Тема ПЛАЗМА. Проведение фундаментальных исследований в области физики космической плазмы, солнечно-земных связей и физики магнитосферы.

Гос. регистрация  №  0120.0 602992

 

Научный руководитель, акад. РАН Л.М. Зелёный

 

1. Солнце и солнечная корона

 

1. Теоретически показана возможность существования двух разновидностей звезд солнечного типа – доноров и акцепторов межзвездного вещества.

 

Такие разновидности звезд следует искать путем наблюдения сдвигов спектральных линий в крайнем ультрафиолетовом диапазоне. Нерешенный астрофизический вопрос о том, когда и как начал дуть солнечный ветер, до сих пор не имеет определенного ответа. В связи с этим произведено теоретическое исследование политропных моделей, впервые развитых Бонди в середине 1950-х годов, и показана возможность бифуркации, то есть существования звезд солнечного типа, ничем существенным не отличающихся от него за исключением отсутствия солнечного ветра или продолжающих оставаться в стадии аккреции. Указана возможность обнаружения таких звездных объектов путем наблюдения доплеровских сдвигов спектральных линий излучения в крайнем ультрафиолетовом диапазоне. Согласно современным космогоническим представлениям, Солнце сформировалось из холодного газо-пылевого облака путем его аккреции. Надежно установлено, что в настоящее время поступление межзвездного вещества на Солнце мало по сравнению с потерями его массы на испускание солнечного ветра, которые в свою очередь малы по сравнению с потерей массы покоя на излучение фотонов и нейтрино. Когда и как произошел переход от преобладания накопления вещества к преобладанию потерь в случае Солнца не известно. В эволюции звезд типа Солнца можно отметить несколько характерных стадий. Среди них важную роль играет начало термоядерного горения, а также переход от ламинарной стадии к турбулентной конвекции внутри звезды. Обусловлен ли поток солнечного ветра мощным излучением Солнца или же это в основном следствие конвекции и магнитной активности, как полагают ныне, – предстоит еще выяснить. Сейчас нельзя исключить ни ту, ни другую возможность, а также их комбинацию на разной шкале времени. Этот вопрос не может быть решен чисто теоретически – нужны новые наблюдения.  В результате проведенного исследования достигнуто понимание того обстоятельства, что солнечный ветер не является простым следствием нагрева корны, как это было принято думать в течение половины столетия на основе тепловой модели Паркера, а имеет гораздо более глубокую эволюционную и электромагнитную природу. Магнитные, механические  и тепловые «насосы» в короне Солнца при других условиях эволюции вполне могли бы продолжать поставлять вещество на Солнце из межзвездного окружения. Возможность существования однотипных звезд-акцепторов и звезд-доноров нуждается в дальнейшем исследовании.

 

Veselovsky I. When and how the solar wind started to blow? Space Research Today, Number 174, pp. 67-68, 2009.

I.S. Veselovsky. On the bifurcation in the Bondi model and trhe solar wind origin problem. Solar Wind 12. Twelfth International Solar Wind Conference, 21-26 June 2009, Saint Malo, France, Abstracts, p.217.

Igor S. Veselvosky. Solar wind origins and statistical properties. (Invited talk), IAGA2 – 2009, "Solar Wind-Space Environment Interaction" Cairo, Egypt, December 4-8, 2009. (http://iaga.cu.edu.eg/).

 

Веселовский Игорь Станиславович,  д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

2. Исследована трехмерная эволюция магнитных полей в короне солнца и быстрых потоков солнечного ветра в минимуме 23-го цикла солнечной активности.

 

Численный метод, предложенный ранее в работе Веселовского и Иванова (2006), использован для расчета открытых и замкнутых полей  в корне Солнца и межпланетном пространстве на основе наблюдений фотосферного магнитного поля в  марте-декабре 2007 г. Эти расчеты сопоставлены со стереоскопическими  изображениями корональных дыр, параметрами межпланетного магнитного поля и солнечного ветра по данным космических аппаратов STEREO, SOHO и ACE  в это же время. Уточнены представления об источниках перманентных и транзиентных потоков быстрого солнечного ветра на орбите Земли.

 

Yakovchouk, O. S.; Veselovsky, I. S.; Mursula, K.; Shugai, Yu. S., 3D evolution of solar magnetic fields and high-speed solar wind streams near the minimum of solar cycle 23. “Universal Heliophysical Processes”, Proceedings of the International Astronomical Union, 2009, IAU Symposium, Volume 257, p. 601-603. DOI:10.1017/S1743921309029913

 

Веселовский Игорь Станиславович,  д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

3. Исследованы статистические свойства наиболее сильных солнечных и гелиосферных возмущений.

 

Составлена расширенная база данных, охватывающая 87 экстремальных событий с 1940 г. до настоящего времени по интенсивности  рентгеновского излучения, величине потока протонов солнечных космических лучей и амплитуде геомагнитных возмущений. Указано на несовершенство стандартной пятибалльной классификации экстремальных событий и на то, что мощнейшие события по одному из этих параметров могут быть не очень мощными по другим параметрам. Это различие особенно заметно между рентгеновскими и геомагнитными событиями, что объясняется геометрическими условиями и положением источника на диске Солнца. Протонные события балла 5 до сих пор не наблюдались.

 

Yakovchouk, O. S.; Veselovsky, I. S.; Mursula, K., Statistical properties of the most powerful solar and heliospheric disturbances. Advances in Space Research, 2009, Volume 43, Issue 4, p. 634-640. DOI: 10.1016/j.asr.2008.09.025

 

Веселовский Игорь Станиславович,  д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

4. Корреляционные связи между площадью корональных дыр, скоростью солнечного ветра и локальными магнитными индексами в канадском регионе на спаде 23 – го цикла солнечной активности.

 

Геомагнитные возмущения в Канадском регионе сопоставлены с их солнечными и гелиосферными источниками в период спада цикла солнечной активности, когда были ярко выражены рекуррентные потоки солнечного ветра из низкоширотных корональных дыр. Для вычисления площадей корональных дыр создана оригинальная программа обработки рентгеновских изображений Солнца. Используются данные нескольких космических аппаратов. Линейный корреляционный анализ проведен с использованием дневных и  часовых зональных индексов геомагнитной активности, скорости солнечного ветра и площади корональных дыр. Полученные коэффициенты корелляции между геомагнитными, межпланетными и солнечными характеристиками варьировались от довольно низких между площадями корональных дыр и геомагнитной активностью (0,17-0,48); промежуточных между площадями корональных дыр и скоростью солнечного ветра (0,40-0,65) и до весьма  высоких между скоростью солнечного ветра и геомагнитной активностью (0,50-0,70). Показано, что более аккуратный учет изменений исследуемых параметров, связанный с изменениями в ионосфере (различной освещенностью в течение года), а также вариаций гелиоширотного смещения  между Землей, Солнцем и космическим аппаратом, позволяет значительно улучшить значения коэффициента корреляции. 

 

Шугай Ю.С., Веселовский И.С., Трищенко Л.Д., Исследование корреляционных связей между площадью корональных дыр, скоростью солнечного ветра и локальными магнитными индексами в канадском регионе на спаде 23-го цикла солнечной активности,  Геомагнетизм и аэрономия,  2009,  Т.49,  №4,  С. 435-445.

 

Веселовский Игорь Станиславович,  д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

5. Ускорение частиц и нагрев вспышечной плазмы

Впервые в предвспышечной и импульсной фазах солнечной вспышке 6 декабря 2006 года обнаружена пропорциональность температуры вспышечной плазмы логарифму интенсивности жесткого рентгеновского излучения по данным Антисовпадательной защиты спектрометра на ИНТЕГРАЛе (Eγ ~> 80 кэВ). Причем нетепловые процессы наблюдались на 5 мин раньше, чем начало роста интенсивности теплового излучения. Это показывает, что электроны, ответственные за жесткое рентгеновское излучение были инициатором и основным источником нагрева вспышечной плазмы, причем ускорение частиц и нагрев плазмы являются системой с положительной обратной связью. Связь между температурой и интенсивностью жесткого рентгеновского излучения исчезает после начала взрывного расширения плазмы, когда ее охлаждение становится эффективнее нагрева нетепловыми электронами. Эта пропорциональность не видна по данным  RHESSI ввиду низкой чувствительности детектора. Предварительный анализ некоторых других событий подтверждает найденные закономерности.

Рис. 1. Левая панель: сравнение температуры вспышечной плазмы с логарифмом интенсивности жесткого рентгеновского излучения (>150 кэВ, ACS SPI). Правая панель: Сравнение темпа счета  ACS SPI и детектора RHESSI в диапазонах рентгеновского излучения  6-12 и 100-300 кэВ.

 

А.Б. Струминский и И.В. Зимовец, Наблюдения солнечной вспышки 6 декабря  2006: ускорение электронов и нагрев плазмы, Письма в АЖ,  в печати с 26 августа 2009.

А.Б. Струминский и И.В. Зимовец, Вспышка  6 декабря 2006 как процесс с положительной обратной связью: ускорение электронов и нагрев плазмы, Конференция по солнечно-земной физике, Пулково, июль 2009.

A. Struminsky and I. Zimovets, Heating of solar flare plasma and particle acceleration, the STEREO-3/SOHO-22 Workshop “Three eyes on the Sun: Multiinstrument studies of the corona and impacts on the heliosphere” Bournemouth, England, on April 27 to May 1, 2009

A Struminsky, Relationship between plasma temperature and HXR intensity from INTEGRAL, WorkGroup 2, 9th RHESSI workshop, September 2009, Genova, Italy

A Struminsky Cross calibration with anti-coincidence system of spectrometer on integral (acs spi), WorkGroup 3, 9th RHESSI workshop, September 2009, Genova, Italy

A. Struminsky and I. Zimovets, Particle acceleration and heating of solar flare plasma, The Sun: from active to quite, International Coronal Workshop, 19-23 October, 2009, FIAN, Moscow, Russia.

