Magnetic field in the inner near-Earth space

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We review the development of modern models of the magnetic field of Earth's inner magnetosphere, from the selection of experimental results to the approximation and presentation of the model output data. In particular, we discuss all principal sources of the magnetic field, their description in various models, and approaches to parameterizing the field. We briefly recall the history of the study of Earth's magnetic field and discuss modern-day and earlier experimental data used in model building and the underlying core mathematical tools. The main features of the majority of modern models describing Earth's magnetic field in the inner magnetosphere are discussed.

About the authors

Vitaly Valerevich Malakhov

National Engineering Physics Institute "MEPhI"

without scientific degree, no status

Vladislav Vladimirovich Alekseev

P.G. Demidov Yaroslavl State University

without scientific degree, no status

Vladislav Sergeevich Golubkov

National Engineering Physics Institute "MEPhI"

Andrey G. Mayorov

National Engineering Physics Institute "MEPhI"

Email: agmayorov@mephi.ru
Candidate of physico-mathematical sciences, no status

Svetlana Aleksandrovna Rodenko

National Engineering Physics Institute "MEPhI"

without scientific degree, no status

Rustam Faritovich Yulbarisov

National Engineering Physics Institute "MEPhI"

without scientific degree, no status

References

  1. Adriani O. et al., Astrophys. J. Lett., 799 (2015), L4
  2. Fiandrini E., J. Geophys. Res., 109 (2004), A10214
  3. Карелин А. В. и др., ЖЭТФ, 144 (2013), 75
  4. Smart D. F., Shea M. A., Adv. Space Res., 36 (2005), 2012
  5. Leske R. A. et al., J. Geophys. Res., 106 (2001), 30011
  6. Bruno A. et al., Adv. Space Res., 60 (2017), 788
  7. Adriani O. et al., Astrophys. J. Lett., 801 (2015), L3
  8. Ginet G. P. et al., Space Sci. Rev., 179 (2013), 579
  9. Selesnick R. S., Looper M. D., Mewaldt R. A., Space Weather, 5 (2007), S04003
  10. Бакалдин А. В., Воронов С. А., Приборы и техника эксперимента, 2018, № 5, 102
  11. Гвишиани А. Д., Лукьянов Р. Ю., Соловьeв А. А., Геомагнетизм: от ядра Земли до Солнца, РАН, М., 2019
  12. Korte M., Mandea M., Geochem. Geophys. Geosyst., 20 (2019), 3801
  13. Соколов Д. Д., Степанов Р. А., Фрик П. Г., УФН, 184 (2014), 313
  14. Соколов Д. Д., УФН, 185 (2015), 643
  15. Mitchell A. C., Terr. Magn. Atmos. Electr., 37:2 (1932), 105
  16. Stern D. P., Rev. Geophys., 27:1 (1989), 103
  17. Cawood J., ISIS, 70:4 (1979), 493
  18. Elsasser W. M., Phys. Rev., 55 (1939), 489
  19. Гордин В. М., Очерки по истории геомагнитных измерений, ИФЗ РАН, М., 2004
  20. Tsyganenko N. A., Ann. Geophys., 31 (2013), 1745
  21. Wicht J., Sanchez S., Geophys. Astrophys. Fluid Dyn., 113:1–2 (2019), 2
  22. Kuslits L. et al., Acta Geod. Geophys., 55 (2020), 347
  23. Finlay C. C. et al., Space Sci. Rev., 155 (2010), 177
  24. Finlay C. C., Aubert J., Gillet N., Nat. Commun., 7 (2016), 10422
  25. Valet J.-P., Fournier A., Rev. Geophys., 54 (2016), 410
