distribution of the electron density (Ne). Experiments have shown that, under disturbed nighttime conditions, at the location of the field-aligned current flowing from the ionosphere, the plasma density increases throughout the entire slab of the ionosphere and the change in Ne is in agreement with theoretical estimates. In the daytime quiet ionosphere, Ne increases only in the F layer, but practically does not change in the E layer. The differences may be due to the fact that, in the first case, the carriers of the upward directed current are represented by the entire energy spectrum of auroral electrons of 1–10 keV, and in the second case only by the low-energy part.

About the authors

R. Yu. Lukianova

Space Research Institute, 105064, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: renata@aari.ru
Россия, Москва

References

  1. Iijima T., Potemra T.A. The amplitude distribution of field-aligned currents at northern high latitudes observed by Triad // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 2165–2174. https://doi.org/10.1029/JA081i013p02165
  2. Neubert T., Christiansen F. Small-scale, field-aligned currents at the top-side ionosphere // Geophys. Res. Lett. 2003. V. 30. Iss. 19. https://doi.org/10.1029/2003GL017808
  3. Lukianova R. Swarm field-aligned currents during a severe magnetic storm of September 2017 // Ann. Geophysicae. 2020. V. 38. P. 191–206. https://doi.org/10.5194/angeo-38-191-2020
  4. Marklund G. Auroral arc classification scheme based on the observed arc-associated electric field pattern // Planet. Space Sci. 1984. V. 32. P. 193–211.
  5. Aikio A.T., Lakkala T., Kozlovsky A., Williams P.J.S. Electric fields and currents of stable drifting auroral arcs in the evening sector // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. Iss. A12. https://doi.org/10.1029/2001JA009172
  6. Ляцкая А.М., Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П. Влияние продольных токов на профиль электронной концентрации // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 8. № 2. С. 229–234.
  7. Деминов М.Г., Ким В.П., Хегай В.В. Влияние продольных токов на структуру ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1979. Т. 19. № 4. С. 743–745.
  8. Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П. Магнитосферно-ионосферное взаимодействие. М.: Наука, 1983. 192 с.
  9. Ritter P., Lühr H. Curl-B technique applied to Swarm constellation for determining field-aligned currents // Earth Planets Space. 2006. V. 58. P. 463–476. https://doi.org/10.1186/BF03351942
  10. Lehtinen M.S., Huuskonen A. General incoherent scatter analysis and GUISDAP // J. Atmos. Terr. Physics. 1996. V. 58. P. 438–452. https://doi.org/10.1016/0021-9169(95)00047-X
  11. Anderson B.J., Korth H., Waters C.L. et al. Development of large-scale Birkeland currents determined from the Active Magnetosphere and Planetary Electrodynamics Response Experiment // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 3017–3025. https://doi.org/10.1002/2014GL059941
  12. Лукьянова Р.Ю. Экстремальные продольные токи во время магнитных бурь 24-го солнечного цикла: март 2015 г. и сентябрь 2017 г. // Космические исследования. 2020. Т. 58. № 2. С. 89–102. https://doi.org/10.31857/S0023420620020077
  13. Le G., Slavin J.A., Strangeway R.J. Space Technology 5 observations of the imbalance of regions 1 and 2 feld-aligned currents and its implication to the cross-polar cap Pedersen currents // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. Art. ID. A07202. https://doi.org/10.1029/2009JA014979
  14. Sugino M., Fujii R., Nozawa S. et al. Field-aligned currents and ionospheric parameters deduced from EISCAT radar measurements in the post-midnight sector // Ann. Geophysicae. 2002. V. 20. P. 1335–1348. https://doi.org/10.5194/angeo-20-1335-2002
  15. Robinson R.M., Kaeppler S.R., Zanetti L. et al. Statistical relations between auroral electrical conductances and field-aligned currents at high latitudes // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2020. V. 125. Art. ID. e2020JA028008. https://doi.org/10.1029/2020JA028008

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (315KB)
3.

Download (707KB)
4.

Download (173KB)
5.

Download (302KB)
6.

Download (744KB)
7.

Download (185KB)
8.

Download (385KB)

Copyright (c) 2023 Р.Ю. Лукьянова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».