 

Струминский Алексей Борисович, к.ф.-м.н.,  т. 333-14-67, astrum@iki.rssi.ru

Зимовец Иван Викторович, м.н.с., т.:333-14-67, ivanzim@iki.rssi.ru

 

6. Крупномасштабное солнечное магнитное поле и распространение СКЛ в гелиосфере

 

На примере наблюдений солнечных космических лучей (СКЛ) в различных точках гелиосферы в декабре 2006 года нами исследовалась роль крупномасштабной структуры солнечного магнитного поля при распространении СКЛ до наблюдателя [1, 2]. Активная область 10930, ставшая видимой на восточном лимбе Солнца в начале декабря 2006 года, стала источником четырех рентгеновских вспышек (5, 6, 13 и 14 декабря) и СКЛ вблизи Земли. Частицы СКЛ также наблюдались на гелиоцентрическом расстоянии 2.8 а.е. в южной полярной шапке (700) с борта КА ULYSSES. прибором KET/Ulysses в диапазоне от 6 МэВ/нуклон до 2 ГэВ/нуклон. Используя модель потенциального магнитного поля мы разработали методику рассчета магнитных силовых линий в короне внутри сферического слоя 1.5 R над фотосферой для проверки магнитного соединения родительских вспышек с основаниями силовых линий Паркеровской спирали, проходящих через тот или иной КА. Рисунок 2 иллюстрирует применение модели на примере события 5 декабря 2006 года.

Рис. 2. Соединение магнитными силовыми линиями окрестности родительской вспышки (зеленые линии) с окрестностью основания Паркеровской спирали КА (голубые линии) на поверхности источника (красная сетка) в событие 5 декабря 2006 года. Слева: соединение КА ULYSSES; справа – соединение Земли. Красные линии показывают наикратчайшее соединение.

 

Таким образом, квазистационарная модель коронального магнитного поля может качественно обяснить наблюдаемые особенности событий 5, 13 и 14 декабря 2006 на КА  ULYSSES, GOES, STEREO. Однако модель адекватно не объясняет наблюдения 6 декабря вблизи Земли, возможно, из-за переконфигурации коронального и межпланетного магнитного поля в результате распространения CME от события 5 декабря.

 

А. Струминский, И. Зимовец, Б. Хибер и А. Классен, Роль крупномасштабного солнечного магнитного поля при распространение СКЛ в трехмерной гелиосфере, 5-ая конференция "Физика плазмы в солнечной системе", ИКИ РАН, февраль 2009

A. Struminsky, I. Zimovets, B. Heber and A. Klassen, The role of large scale solar magnetic field for distribution of SEP in the 3D Heliosphere, PROCEEDINGS OF THE 31st ICRC (CD-rom),  LODZ, July 2009

А.Б. Струминский, СКЛ в 3D гелиосфере по данным ULYSSES, Семинар под руководством профессора Сомова Б.В. "Космическая электродинамика и физика Солнца". ГАИШ, Москва.

 

Струминский Алексей Борисович, к.ф.-м.н.,  т. 333-14-67, astrum@iki.rssi.ru   

 

7. Наблюдения квазипериодического процесса энерговыделения в системе вспышечных петель

 

Солнечная вспышка 20 октября 2002 г. сопровождалась квазипериодическими пульсациями как теплового, так и нетеплового жесткого рентгеновского излучения, наблюдавшегося космическим аппаратом RHESSI в диапазоне энергий 3-50 кэВ. Анализ временных профилей темпа счета RHESSI жесткого рентгеновского излучения различных энергий, выполненный с помощью построения периодограмм Ломба, позволил выявить два статистически значимых периода колебаний: примерно 14-17 и 36-37 секунд. Пульсации с периодом 36 секунд наблюдались только у нетеплового излучения в импульсной фазе вспышки. Пульсации с периодом 16 секунд были более выражены у теплового излучения и наблюдались как в импульсной фазе, так и в фазе спада. Анализ изображений вспышечной области, определенные периоды пульсаций и оцененные физические параметры петель вспышечной области позволяют интерпретировать наблюдения в рамках идей о возбуждении быстрых МГД волн в системе взаимодействующих вспышечных петель.

 

Zimovets I.V., Struminsky A.B. Observations of double-periodic X-ray emission in interacting systems of solar flare loops. Solar Physics (подано в журнал 1 октября 2009).

Зимовец И.В. Наблюдения квазипериодического процесса ускорения электронов в системе взаимодействующих корональных магнитных петель в солнечной вспышке. Международная Байкальская Молодежная Научная Школа по Фундаментальной Физике (БШФФ 2009), Труды Конференции молодых ученых, 7-12 сентября 2009.

 

Зимовец Иван Викторович, м.н.с., т.:333-14-67, ivanzim@iki.rssi.ru

 

8. Области первичного энерговыделения солнечных вспышек и их связь с особенностями магнитного поля

 

Исследован вопрос местонахождения источников первичного энерговыделения в солнечных вспышках. В качестве локализации источников анализировались обнаруженные ранее магнитные особенности: точки самопересечения (или пересоединения) линий F=0. F - дифференциальный фактор, характеризующий структурного рода особенность потенциального магнитного поля. Рассмотрены 6 вспышечных событий с парными источниками нетеплового жесткого рентгеновского излучения: 17 марта 2002 г., 17 июля 2002 г., 6 апреля 2004 г., 4 ноября 2004 г., 6 ноября 2004 г. и 1 декабря 2004 г. Показано, что во всех событиях каждому наблюдавшемуся источнику нетеплового жесткого рентгеновского излучения можно сопоставить  отдельную магнитную особенность. Силовая линия из этой особенности одним концом оканчивается близко (в пределах 10 arcsec) к источнику на фотосфере (в хромосфере). Для гомологических вспышек 4 и 6 ноября 2004 г. показано, что одна и та же магнитная особенность вызвала 4 ноября источник нетеплового жесткого рентгеновского  излучения в восточной части вспышечной области, а 6 ноября - в западной части. Мы интерпретируем этот факт как изменение электрического поля в магнитной особенности 6 ноября на противоположное по сравнению с 4 ноября, вызванное соответствующими изменениями магнитного поля, наблюдаемыми на уровне фотосферы.

 

Рисунок 1. Область солнечной вспышки 17 июля 2002 г. (рентгеновский класс M 8.5). Черно-белое изображение – фотосферная магнитограмма MDI продольной по лучу зрения компоненты магнитного поля (тонкие голубые и черные контуры: +/-10, 300, 600, 900, 1200 гаусс). Два жирных, черных эллипса – парные источники нетеплового жесткого рентгеновского излучения 50-100 кэВ (RHESSI). Темно-красные и оранжевые линии – силовые линии потенциального магнитного поля, пущенные из источников жесткого рентгена. Красные звездочки – две исследуемые магнитные особенности, располагающиеся на изображенных силовых линиях.

 

Зимовец И.В., О.Г. Ден, Области первичного энерговыделения солнечных вспышек и их связь с особенностями магнитного поля. Астрономический Журнал (подано в журнал, ноябрь 2009).

O.G.Den, Zimovets I.V. Regions of the primary energy release and their relation with peculiarities of potential magnetic field in solar flares. The Sun: from active to quiet (International coronal workshop), 19-23 October 2009, Moscow. 

 

Зимовец Иван Викторович, м.н.с., т.:333-14-67, ivanzim@iki.rssi.ru

 

9. Распространение ускоренных заряженных частиц в модельном магнитном поле солнечной короны

 

Развивается методика проверки идеи о существенном широтном и долготном распространении ускоренных во вспышке заряженных частиц в магнитном поле солнечной короны в предположении его потенциальности и квазистационарности. Предполагается, что характер коронального распространения ускоренных в локальных вспышечных областях заряженных частиц определяется исключительно магнитным полем солнечной атмосферы, поскольку гирорадиус частиц значительно меньше характерного масштаба магнитоплазменных структур в короне. Используется Potential Field Source Surface модель. В рамках используемой модели разработан алгоритм поиска возможного магнитного соединения оснований паркеровских спиралей межпланетного магнитного поля на поверхностной сфере (2.5 радиуса Солнца) со вспышечной областью. Проверяется адекватность моделей типа “птичьей клетки”, в которых предполагается, что ускоренные заряженные частицы могут распространяться в короне посредством контактирующих магнитных петель. Анализ 8 солнечных протонных событий, наблюдаемых одновременно в плоскости эклиптики космическими аппаратом GOES и STEREO и на высоких гелиоширотах аппаратом ULYSSES, в том числе уникальной серии из 4 событий декабря 2006 г., и 12 импульсных электронных событий, наблюдаемых в плоскости эклиптики прибором EPHIN/SOHO, указывает на то, что потенциальное магнитное поле короны действительно отвечает за доставку ускоренных частиц в различные области внутренней гелиосферы. Но, в некоторых крупных событиях необходимо учитывать влияние динамических процессов в короне (эрупцию волокна, корональный выброс массы и т.д.), отклонение состояния магнитного поля от потенциального (наличие электрических токов). Необходимы более детальные сведения о распределении магнитного поля на фотосфере, в том числе на невидимой стороне Солнца и на полюсах.

 

Рисунок 2. Соединение основания паркеровской спирали межпланетного магнитного поля (зеленый квадрат и крестик) для Земли со вспышечной областью посредством силовых линий модельного потенциального магнитного поля солнечной короны (коричневые линии). Красный, синий и зеленый эллипс показывает расположение коронального радиовсплеска III-типа на частотах 164, 237 и 327 МГц, соответственно, по данным радиогелиографа Нансе. Черно-белое изображение в центре – магнитограмма MDI/SOHO. 

 

Zimovets I., On the problem of solar energetic particle transport in 3D Heliosphere. Scientific workshop, Christian-Albrechts-University Kiel, Germany, 20 April 2009.

Zimovets I., A. Klassen, R. Gomez-Herrero, B. Heber and K.-L. Klein, Near-relativistic electron spikes in the interplanetary medium and their origin at the Sun. STEREO-3/SOHO-22 Workshop, Bournemouth, Dorset, England, April 27-May 1, 2009.

Зимовец И.В., Всплески солнечных энергичных электронов в межпланетной среде. Научный семинар отдела 54, ИКИ, Москва, 8 июня 2009.

Зимовец И.В., Всплески солнечных энергичных электронов в межпланетной среде. Научный семинар под руководством профессора Сомова Б.В. “Космическая электродинамика и физика Солнца”, ГАИШ, Москва, 15 июня 2009.