  26. Aleksandrin S. Yu. et al., Proc. of the 34th Intern. Cosmic Ray Conf., ICRC2015 (30 July - 6 August, 2015, The Hague, The Netherlands)
  27. Finlay C. C. et al., Earth Planets Space, 72 (2020), 156
  28. Kakad A., Kakad B., Adv. Space Res., 69 (2022), 2142
  29. Aubert J., Finlay C. C., Nat. Geosci., 12 (2019), 393
  30. Holme R., Treatise in Geophysics, v. 8, Core Dynamics, Ed.-in-Chief G. Schubert, Elsevier, Amsterdam, 2007, 107
  31. Roberts P. H., Scott S., J. Geomagn. Geoelectr., 17:2 (1965), 137
  32. Lesur V. et al., Earth Planets Space, 62 (2010), 503
  33. Wardinski I. et al., Earth Planets Space, 72 (2020), 155
  34. Hulot G., Mouël J. L. Le., Wahr J., Geophys. J. Int., 108 (1992), 224
  35. Gillet N., Pais M. A., Jault D., Geochem., Geophys. Geosyst., 10:6 (2009)
  36. Dunlop D. J., Özdemir Ö, Treatise in Geophysics Vol. 5 Geomagnetism, Ed. G. Schubert, Elsevier, Amsterdam, 2007, 277
  37. Lowes F. J., Geophys. J. Int., 36 (1974), 717
  38. Ganushkina N. Yu., Liemohn M. W., Dubyagin S., Rev. Geophys., 56 (2018), 309
  39. Samsonov A. A. et al., J. Geophys. Res. Space Phys., 124 (2019), 4049
  40. Coxon J. C. et al., J. Geophys. Res. Space Phys., 121 (2016), 4027
  41. Hamilton B. et al., Earth Planets Space, 67 (2015), 69
  42. Sabaka T. J., Olsen N., Purucker M. E., Geophys. J. Int., 159 (2004), 521
  43. Lesur V. et al., Geophys. J. Int., 173 (2008), 382
  44. Yamazaki Y., Maute A., Space Sci. Rev., 206 (2017), 299
  45. Sabaka T. J., Olsen N., Langel R. A., Geophys. J. Int., 151:1 (2002), 32
  46. Tyler R. H. et al., Earth Planets Space, 69 (2017), 156
  47. Kuvshinov A. V., Surv. Geophys., 29 (2008), 139
  48. Kuvshinov A. et al., Earth Planets Space, 73 (2021), 67
  49. Alekseev D., Kuvshinov A., Palshin N., Earth Planets Space, 67:1 (2015), 108
  50. Grayver A. V., Olsen N., Geophys. Res. Lett., 46 (2019), 4230
  51. Velimsky J., Šachl L., Martinec Z., Earth Planet. Sci. Lett., 509 (2019), 47
  52. Torres C. E., Calisto I., Figueroa D., Pure Appl. Geophys., 176 (2019), 3167
  53. Minami T., Surv. Geophys., 38 (2017), 1097
  54. Velimsky J. et al., Ocean Sci., 17 (2021), 383
  55. Jonkers A. R. T., Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism, D. Gubbins, E Herrero-Bervera, Springer, Dordrecht, 2007, 355
  56. Jonkers A. R. T., Jackson A., Murray A., Rev. Geophys., 41 (2003), 1006
  57. Jackson A., Jonkers A. R. T., Walker M. R., Philos. Trans. R. Soc. London A, 358 (2000), 957
  58. Malin S. R. C., Bullard E., Philos. Trans. R. Soc. London A, 299 (1981), 357
  59. Alexandrescu M., Courtillot V., Le Mouël J.-L., Phys. Earth Planet. Int., 98 (1996), 321
  60. Птицына Н. Г. и др., Геомагнетизм и аэрономия, 53 (2013), 684
  61. Malin S. R. C., Barraclough D. R., Q. J. R. Astron. Soc., 32 (1991), 279
  62. O'Hara J. G., Notes Rec. R. Soc. Lond., 38:1 (1983), 17
  63. Soloviev A., Lesur V., Kudin D., Earth Planets Space, 70:1 (2018), 16
  64. Love J. J., Chulliat A., Eos, Trans. Am. Geophys. Union, 94:42 (2013), 373
  65. Macmillan S., Olsen N., Earth Planets Space, 65:11 (2013), 1355
  66. Chulliat A., Geomagnetism, Aeronomy and Space Weather, M. Mandea et al., Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2019, 54