Зимовец И.В., Струминский А.Б., Хибер Б., Распространение ускоренных заряженных частиц в модельном магнитном поле солнечной короны. Всероссийская ежегодная конференция по физике Солнца “Год астрономии: солнечная и солнечно-земная физика-2009”, Пулково, Санкт-Петербург, 5-10 июля 2009.

 

Зимовец Иван Викторович, м.н.с., т.:333-14-67, ivanzim@iki.rssi.ru

 

II. Солнечный ветер

 

10. Продолжается изучение пространственной группировки резких и больших скачков потока ионов (плотности) солнечного ветра.

 

Эта тема рассматривается на основе сильной неравномерности распределения резких и больших скачков потока ионов солнечного ветра в систематических наблюдениях солнечного ветра на спутнике Интербол-1. Установлено, что одной из областей, в которой число таких скачков сильно возрастает, является гелиосферный токовый слой.

 

Хабарова О.В., Застенкер Г.Н. Резкие изменения плотности солнечного ветра в турбулентных областях солнечного ветра, включая гелиосферный токовый слой. 5-ая конференция "Физика плазмы в солнечной системе", ИКИ РАН, февраль 2009.

Khabarova O.V. and G.N. Zastenker. Sharp solar wind density changes and their connection with heliospheric current sheet. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-10186, EGU General Assembly, Vienna, Austria, 19 – 24 April, 2009.

 

Хабарова Ольга Валерьевна, к.ф.-м.н., т. 333-1388, gzastenk@iki.rssi.ru

 

11. Оценка магнитного поля Солнца, уносимого солнечным ветром.

 

Согласно некоторым модельным представлениям у Солнца существует некоторая минимальная величина магнитного потока, уносимая солнечным ветром, которая является независимой от времени константой, а весь дополнительный магнитный поток уносится исключительно выбросами корональной массы (СМЕ). Эта минимальная величина может быть оценена в минимуме солнечной активности, когда число СМЕ минимально. Мы, на основе нашего каталога крупномасштабных типов солнечного ветра в период 1976-2000гг, оценили связь величины межпланетного магнитного поля (ММП) с долей, которую межпланетные СМЕ занимают в солнечном ветре, как в минимуме, так и в максимуме солнечного цикла. Полученные результаты показывают, что (1) эта минимальная величина ММП на орбите Земли составляет около 4,65 нТ в хорошем соответствии с предыдущими оценками, (2) наблюдаемое увеличение ММП в максимуме цикла активности не может быть объяснено повышением доли СМЕ в солнечном ветре, и должны действовать какие-то дополнительные механизмы увеличения ММП.

 

Yermolaev, Y. I.; Lodkina, I. G.; Nikolaeva, N. S.; Yermolaev, M. Y. The ``Floor'' in the Interplanetary Magnetic Field: Estimation on the Basis of Relative Duration of ICME Observations in Solar Wind During 1976 – 2000, Solar Physics, 2009, DOI: 10.1007/s11207-009-9438-2

 

Ермолаев Юрий Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т.333-13-88, yermol@iki.rssi.ru

 

12. Исследование перемежаемости флуктуаций потока плазмы солнечного ветра и ММП.

 

Рассмотрены различные особенности динамики флуктуаций плазмы солнечного ветра и модуля магнитного поля в области довольно высоких частот (вплоть до 1 Гц). Обнаружено, что характер зависимости эксцесса функции распределения вероятности флуктуаций (показателя перемежаемости) с продвижением в ранее неизученную область частот 0.1-1 Гц может сильно варьироваться.

 

Riazantseva M.O., G.N. Zastenker, M.V. Karavaev, Intermittency of Solar Wind Ion Flux and Magnetic Field Fluctuations in the Wide Frequency Region from 10-5 up to 1Hz and the Influence of Sudden Changes of Ion Flux. Proceedings of Conference Solar Wind 12, (в печати).

Рязанцева М.О., Застенкер Г.Н., Караваев М.В. Перемежаемость флуктуаций потока солнечного ветра и межпланетного магнитного поля, изучаемая с использованием данных с высоким разрешением (0.01-1 Гц) в областях резких изменений потока ионов солнечного ветра. Международная конференция MSS-09 "Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность", Москва, 23 - 25 ноября 2009.

 

Рязанцева Мария Олеговна, к.ф.-м.н., т. 333-1388, gzastenk@iki.rssi.ru

 

III. Внешняя магнитосфера Земли.

 

13. Статистический анализ турбулентности магнитослоя

 

Проведено исследование статистических особенностей флуктуаций магнитного поля и потока плазмы на различных временных масштабах вне магнитосферы Земли по данным спутника Интербол-1. Анализ «грубых» характеристик турбулентности показал различие свойств турбулентности в разных частях магнитослоя. Спектральная плотность флуктуаций магнитного поля испытывает излом на частоте ~0.5 Гц. В качестве более «тонкой» характеристики эволюции на разных временных шкалах исследовались изменения формы и параметров функции плотности вероятности. Анализ высоты максимума функции плотности вероятности Р(0) и значений эксцесса показал наличие двух асимптотических режимов Р(0), которые характеризуются разными степенными законами, граница между которыми соответствует предположительно масштабам порядка ларморовского радиуса ионов. Исследование структурных функций разных порядков показало, что мелкомасштабная турбулентность в форшоке и магнитослое описывается разными феноменологическими моделями.

По данным наблюдений с высоким временным разрешением продолжено изучение сложной структуры магнитослоя (форшок, постшок, переходная область, внутренний магнитослой) и ее динамики в части вариаций потоков плазмы и параметров магнитного поля при различной ориентации ММП.

 

Козак Л.В., Пилипенко В.А., Чугунова О.М., Козак П.Н., Статистический анализ турбулентности магнитослоя, Космические исследования, 2009 (послано в печать).

Чугунова О.М., Пилипенко В.А., Застенкер Г.Н.,  Шевырев Н.А., «Пространственная

структура турбулентного магнитослоя», Космические исследования, в печати.

 

Чугунова Ольга Михайловна, к.ф.-м.н., т. 904-19-96, Ch_Olga@nln.ru

Застенкер Георгий Наумович, проф., д.ф.-м.н., т.: 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru

Пилипенко Вячеслав Анатольевич, д.ф.-м.н., т. 8-903-6184666, pilipenko_va@mail.ru

 

14. Исследование флуктуаций скорости плазмы на базе данных измерений в проекте ИНТЕРБОЛ

 

Получено глобальное статистически усредненное распределение коэффициента вихревой диффузии в плазменном слое магнитосферы Земли во время магнитосферной суббури. Проведен анализ зависимости коэффициента вихревой диффузии на различных геоцентрических расстояниях в плазменном слое магнитосферы Земли во время магнитосферных суббурь. Использована база данных спутника Интербол/Хвостовой зонд. Проведен анализ флуктуаций скорости плазмы, определяемых по результатам измерений прибора КОРАЛЛ. Определялись амплитуды флуктуаций и автокорреляционное время. Получены значения коэффициентов диффузии в Z и X направлениях. Исследована зависимость данных коэффициентов от фазы суббури и геоцентрического расстояния. Показано, что коэффициенты диффузии возрастают с ростом геоцентрического расстояния.

 

Stepanova M., E. E. Antonova, D. Paredes-Davis, I. L. Ovchinnikov, and Y. I. Yermolaev, Spatial variation of eddy-diffusion coefficients in the turbulent plasma sheet during substorms, Ann. Geophys., 27, 1407–1411, 2009.

Antonova E.E., M.V. Stepanova, Yu.I. Yermolaev, D. Paredes-Davis, I.P.Kirpichev, S.S. Rossolenko, I.L. Ovchinnikov, K.G. Orlova, M.S. Pulinets, Turbulencein the magnetosphere of the Earth, Results of theoretical analysis and Interball observations, Proceedings of the International Conference "Mode Conversion, Coherent Structures and Turbulence" (MSS-09), Moscow, Space Research Institute of RAS, 23 - 25 November 2009, p. 346-351.

Paredes-Davis D., M.V. Stepanova, E.E. Antonova, I.L. Ovchinnikov, Study of the properties of turbulent plasma sheet during substorm using Interball/Tail satellite data, Nonlinear magnetosphere Conference,  Schedule of talks, January 19-23, 2009, Vina del Mar, Chile, p. 38.

Stepanova M.V., E.E. Antonova, Turbulent properties of the plasma sheet during quite and disturbed geomagnetic conditions, Nonlinear magnetosphere Conference, Schedule of talks, January 19-23, 2009, Vina del Mar, Chile, p. 43.

 

Антонова Елизавета Евгеньевна, д.ф.-м.н., т. 333-1388, antonova@orearm.msk.ru.

Ермолаев Юрий Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т.333-13-88, yermol@iki.rssi.ru

 

15. Баланс давлений на магнитопаузе и формирование низкоширотного погранслоя

 

В ходе предварительного анализа результатов наблюдений в многоспутниковом проекте THEMIS показано, что несмотря на значительные флуктуации магнитного поля и параметров плазмы магнитослоя, баланс давлений на магнитопаузе в подсолнечной точке может соблюдаться с достаточно высокой точностью.

Проведен анализ баланса давлений на магнитопаузе вблизи подсолнечной точки в магнитоспокойных условиях для ряда пересечений магнитопаузы спутниками проекта THEMIS. Определялось динамическое, статическое давления плазмы и магнитное давление в магнитослое, магнитное давление и статическое давление плазмы внутри магнитосферы. Изучены вариации полного давления при нахождении одного из спутников внутри магнитосферы, а другого в магнитослое вблизи магнитопаузы. Показано что для исследованных событий в пределах ошибок измерений и применимости приближения анизотропной магнитной гидродинамики к бесстолкновительной плазме магнитослоя и магнитосферы, в среднем,  с точностью в 7 % соблюдается условие баланса давлений в подсолнечной точке. В отдельном событии было зафиксировано соблюдение баланса с точностью в 3%. Проведен анализ процессов проникновения плазмы магнитослоя внутрь магнитосферы и формирования низкоширотного погранслоя.

Защищена кандидатская диссертация С.С. Россоленко на тему «Баланс давления на магнитопаузе и характеристики низкоширотного пограничного слоя в магнитосфере Земли».

 

Россоленко С. С., Е. Е. Антонова, Г.Н. Застенкер, И. П. Кирпичев, Баланс давления на магнитопаузе вблизи подсолнечной точки по данным наблюдений спутников проекта  THEMIS, Космические исследования, принято к публикации.

Rossolenko, S.; Antonova, E.; Kirpichev, I.; Yermolaev, Yu., Interaction of Solar Wind with Earth's Magnetosphere and Formation of Magnetospheric Boundary Layers, SPACE PLASMA PHYSICS: School of Space Plasma Physics. AIP Conference Proceedings, Volume 1121, pp. 135-140,  2009.

Россоленко С.С., Антонова Е.Е., Кирпичев И.П., Исследование баланса давления на магнитопаузе в подсолнечной точке по данным наблюдений спутников проекта THEMIS, Конференции «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» 17-20 ФЕВРАЛЯ 2009 Г., ИКИ РАН, Сборник тезисов, с. 40.

Rossolenko S.S., E.E.Antonova, I.P. Kirpichev, Magnetopause pressure balance in subsolar point during northward IMF orientation and high level of turbulence in magnetosheath in accordance with THEMIS data, IAGA-2009 abstracts, Sopron, Hungary, 23-30 August 2009, 301-MON-O0945-0031.

Antonova E.E.,M.V. Stepanova, I.P. Kirpichev, S.S. Rossolenko, I.L. Ovchinniko, K.G. Orlova, M.S. Pulinets , Turbulence and stress balance in the magnetosphere of the Earth, Nonlinear magnetosphere Conference, Schedule of talks, January 19-23, 2009, Vina del Mar, Chile, p. 3.

Antonova E.E., Turbulence in magnetosheath and the problem of plasma penetration inside the magnetosphere, Abstracts of the 2009 ILWS Workshop, The Influence of Solar Variability on Geophysical and Heliospheric Phenomena, Ubatuba, Brazil, October 4-9, 2009, TU01. 

Rossolenko S.S., E.E.Antonova, I.P. Kirpichev, Magnetopause pressure balance in subsolar point during northward IMF orientation and high level of turbulence in magnetosheath in accordance with THEMIS data, IAGA-2009 abstracts, Sopron, Hungary, 23-30 August 2009, 301-MON-O0945-0031.

 

Антонова Елизавета Евгеньевна, д.ф.-м.н., т. 333-1388, antonova@orearm.msk.ru

Застенкер Георгий Николаевич, д.ф.м.-н., проф., т. 333-1388, gzastenk@iki.rssi.ru

Ермолаев Юрий Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т.333-13-88, yermol@iki.rssi.ru

Россоленко Светлана Сергеевна, к.ф.-м.н, т. 939-2810, sv_ross@mail.ru

Кирпичев Игорь Петрович, к.ф.-м.н., т. 333-1467, ikir@iki.rssi.ru

 

16. Продолжена работа по восстановлению радиальных профилей плазменного давления внутри магнитосферы (от 7 Re до магнитопаузы) по данным проекта THEMIS.

 

Проведено моделирование распределения поперечных токов в высокоширотной магнитосфере. Предполагалось соблюдение условия магнитостатического равновесия. Получены радиальные профили давления на геоцентрических расстояниях от 7 до 10 радиусов Земли с использованием результатов наблюдений в эксперименте THEMIS. Учтено сжатие магнитосферы в дневные часы, приводящее к смещению минимальных значений магнитного поля на магнитной силовой линии от экватора к высоким широтам. Определено распределение поля вдоль магнитной силовой линии. Получены плотности поперечного тока на дневных силовых линиях и определен интегральный ток. Показано, что интегральный ток в дневной части магнитосферы может замыкаться внутри магнитосферы, составляя высокоширотное продолжение кольцевого тока – разрезной кольцевой ток.

 

Кирпичев И.П., Е.Е.Антонова, К.Г. Орлова. Структура поперечных токов в высокоширотной магнитосфере. ОФН-16 конференция «Физика плазмы в солнечной системе» 16-20 февраля 2009 г.

Antonova E.E., I.P. Kirpichev, M.V. Stepanova, K.G. Orlova, I.L. Ovchinnikov. Topology of the high latitude magnetosphere during large magnetic storms and the main mechanisms of relativistic electron acceleration. Advances in Space Research, 43 (2009) 628–633.

Antonova E. E., I. P. Kirpichev, I. L. Ovchinnikov, K. G. Orlova, and M. V. Stepanova. High latitude magnetospheric topology and magnetospheric substorm. Ann. Geophys., 27, 4069–4073, 2009.

 

Кирпичев Игорь Петрович, к.ф.-м.н., т. 333-1467, ikir@iki.rssi.ru

 

17. Воздействие больших изменений динамического давления солнечного ветра на магнитосферу земли: анализ нескольких событий.

 

Рассмотрена реакция магнитосферы и ионосферы на приход к Земле больших изменений динамического давления солнечного ветра с резкими фронтами. Показано, что под воздействием импульса давления солнечного ветра изменяется магнитное поле на геосинхронной орбите: оно возрастает при возрастании давления солнечного ветра и уменьшается, если давление солнечного ветра падает. Потоки энергичных частиц также изменяются: на дневной стороне магнитосферы потоки энергичных частиц возрастают с приходом импульса динамического давления солнечного ветра, а на ночной стороне реакция потоков энергичных частиц зависит от направления межпланетного магнитного поля. При условии отрицательной BZ компоненты ММП на ночной стороне магнитосферы могут наблюдаться инжекции потоков энергичных электронов.

Показано, что большое и быстрое возрастание давления солнечного ветра, сопровождающееся слабо отрицательной BZ компонентой ММП, может приводить к высыпанию частиц на дневной стороне аврорального овала, и развитию псевдобрейкапа или суббури на ночной стороне овала. Динамика аврорального овала показывает, что после прохождения импульса динамического давления солнечного ветра авроральная активность ослабевает. Иными словами, импульс давления солнечного ветра в присутствии слабо отрицательного ММП может не только вызывать развитие псевдобрейкапа/суббури, но и контролировать это развитие.

 

Borodkova N.L. and G.N. Zastenker. Influence of the large and sharp solar wind pressure pulses on the magnetosphere: several case studies, Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-0-3692, 2009, EGU General Assembly, Vienna, Austria, 19 – 24 April, 2009.

Borodkova N.L. and G.N. Zastenker. Solar wind pressure pulses effect on the magnetosphere: several case studies, 6th Annual General Meeting of AOGS, Singaporе, 11 - 15 August, 2009, p.198.

Бородкова Н.Л. Воздействие больших и резких изменений динамического давления солнечного ветра на магнитосферу земли: анализ нескольких событий. Космич. Исслед., 2010, том 48, № 1, с. 1–15.

 

Бородкова Наталия Львовна, с.н.с., к.ф.-м.н., т.:333-13-88, nlbor@mail.ru

 

18. Исследование появления широкополосных пульсаций геомагнитного поля в диапазоне 0.5-5 Гц.

 

На довольно большом числе событий выявлено появление в геомагнитном поле всплесков сравнительно высокочастотных геомагнитных пульсаций в ответ на приход к магнитосфере резких и больших скачков потока ионов солнечного ветра. Изучены особенности этих всплесков.

 

Пархомов В.А., Г.Н. Застенкер, М.O. Рязанцева, Б. Цегмед, ТА. Попова. Всплески геомагнитных пульсаций в частотном диапазоне 0.2-5 Гц, возбуждаемые большими скачками давления солнечного ветра. Космические исследования, в печати

Пархомов В.А. , Застенкер Г.Н., Рязанцева М.О., Цэгмед Б., Попова Т.А., Три типа

магнитосферного отклика в геомагнитных пульсациях частотного диапазона 0.2-5 Гц на большие и резкие скачки давления солнечного ветра. 5-ая конференция "Физика плазмы в солнечной системе", ИКИ РАН, февраль 2009.

 

Застенкер Георгий Наумович, проф., д.ф.-м.н., т.: 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru

 

19. Исследование низкочастотных Альвеновских волн, ассоциированных с высокоскоростными потоками плазмы в Пограничном плазменном слое.

 

На основе анализа 170 пересечений спутниками Cluster пограничного плазменного слоя (ППС) геомагнитного хвоста (на расстояниях от Земли ~ -15 - -19 RE) установлено, наличие низкочастотных (f ~ 0.004 – 0.02 Гц) волновых возмущений магнитных трубок, распространяющихся к Земле вдоль высокоширотной границе ППС с локальной Альвеновской скоростью. Также установлено, что в интервалы наблюдений низкочастотных Альвеновских волн, на высокоширотной границе ППС регистрировались потоки ускоренной плазмы, движущиеся вдоль магнитного поля со скоростью в два и более раз превышающую локальную Альвеновскую скорость. Характерные периоды наблюдаемых Альвеновских возмущений 1 - 4 мин и характерные длины волн 5 - 20 RE. Поток электромагнитной энергии, переносимый волнами во время спокойных геомагнитных периодов не превышал 0.02·10-3 Дж/м2·сек, а в возмущенные периоды достигал 0.08·10-3 Дж/м2·сек. Однако, даже эта величина составляла всего лишь несколько процентов от потока кинетической энергии переносимой потоком ускоренной плазмы. Последнее свидетельствует о том, что потери энергии плазменным потоком на возбуждение низкочастотных электромагнитных волн незначительны. Статистический анализ плотностей продольных токов, наблюдаемых на высокоширотной границе ППС, показал, что в большинстве рассмотренных случаев величина продольного тока была близка к нулю. Это позволило исключить токовую неустойчивость и рассматривать неустойчивость Кельвина-Гельмгольтца (К-Г) как наиболее вероятный источник возбуждения низкочастотных плазменных колебаний.