  67. Kauristie K. et al., Space Sci. Rev., 206:1–4 (2017), 61
  68. Benkova N. P., Dolginov S. S., IAGA Bull., 28 (1971), 75
  69. Долгин Ш. Ш. и др., Геомагнетизм и аэрономия, 12 (1972), 1046
  70. Cain J. C., Fourth Intern. Symp. on Equatorial Aeronomy, 1972
  71. Mobley F. et al., IEEE Trans. Magn., 16 (1980), 758
  72. Neubert T. et al., Eos Trans. AGU, 82:7 (2001), 81
  73. Jуrgensen P. S., Merayo J. M. G., Risbo T., Sensors Actuators A, 95:1 (2001), 1
  74. Friis-Christensen E., Lühr H., Hulot G., Earth Planets Space, 58 (2006), 351
  75. Olsen N. et al., Earth Planets Space, 72:1 (2020), 48
  76. Langel R. A. et al., J. Geomagn. Geoelectr., 40 (1988), 1103
  77. Shen X. et al., Sci. China Technol. Sci., 61 (2018), 634
  78. Jianing Z. et al., Front. Earth Sci., 10 (2022), 866438
  79. Califf S. et al., Earth Planets Space, 74:1 (2022), 37
  80. Blagau A. et al., Acta Astronaut., 195 (2022), 456
  81. Magnetic satellites data, DTU space
  82. CSES data
  83. Olsen N. et al., Geophys. J. Int., 197 (2014), 815
  84. Thomson A. W. P., Lesur V., Geophys. J. Int., 169 (2007), 951
  85. Finlay C. C. et al., Space Sci. Rev., 206 (2017), 157
  86. Thebault E. et al., Space Sci. Rev., 155 (2010), 95
  87. Olsen N. et al., Geophys. J. Int., 211 (2017), 1461
  88. Sabaka T. J. et al., Earth Planets Space, 70:1 (2018), 130
  89. Gillet N. et al., Geochem. Geophys. Geosyst., 14 (2013), 766
  90. Ropp G. et al., Earth Planets Space, 72:1 (2020), 153
  91. Cain J. C., Radiation Trapped in the Earth's Magnetic Field, Springer, Dordrecht, 1966
  92. Cai J. C. et al., J. Geophys. Res., 70:15 (1965), 3647
  93. Zmuda A. J., Eos Trans. AGU, 52:2 (1971), 60
  94. Langel R. A., J. Geomagn. Geoelectr., 44 (1992), 679
  95. Alken P. et al., Earth Planets Space, 73:1 (2021), 48
  96. Thebault E. et al., Earth Planets Space, 67:1 (2015), 112
  97. Olsen N. et al., Geophys. J. Int., 166 (2006), 67
  98. Finlay C. C. et al., Earth Planets Space, 68:1 (2016)
  99. Yukitake T., J. Geomagn. Geoelectr., 23:1 (1971), 11
  100. Finlay C. C. et al., Geophys. J. Int., 189:2 (2012), 761
  101. NCEI 2017
  102. Nair M. et al., Offshore Technology Conf. Proc., Aug. 2021
  103. POMME-11, CIRES
  104. BOUME, CIRES
  105. CIRES
  106. Olsen N. et al., Geophys. Res. Lett., 42 (2015), 1092
  107. Petrov V. G., Bondar T. N., Earth Planets Space, 73:1 (2021), 46
  108. Minami T. et al., Earth Planets Space, 72:1 (2020), 136
  109. Chulliat A. et al., The US/UK World Magnetic Model for 2020-2025, Technical Report, National Centers for Environmental Information, NOAA, Boulder, CO, 2020
  110. Sabaka T. J. et al., Earth Planets Space, 72 (2020), 80
  111. Alken P. et al., Earth Planets Space, 73 (2021), 49
  112. Rother M. et al., Earth Planets Space, 73 (2021), 50
  113. Brown W. J. et al., Earth Planets Space, 73 (2021), 42
  114. Huder L. et al., Earth Planets Space, 72 (2020), 160
  115. Baerenzung J. et al., Earth Planets Space, 72 (2020), 163
  116. Maus S. et al., Earth Planets Space, 62 (2010), 729

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».