Проведено исследование неустойчивости Кельвина – Гельмгольца в плоской трехслойной геометрии для случая, когда магнитное поле в потоке направлено вдоль скорости потока.  Получено общее дисперсионное уравнение и показано, что, в отличие от обычно рассматриваемого случая развития неустойчивости на границе между двумя движущимися относительно друг друга плазменных потоков, в трехслойной системе неустойчивость может развиваться при произвольном отношении скорости плазменного потока к звуковой скорости. Возмущения с длинами волн порядка или больше толщины потока могут нарастать даже при нулевой температуре, причем рассматриваемая система может быть неустойчива относительно роста длинноволновых возмущений и в случае, когда на  одной из границ скорость потока меньше суммы альвеновских скоростей в потоке и  окружающей плазме. Исследованы зависимости инкрементов и частот генерируемых длинноволновых колебаний от параметров потока и окружающей плазмы. В частности, показано, что поворот магнитного поля в окружающей плазме относительно направления скорости потока приводит к росту инкремента. Проведенное сравнение теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными в ходе многоспутникового проекта  CLUSTER, из которых следует, что во многих случаях наряду с распространением потока ускоренных частиц в пограничной области плазменного слоя хвоста магнитосферы Земли наблюдается и распространение колебаний магнитного поля со скоростью порядка локальной альвеновской скорости, показало адекватность предложенной модели реально наблюдаемым событиям.

 

Grigorenko E.E., T.M. Burinskaya, M. Shevelev, J.-A. Sauvaud, L.M. Zelenyi, Ultra low-frequency waves associated with high-energy ion flows in the PSBL of the Earth magnetotail, J. Geophys. Res., submitted 2009.

 

Григоренко Елена Евгеньевна, к.ф.-м.н., т.: 333-45-34 elenagrigorenko2003@yahoo.com

Буринская Татьяна Михайловна, к.ф.-м.н., т.: 333-45-34, tburinsk@iki.rssi.ru

 

20. Наблюдение продольных токов в Пограничном плазменном слое спутниками Cluster.

 

С помощью четырехспутниковых измерений Cluster установлено, что в геомагнитно - спокойные интервалы продольные электрические токи в ППС не наблюдаются, не смотря на присутствие в этой области высокоскоростных ионов движущихся к Земле вдоль силовых линий магнитного поля со скоростями ≥ 1000 км/с. В этом случае, вклад ионов в продольный ток скомпенсирован продольным током, создаваемым электронами, движущимися вместе с ионами. Таким образом, не смотря на наблюдаемую коллимацию высокоскоростных ионов по энергиям и питч-углам, их нельзя считать пучками, а следует рассматривать как часть высокоскоростного потока плазмы. По-видимому, в такие интервала времени X-линия отсутствовала, по крайней мере, в ближних к Земле областях хвоста.

В возмущенные периоды спутники Cluster зафиксировали систему продольных токов, состоящую из тока текущего к Земле вдоль высокоширотной границы ППС и тока, направленного от Земли внутри ППС. Такая система токов может быть связана с присутствием X-линии сравнительно недалеко от Земли. Благодаря многоточечным наблюдениям Cluster удалось оценить пространственный размер токовой структуры (вдоль нормали к поверхности ППС), который составил для тока, текущего к Земле вдоль высокоширотной границы ППС, ~ 1600 км, и для тока, текущего от Земли внутри ППС  - ~1 RE.  Длительности наблюдения данной токовой структуры в большинстве случаев составляли ~ нескольких минут, что указывало на скорее квазистационарный, чем импульсный характер магнитного пересоединения.

 

Grigorenko E.E., Hoshino M., Hirai M., Mukai T., Zelenyi L.M., “Geography” of ion acceleration in the magnetotail. X-line versus Current Sheet effects, J. Geophys. Res., 114, A03203, doi:10.1029/2008JA013811, 2009.

Grigorenko E.E., L.M. Zelenyi, M.S. Dolgonosov, J.-A. Sauvaud, Spatial and temporal structures in the vicinity of the Earth’s tail magnetic separatrix. Cluster observations, Book of Proceedings of 15th Cluster Workshop and CAA School, p.p. 435-453, 2009.

Zelenyi L.M., M.Dolgonosov, E.E. Grigorenko, J.-A. Sauvaud, Peculiarities of the non-adiabatic ion acceleration in the current sheet of the Earth magnetotail, in Future Perspectives of Space Plasma and Particle Instrumentation and International Collaborations edited by M. Hirahara, I. Shinohara, Y. Miyoshi, N. Terada, and T. Mukai, American Institute of Physics, p.p.5-14, 2009.

 

Григоренко Елена Евгеньевна, к.ф.-м.н., t.: 333-45-34 elenagrigorenko2003@yahoo.com

 

21. Экспериментальное подтверждение неадиабатического ускорения ионов в токовом слое в области замкнутых силовых линий магнитного поля.

Экспериментально доказано наличие в Токовом Слое (ТС) геомагнитного хвоста пространственно локализованных источников неадиабатического ускорения ионов, находящихся в области замкнутых силовых линий магнитного поля. Статистически установлено, что ускорение ионов в таких источниках носит квазистационарный характер (длится как минимум в течение 10 мин) и имеет место в спокойные геомагнитные периоды. Источники ускорения находятся в дальнем хвосте на расстояниях более 110 Re от Земли. Экспериментально установлено, что ширина функции распределения ионных пучков по параллельным скоростям зависит от близости источника ускорения к X-линии (увеличивается при приближении к X-линии). Также установлено, что в случае близости источника к Х-линии, существенную роль в ускорении ионов играют индукционные электрические поля.

 

Grogorenko E., R. Koleva. Variability of discrete plasma structures in the lobe-plasma sheet interface, Compt. Rend. Acad. Bulg. Sci. v.62, No11, 1449-1456, 2009

Григоренко Е.Е., Колева Р., Зеленый Л.М. и Сово Ж.-А., Ускоренные ионы в пограничном плазменном слое: пучки или потоки?, послано в ж. Геомагнетизм и Аэрономия, 2009

 

Григоренко Елена Евгеньевна, к.ф.-м.н., t.: 333-45-34 elenagrigorenko2003@yahoo.com

 

22. Показано сосуществование эффективного раделения движущейся и застойной плазмы турбулентным транспортным барьером вместе с супердиффузией и концентрированными плазменными стручми.

 

В ходе анализа данных проектов Интербол и  Кластер было показано, что высокоширотный турбулентный погранслой (ТПС) над полярными каспами и плазменной мантией в сингулярной точке ветвления магнитного поля у высокоширотной магнитопаузы (МП),  являться транспортным барьером или препятствием, эффективно разделяющим движущуюся плазму магнитослоя от застойной плазмы полярных каспов.

В тоже время, изучение зависимости от времени среднеквадратичного смещения  вдоль нормали к границе продемонстрировало наличие супердиффузии в таких барьерах, по всей видимости, обусловленной плазменными струями,  с концентрированной, по сравнению с солнечным ветром, кинетической энергией. 

Это необычное сочетание свойств транспортных барьеров представляется важным для исследования удержания плазмы в термоядерных установках, статистические свойства пограничных слоев в которых оказались схожими со свойствами магнитосферных транспортных барьеров, включая супердиффузию.    

 

Amata E., S.P. Savin, D.Ambrosino, Y. Bogdanova, R. Treumann, M. F. Marcucci, S. Romanov, A.Skalsky, High kinetic energy density jets in the Earth’s magnetosheath: a case study. J. Geophys. Res., submitted 2009.

Savin S., L. Zelenyi, G. M. Polishchuk et al., ROY - a multiscale magnetospheric mission in collaboration with Cross-Scale and SCOPE. Planetary and Space Science submitted 2009.

 

Савин Сергей Петрович,  д.ф.-м.н., т. 333-11-00, ssavin@iki.rssi.ru

Скальский Александр Александрович, к.ф.-м.н, т. 333-11-00, skalsky@mx.iki.rssi.ru

Романов Станислав Алексеевич, к.ф.-м.н, т. 333-40-24, sroman@mx.iki.rssi.ru

 

23. Наблюдения потоков плазмы во время онсетов суббурь.

 

В базе наблюдений проекта Кластер в хвосте магнитосферы за 2001-2007 гг отобраны 49 эпизодов наблюдений тонкого токового слоя заканчивающихся  всплеском активности (онсетом). Онсеты определялись как появление потоков плазмы, уменьшение плотности поперечного тока или возрастание Bz после периода локального спокойствия с признаками фазы накопления. Онсеты на удалении 17–20 RE от Земли сопровождались в основном потоками направленными в хвост. В зоне 11–17 RE  доминировали потоки направленные к Земле, однако в предполуночном секторе встречались оба направления потоков. Скорости потоков направленных от Земли были часто довольно малы, в пределах 200-300 км/с. Мы интерпретируем такие потоки как последствия всплесков пересоединения происходящих на вытянутых силовых магнитных линиях плазменного слоя (замкнутых). Часть онсетов не сопровождалась выраженными потоками (более 100 км/с). Плотность поперечного тока была в среднем больше в вечерней и полуночной зонах хвоста.

 

Рисунок: Распределение направлений потоков плазмы в зависимости от места онсета.

 

Petrukovich, A. A., W. Baumjohann, R. Nakamura, and H. Reme, Tailward and earthward flow onsets observed by Cluster in a thin current sheet, J. Geophys. Res., 114, A09203, doi:10.1029/2009JA014064, 2009

 

Петрукович Анатолий Алексеевич, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru

 

24 Зависимость компоненты By магнитного поля в плазменном слое магнитосферы Земли от ориентации диполя: статистическая модель и экстремальные значения.

 

С использованием 11 лет наблюдений проекта Геотейл построена модель магнитной компоненты By в плазменном слое хвоста магнитосферы. Модель включает зависимость от межпланетного поля, координат в хвосте  и ориентации диполя (в системе GSM). В полуночном и предполуночном секторах By положительно коррелирует с наклоном диполя (положительным в летний сезон). Таким образом. летом наблюдаемое распределение By сдвинуто в сторону положительных значений, а зимой – в сторону отрицательных. Максимальное приращение By из-за этого эффекта может достигать нескольких нТ. На утренней стороне эффекта зависимости от ориентации диполя не наблюдается, за исключением околоземной зоны (в пределах 15 радиусов Земли), где отмечен слабый обратный эффект. Зависимость By от наклона диполя может порождаться рядом причин. Похожий эффект был ранее замечен при анализе ионосферной конвекции. Кроме вышеописанного статистического отклика, довольно часто наблюдались экстремальные значения By (более 5 нТ и больше соответствующей компоненты межпланетного поля). Они составляют до 20-25 % случаев во время солнечного максимума в предполуночном секторе. Такие значения не могут быть объяснены статистической моделью и требуют наличия некоторого механизма усиления.

 

A.A.Petrukovich Dipole tilt effects in plasma sheet By: statistical model and extreme values Ann. Geophys., 27, 1343–1352, 2009

 

Петрукович Анатолий Алексеевич, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru

 

25. Увеличение заблаговременности прогноза магнитных бурь по солнечному ветру.

 

Характеристики магнитной бури и, в частности, геомагнитного возмущения определяются свойствами солнечного ветра и ММП, взаимодействующих с магнитосферой Земли. Развитие магнитной бури носит постепенный кумулятивный характер и может занять несколько часов после первого касания магнитосферы межпланетным возмущением. Это дает возможность увеличить заблаговременность прогноза, вырабатывая предварительный прогноз по первым признакам магнитной бури при некоторой приемлемой потере точности. Опережение прогноза формируется за счет разницы скоростей радиосигнала из точки либрации и скорости солнечного ветра, составляя около часа. Динамические модели эволюции Dst используют дифференциальное уравнение, зависящее от параметра солнечного ветра Q, обычно являющегося функцией V и Bz. Максимум бури может быть аппроксимирован величиной Q*tau, где tau - постоянная времени кольцевого тока. Сбор и анализ параметров и характеристик солнечного ветра выполнялся по данным OMNI.

Прогностический потенциал предлагаемого алгоритма прогнозирования максимума Dst на основе определения точек насыщения подтверждается результатами анализа его применения по данным 38 событий в период с 1978 по 2000 г, а также бурь 2001 года. Для большинства событий прогноз Dst принимает относительно стабильные значения, отличающиеся от истинного максимума на величину, не превышающую 25-30%. Наиболее часто прогностическое значение имеют оценки Dst, полученные за 1-3 часа до максимума бури. В ряде случаев устойчивый прогноз наблюдается за 10 и более часов.

 

Podladchikova T.V., A.A. Petrukovich, The storm-time Dst index prediction based on the measurements of the solar wind and the  interplanetary magnetic field. 9th Ukrainian Conference on Space Research, 31 Aug - 5 Sept, 2009, Evpatoria, Ukraine Abstracts, p.9.

 

Podladchikova T.V., A.A. Petrukovich, Magnetic Storm Strength Forecast With Increased Prediction Time.  “The Sixth European Space Weather Week”, 16-20 Nov 2009, Brugge, Belguim.

 

Петрукович Анатолий Алексеевич, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru

Подладчикова Татьяна Владимировна, к.т.н., стажер, т. 333-11-22

 

26. Вариабельность спектров низкочастотных магнитных колебаний в плазменном слое хвоста магнитосферы Земли.

 

Исследована динамика частотных спектров магнитных флуктуаций в диапазоне ниже 1 Гц в плазменном слое хвоста магнитосферы земли. Проанализированы специально отобранные интервалы многочасовых непрерывных наблюдений плазменного слоя спутником Геотейл. Спектры могут быть в целом описаны степенным законом спадания с двумя изломами. Диапазон частот между изломами приблизительно 0.2-0.02 Гц имеет наиболее стабильный показатель спадания мощности от частоты порядка 2.4-2.6. Показатели на более высоких и более низких частотах более вариативны. Выше 0.2 показатель составляет порядка 3, но флуктуации сильно локализованы. На низких частотах показатель составляет порядка 1.5. Комбинация показателей наклона (альфа) в частотных спектрах и спектрах длины (дельта, фрактальная размерность) должна следовать формуле альфа+2*дельта=5, но на самом деле в среднем составляет более 5.5.

 

Petrukovich A.A. and D.V. Malakhov, Variability of magnetic field spectra in the Earth’s magnetotail, подано в журнал Nonlinear processes in geophysics, октябрь 2009.

 

Петрукович Анатолий Алексеевич, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru

 

IV. Внутренняя  магнитосфера Земли

 

27. Механизм взрывной фазы магнитосферной суббури

 

Получены экспериментальные доказательства разработанного ранее механизма магнитосферной суббури, согласно которому уярчение ближайшей к экватору дуги полярного сияния происходит примерно за 1 мин. до начала магнитных возмущений.

Приведен анализ результатов наблюдений динамики полярных сияний во время изолированной геомагнитной суббури с использованием данных телевизионных наблюдений, полученных в ПГИ РАН. Выделено событие, при котором первое уярчение дуги во время суббури имело место непосредственно в зените станции. Показано, что перед началом уярчения не наблюдалось каких либо возмущений к полюсу от уярчающейся дуги. Уярчение дуги началось с появления яркой точки. Временная задержка между моментом начала уярчения и началом магнитных возмущений составляла 40 с. Проведено сравнение результатов наблюдений с предсказаниями теорий начала взрывной фазы суббури. Показано, что результаты наблюдений не описываются как теорией пересоединения в хвосте (не наблюдается каких либо возмущений дуг к полюсу от уярчающейся дуги), так и теорией разрыва тока хвоста в ближней части плазменного слоя (существует задержка между моментом уярчения и началом магнитных возмущений). При этом полученные результаты хорошо согласуются с развитой в группе ранее теорией взрывной фазы суббури, , в соответствии с которой уярчение ближайшей к экватору дуги связано с развитием электростатической неустойчивости в области максимального вытекающего продольного тока.

 

Antonova E. E., I. A. Kornilov, T. A. Kornilova, O. I. Kornilov, and M. V. Stepanova, Features of auroral breakup obtained using data of ground-based television observations: case study, Ann. Geophys., 27, 1413-1422, 2009.

Antonova E.E., I.A. Kornilov, T.A. Kornilova, O.I. Kornilov, S.S. Pulinets, S.S. Rossolenko, M. V. Stepanova, Isolated substorm expansion phase onset and the mechanism of auroral brightening, IAGA-2009 abstracts, Sopron, Hungary, 23-30 August 2009, 302-MON-O0900-0044.

 

Антонова Елизавета Евгеньевна, д.ф.-м.н., т. 333-1388, antonova@orearm.msk.ru

 

28. Поведение температуры ионов на ночной стороне плазмосферы во время геомагнитных бурь.

 

По измерениям на спутниках ИНТЕРБОЛ-2 и МАГИОН-5 показано, что на ночной стороне плазмосферы на главной фазе умеренных магнитных бурь температура ионов плазмосферы понижается.


Предложенное объяснение наблюдавшегося эффекта связано (1) c уменьшением магнитного поля при развитии магнитной бури и (2) с дополнительным его уменьшением вследствие перемещение дрейфовой оболочки протонов от Земли. Проведено сопоставление температур протонов, рассчитанных по модели, исходя из значений температур, измеренных до начала бури, с температурами в плазмосфере, наблюдавшимися во время бури. Показано, что построенная модель удовлетворительно описывает понижение температуры протонов вблизи экваториальной плоскости. Для объяснения уменьшения температуры в плазмосфере на средних широтах, по-видимому, необходимо привлекать другие механизмы.

 

Kotova G.A., M.I. Verigin, V.V. Bezrukikh, V.V. Bogdanov, On the outward drift of plasmaspheric ions during magnetic storms as a reason for temperature decreasing, ХI Научная ассамблея МАГА, Шопрон (Венгрия), 23-30 августа 2009, 304-FRI-O1430-0219.

 

Котова Галина Аврамовна, к.ф.-м.н., т. 333-32-89, kotova@iki.rssi.ru

 

29. Динамика концентрации и температуры холодной плазмы в вечернем секторе плазмосферы в процессе развития магнитной бури

 

Подробно исследована динамика концентрации и температуры холодной плазмы в вечернем секторе плазмосферы в процессе развития магнитной бури 27-29.02.1997 г. Измерения во время бури 27-29.02.1997г. В вечернем секторе плазмосферы (20-22MLT) так же, как и в ночном в процессе развития магнитной бури секторе резко падает температура ионов. Однако, на более поздней фазе развития бури в вечернем секторе наблюдалось повышение ионной температуры до величин, превышающих величины температур, характерных для магнитно-спокойных периодов. Это интерпретировалось ранее как следствие взаимодействия потоков энергичной плазмы, которые могут вторгаться в плазмосферу во время магнитных бурь, с холодной плазмой плазмосферы. Во время фазы восстановления бури 27-29.02.1997 в глубине плазмосферы (в области 2.4<L<3.4) были впервые зарегистрированы потоки электронов с E>40 eV, что подтверждает правильность интерпретации причин повышения температуры ионов на поздней фазе развития магнитной бури, сделанных ранее.

 

Безруких В.В., Котова Г.А., Веригин М.И., Динамика температуры и концентрции ионизированного водорода в плазмосфере во время геомагнитных бурь по данным Аврорального зонда. Конференция «Физика плазмы в солнечной системе», 17-20 февраля 2009 г., ИКИ РАН, Секция «Магнитосфера», с.7.

 

Безруких Владилен Владимирович, к.ф.-м.н., т. 333-20-11

Котова Галина Аврамовна, к.ф.-м.н., т. 333-32-89, kotova@iki.rssi.ru

Веригин Михаил Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-32-33, verigin@iki.rssi.ru

 

30. Возбуждение ELF-ULF волн пучками заряженных частиц в активном эксперименте.

 

 

Проведен анализ результатов активного космического эксперимента с инжекцией вдоль магнитного поля вложенных друг в друга пучков электронов и ионов Xe+ со спутника «Интеркосмос-25», сопровождавшейся наблюдениями заряженных частиц и волн на этом спутнике и на субспутнике «Магион-3». Во время эксперимента наблюдались значительные отрицательные импульсы потенциала спутника; плазменно-пучковый разряд не происходил. Нелинейная связь волн на частоте модуляции электронного пучка ωm и медленных волн пространственного заряда привела к резонансному эффекту на нижней гибридной частоте ωLH. Наиболее интенсивное возбуждение ELF-ULF волн наблюдалось на частотах соответствующих соотношению |ωm − ωbe|/ωLH ~ 1.

 

Nikolay V. Baranets, Yackov P. Sobolev, Yuriy Ya. Ruzhin, Hanna Rothkaehl, Nikolay S. Erokhin, Valeriy V. Afonin, Jaroslav Vojta, and Jan Smilauer, Excitation of HF and ULF-VLF waves during charged particle beams injection in active space experiment, J. Plasma Fusion Res. Series, 8, 251-256, 2009.

 

Афонин Валерий Васильевич, к.ф.-м.н., т. 333-10-23

 

31. Характеристики полярного ветра на высотах ~20000 км.

 

По данным прибора Гиперболоид установленного на спутнике Интербол-2 были получены характеристики полярного ветра на высотах ~20000 км. До последнего времени основным источником данных и характеристик полярного ветра были измерения на спутнике Akebono, и все модели оттока ионосферных ионов в полярной шапке сравнивались с этими измерениями. Однако на больших высотах в полярной шапке могут наблюдаться потоки ионов нагретых в каспе/клефте. В результате в предыдущих работах характеристики полярного ветра на средних высотах оказывались завышенными из-за некачественной фильтрации данных и плохо согласовались с модельными расчетами.

В данной работе были отобраны только те периоды измерений, когда полярный ветер мог быть обнаружен с наибольшей вероятностью. Оказалось, что над освещенной полярной шапкой обнаруживается два типа оттока ионов, которые могут быть отнесены к полярному ветру. В одном случает скорости ионов О+ были достаточно высоки, чтобы ионы долетели до детектора (в разреженной плазме спутник приобретает положительный потенциал, препятствующий детектированию низкоэнергичных ионов), в другом скорости О+ не хватало на преодоление положительного потенциала спутника. После тщательного анализа функций распределения ионов было показано, что в первом случае температуры ионов Н+ были как минимум в два раза выше, а скорости и температура ионов О+ в несколько раз выше модельных расчетов.

 

Измерения на Интербол-2

Лето 1997 г.

Модель TUBE-7

Минимум солнечной активности

NH

0.5-2 см-3

0.6 см-3

VH

21 км/сек

23 км/сек

TH

Т||=3500 К

Т^=2000 К

Т||=6500 К

Т^=5500 К

Тип 1

2500 К

Тип 2

NHe

очень мала

0.15 см-3

VHe

14 км/сек

10 км/сек

THe

7500 К

2500 К

NO

0.1 см-3

0.4 см-3

VO

5 км/сек

1 км/сек

TO

10000 К

1000 К

  

Полученные данные говорят о том, что в полярной шапке существуют потоки полярного ветра, которые согласуются с существующими моделями. Одновременно на полярной шапкой встречаются потоки исходящих ионов, которые были разогреты и ускорены на высотах ниже 18000 км. Механизм этого ускорения пока неизвестен.

 

Чугунин Д.В. Характеристики восходящих потоков тепловых ионов в полярной шапке по данным спутника ИНТЕРБОЛ-2, Космические Исследования, том 47, № 6, 2009.

Chugunin D. Ion distribution function characteristics of the polar wind on ~20000 km altitudes.  IAGA-2009 abstracts, Sopron, Hungary, 23-30 August 2009, 303-FRI-01415-0202O0945-0031.

 

Чугунин Дмитрий Владимирович, м.н.с. отд. 54, т. 333-11-22, dimokch@iki.rssi.ru

 

32. Аналитические и численные исследования волновых процессов в плазмосфере на основе спутниковых данных.

 

В рамках этой темы выполнена следующая работа.

 

А). Исследовано новое явление в ОНЧ диапазоне, а именно, формирование клиновидных структур на обзорных спектрограммах, впервые наблюдавшееся на спутнике DEMETER. Формирование таких спектрограмм связано с особенностями распространения свистовых волн в плазмосфере, и специфической орбитой спутника DEMETER, который вращается по почти круговой орбите на высоте ~ 700—660 км, так что максимум профиля НГР частоты находится над спутником. Свистовые волны, возбуждаемые молниевыми разрядами в противоположном спутнику полушарии, распространяясь в плазмосфере Земли, переходят в квазирезонансный режим. Волны с частотами ниже максимума НГР на L-оболочке спутника отражаются в области, где их частота близка к частоте НГР, и не доходят до спутника, что ведет к появлению нижней частоты обрезания на спектрограмме. С другой стороны, волны с частотами выше максимума НГР в процессе своего распространения в квазирезонансном режиме уменьшают свою L-оболочку, причем эта тенденция тем сильнее, чем выше частота волны, что и ведет к появлению верхней частоты обрезания на спектрограмме.

 

Shklyar D. R., M. Parrot, J. Chum, O. Santolik, E. E. Titova, On the origin of lower-and upper- frequency cutoffs on wedge-like spectrograms observed by DEMETER in the mid-latitude      ionosphere. - to be published in JGR.

 

Б). Еще одно волновое явления, которое также наблюдалось на спутнике DEMETER и также стало предметом исследования в 2009 г. - это Магнитосферные Линейчатые Излучения  (МЛИ). Его детальное описание содержится в работе:

 

Nemec F., M. Parrot, O. Santolik, C.J. Rodger, M. J. Rycroft, M. Hayosh, D. Shklyar, and A. Demekhov, Survey of magnetospheric line radiation events observed by the DEMETER spacecraft.- J. Geophys. Res. (2009), v. 114, A05203, doi:10.1029/2008JA014016.

 

В). Написан обзор, в котором изложена последовательная теория резонансного взаимодействия энергичных частиц со свистовой волной, распространяющейся под углом к магнитному полю в неоднородной магнитосферной плазме. Представлен вывод основных уравнений, описывающих динамику поля и частиц, при этом проанализирована зависимость характера резонансного взаимодействия от параметров задачи. При исследовании уравнений движения частиц последовательно использован гамильтоновский формализм. Рассмотрено два приложения теории: вычислен инкремент (декремент) волны, распространяюшейся под углом к внешнему магнитному полю; и изучено высыпание протонов под действием сигналов ОНЧ передатчика. Обзор опубликован в журнале:

 

Shklyar David and Hiroshi Matsumoto, Oblique Whistler-Mode Waves in the Inhomogeneous Magnetospheric Plasma: Resonant Interactions with Energetic Charged Particles.- Surveys in Geophysics (2009), v. 30, pp. 55-104. DOI 10.1007/s10712-009-9061-7.

 

Шкляр Давид Рувимович, зав.лаб., д..ф.-м.н., т. 333-45-34, david@iki.rssi.ru

 

V. Ионосфера и атмосфера Земли

 

33. Выполнен ретроспективный анализ сохранившихся архивных материалов российской сети геомагнитных станций.

 

Показано, что известное событие августа-сентября 1859 г. было первым и наиболее мощным в серии последующих рекуррентных геомагнитных бурь c более слабой интенсивностью. Найдено, что аналогичные серии наблюдались неоднократно и в дальнейшие годы. Их происхождение обусловлено суперпозицией потоков солнечного ветра. Роль М-областей Бартельса, ответственных за инициирование и развитие таких геомагнитных бурь, играют спорадические  и регулярные компоненты в  деятельности комплекса из активных областей и корональных дыр на вращающемся Солнце. Ни корональные дыры, ни активные области сами по себе в отдельности не являются достаточными для объяснения наблюдений.  Сделан вывод о том, что  небывалое по многим своим характеристикам множественное событие, имевшее место 2-3 сентября 1859 г., было вызвано серией из трех повторных эруптивных вспышек на Солнце в течение времени порядка двух десятков часов. Первая из вспышек была хорошо зарегистрирована наблюдателями вблизи центра солнечного диска 1 сентября 1859 г. и называется в литературе кэррингтоновским событием по имени одного из ее открывателей. Исследованы характеристики уникального по своей амплитуде явления геомагнитного кроше, связанного с большим потоком ионизующей электромагнитной радиации во время этой вспышки. Величина и направление зарегистрированного возмущения магнитного поля во время максимума развития геомагнитной бури однозначно свидетельствует о том, что все российские станции находились внутри полярной шапки или в зоне аврорального овала, размер которого был сильно расширен к югу от среднего своего положения. Зависимость возмущения от долготы станций - отсутствие явления «зашкаливания» в Нерчинске, - интерпретируется как возможное проявление большой асимметрии эффективного контура токовой системы, соединенной с гелиосферой и охватывавшей возмущенную магнитосферу и ионосферу на кроткое время длительностью всего лишь 1-3 часа.

 

Веселовский И.С., Мурсула К., Птицына Н.Г., Тясто М.И.,  Яковчук, О.С., Спорадические и рекуррентные геомагнитные возмущения в 1859–1860 гг. по архивным данным российской сети станций, Геомагнетизм и аэрономия, 2009, Т.49, №2, С. 174-179.

Тясто М.И., Птицына Н.Г., Веселовский И.С., Яковчук О.С., Экстремально сильная геомагнитная буря 2–3 сентября 1859 г. по архивным магнитным данным российской сети наблюдений, Геомагнетизм и аэрономия, 2009, Т.49, №2, С. 163-173.

 

Веселовский Игорь Станиславович,  д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

34. Исследована связь геомагнитных вариаций в канадском регионе с их причинами на солнце и в гелиосфере на фазе спада 23-го цикла солнечной активности.

 

В этот период времени на орбите Земли преобладали рекуррентные высокоскоростные потоки из низкоширотных корональных дыр. Дневные и часовые индексы геомагнитной активности сопоставлены со скоростью солнечного ветра и площадью корональных дыр с учетом соответствующих временных сдвигов, зависимости от времени года и освещенности ионосферы, а также гелиоширотного положения корональных дыр относительно Земли. Сделан вывод о том, что ожидаемые индексы геомагнитной активности на время более суток вперед точнее вычисляются по найденным в работе эмпирическим корреляционным связям с площадью корональных дыр, нежели по измерениям скорости солнечного ветра вблизи орбиты Земли. Это упрощает задачу прогнозирования геомагнитных возмущений.

 

Шугай Ю.С., Веселовский И.С., Трищенко Л.Д., Исследование корреляционных связей между площадью корональных дыр, скоростью солнечного ветра и локальными магнитными индексами в канадском регионе на спаде 23-го цикла солнечной активности, Геомагнетизм и аэрономия, 2009, Т.49, №4, С. 435-445.

 

Веселовский Игорь Станиславович,  д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

VI. Планеты и гелиосфера

 

35. Моделирование плотности положительных, отрицательных ионов и электронов в дневной ионосфере Марса.

 

Впервые проведено моделирование плотности положительных, отрицательных ионов и электронов начиная с поверхности до220 км в дневной ионосфере Марса. Результаты модельных расчетов электронной концентрации сравниваются с радиозатменными профилями спутников MGS и Марс 4,5 у Марса и с данными COSMIC (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate) у Земли.

Высотные профили концентрации положительных ионов O2+, NO+, CO2+, O2+CO2, H3O+, H3O+H2O,H3O+(H2O)2, H3O+(H2O)3, and H3O+(H2O)4 созданных EUV, рентгеновским излучением и галактическими космическими лучами в дневной ионосфере Марса при зенитном угле 77о. Профили ионов CO2+ and O2+ по данным измерений Viking1 также приведены на рисунке.

 

Показано, что слои D, E, F у Марса создаются в результате ионизации атмосферы галактическими космическими лучами, рентгеновским (10-90Å) и жестким ультрафиолетовым (90-1026Å) излучением Солнца, расположены на высотах 25-35 км, 110-112 км, 125-145 км, а типичная электронная концентрация в них составляет 70 см-3, 2.4 104 см-3 и 8.4 104 см-3, соответственно. Водяные кластеры H3O+(H2O)n, NO2-(H2O)n, и CO3- (H2O)n преобладают в слое D, тогда как в слоях E, F преобладают ионы NO+, CO2+ и O2+.

Рассчитанные высоты слоев E и F находятся в хорошем согласии с наблюдениями MGS. Концентрация электронов в слое D, по сравнению с этими слоями, уменьшается слабее у Марса (~ 1 порядок величины), чем у Земли (~ 2 порядка величины). Высота слоя F существенно ниже у Марса, чем у Земли. Хотя высоты слоев E у Марса и Земли практически одинаковы, в марсианской ионосфере этот слой существенно тоньше, что соответствует о более узкой пространственной полосе поглощения жесткого излучения в атмосфере этой планеты.

 

Haider, S. A., M. A. Abdu, I. S. Batista, J. H. Sobral, X. Luan, E. Kallio, W. C. Maguire, M. I. Verigin, and V. Singh (2009), D, E, and F layers in the daytime at high-latitude terminator ionosphere of Mars: Comparison with Earth’s ionosphere using COSMIC data, J. Geophys. Res., 114, A03311, doi:10.1029/2008JA013709.

 

Веригин Михаил Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-3233, verigin@iki.rssi.ru

 

36. Ожидаемые радиационные условия на трассе полета от Земли к Юпитеру и его спутнику Европе, а также вблизи этих планет.

 

Выполнена оптимизация базы данных о потоках энергичных протонов в межпланетном пространстве. Обнаружены и устранены различные погрешности и неточности в использовании имеющихся данных для построения расчетных моделей ожидаемых радиационных условий. Результаты новых оценочных расчетов могут быть использованы при планировании будущих космических миссий к этим планетам.

 

Гецелев И.В., Губарь Ю.И., Подзолко М.В., Веселовский И.С., Радиационные условия миссии к Юпитеру и Европе, Астрономический Вестник, 2009, Т.43,  №2,  С. 125-129.

 

Гецелев И.В., Подзолко М.В., Веселовский И.С., Оптимизация базы данных по потокам межпланетных энергичных протонов и ее применение для моделирования радиационных условий, Астрономический Вестник, 2009, Т.43, №2, С. 145-151.

 

Веселовский Игорь Станиславович, д.ф.-м.н., проф., т. 939-1298, veselov@dec1.sinp.msu.ru

 

37. Открытие пояса энергичных нейтральных частиц на границе гелиосферы на космическом аппарате Interstellar Boundary Explorer (IBEX).

 

В 2009 году на КА IBEX были получены и опубликованы первые полные карты неба в потоках энергичных атомов гелиосферного происхождения в диапазоне энергий от 200 эВ до 6 кэВ (Запуск КА IBEX был осуществлен NASA осенью 2008 г. Участник проекта IBEX от ИКИ – В. Измоденов).

 

Рис. Потоки энергичных нейтральных атомов гелиосферного происхождения в различных направлениях луча зрения (карта неба) в эклиптических координатах. 1 и V2 - направления движения космических аппаратов Вояджер 1 и 2. Пояс ЭНА соответствует яркой полосе, проходящей между V1 и V2. (McComas et al., Science 2009)

 

На картах неба была обнаружена узкая простирающаяся через все область, названная поясом ЭНА, потоки нейтральных энергичных частиц из которой в 2-3 раза превышают потоки из остальных областей. Существование такого пояса не было предсказано не в одной из моделей внешней гелиосферы. Физическая природа этого пояса до настоящего времени не определена. Однако, анализ результатов кинетико-магнитогидродинамического моделирования показал, что положения пояса ЭНА хорошо коррелирует с кривой на гелиопаузе (контактной поверхности) вдоль которой радиальная компонента межзвездного магнитного поля равна нулю. Таким образом, показано корреляция положения пояса ЭНА с направлением и величиной межзвездного магнитного поля. Физические механизмы, приводящие к образованию пояса, еще предстоит определить.

 

McComas D.J., Allegrini, F.; Bochsler, P.; Bzowski, M.; Christian, E.R.; Crew, G.B.; DeMajistre, R.; Fahr, H.; Fichtner, H.; Frisch, P.C.; Funsten, H.O.; Fuselier, S.A.; Gloeckler, G.; Gruntman, M.; Heerikhuisen, J.; Izmodenov, V.; Janzen, P.; Knappenberger, P.; Krimigis, S.; Kucharek, H.; Lee, M.; Livadiotis, G.; Livi, S.; MacDowall, R.J.; Mitchell, D.; Möbius, E.; Moore, T.; Pogorelov, N.V.; Reisenfeld, D.; Roelof, E.; Saul, L.; Schwadron, N.A.; Valek, P.W.; Vanderspek, R.; Wurz, P.; Zank, G.P., Global Observations of the Interstellar Interaction from the Interstellar Boundary Explorer (IBEX), Science, Volume 326, Issue 5955, pp. 959- 962 (2009).

Schwadron, N.A.; Bzowski, M.; Crew, G.B.; Gruntman, M.; Fahr, H.; Fichtner, H.; Frisch, P.C.; Funsten, H.O.; Fuselier, S.; Heerikhuisen, J.; Izmodenov, V.; Kucharek, H.; Lee, M.; Livadiotis, G.; McComas, D.J.; Moebius, E.; Moore, T.; Mukherjee, J.; Pogorelov, N.V.; Prested, C.; Reisenfeld, D.; Roelof, E.; Zank, G.P., Comparison of Interstellar Boundary Explorer Observations with 3D Global Heliospheric Models, Science, Volume 326, Issue 5955, pp. 966-968 (2009).

Möbius, E.; Bochsler, P.; Bzowski, M.; Crew, G.B.; Funsten, H.O.; Fuselier, S.A.; Ghielmetti, A.; Heirtzler, D.; Izmodenov, V.V.; Kubiak, M.; and 10 coauthors, Direct Observations of Interstellar H, He, and O by the Interstellar Boundary Explorer, Science, Volume 326, Issue 5955, pp. 969-971 (2009).

 

Измоденов Владислав Валерьевич, д.ф.м.н., т. 333-30-12, izmod@iki.rssi.ru

 

 

38. Анализ данных КА Вояджер 1 и 2 по рассеянному солнечному Лайман-альфа излучению (сравнение теории и эксперимента).

 

Были проведены расчеты распределений атомов водорода внутри гелиосферы на основе двумерных и трехмерных кинетико-газодинамических моделей взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой, а также расчеты рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения в области внешней гелиосферы. В результате расчетов были получены карты интенсивностей рассеянного излучения для наблюдателя, находящегося на расстояниях 40-60 а.е. от Солнца. Полученные карты сравнивались с данными космических аппаратов Вояджер 1 и 2, измеренными между 1993 и 2003 годами.  Проведенное сравнение показало, что наблюдаемое увеличение интенсивности рассеянного лайман-альфа излучения в направлении навстречу движению потока межзвездной среды связано с особенностями распределения межзвездных атомов водорода в области взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой. Показано, что наблюдаемое увеличение интенсивности обусловлено рассеянием солнечных фотонов в окрестности точки торможения на гелиопаузе (контактной поверхности, разделяющей солнечный ветер и межзвездную плазму). Так как атомы, родившиеся в этой области вследствие перезарядки имеют существенно меньшие скорости по сравнению с атомами внутри гелиосферы, то фотоны, рассеянные на этих атомах, распространяются назад внутрь гелиосферы практически без поглощения и, следовательно, могут быть измерены на большом удалении от того места, где эти фотоны были рассеяны. Таким образом, форма и пространственная протяженность этого излучения могут служить источником информации о распределении межзвездных атомов в окрестности гелиопаузы. Детальное сравнение результатов моделирования с экспериментом показало, что увеличение интенсивности в модели существенно превосходит наблюдаемое. Данному количественному несоответствию теории и эксперимента необходимо найти объяснение в ближайшем будущем. Также необходимо рассмотреть возможность того, что наблюдаемое на КА Вояджер увеличение интенсивности близко к плоскости нашей Галактики, поэтому возможен вклад фотонов имеющих галактическое происхождение. Для того, чтобы определить роль галактических фотонов в дальнейшем планируется изучить карты H-альфа излучения, которое должно коррелировать с галактическим Лайман-альфа.

 

Quemerais E., R. Lallement and J.L. Bertaux, B.R. Sandel, V. Izmodenov and Y. Malama, Ultraviolet Glow from the Hydrogen Wall, Astrophys. Journal, accepted, 2009.

 

Измоденов Владислав Валерьевич, д.ф.м.н., т. 333-30-12, izmod@iki.rssi.ru

Катушкина О.А., okat@iki.rssi.ru

 

39. Модель взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой с учетом локально-неравновесного характера плазмы за гелиопаузой. Роль межзвездных захваченных протонов.

 

Проведено исследование роли захваченных протонов, рожденных в области внешнего ударного слоя за гелиопаузой. Энергичные нейтральные атомы водорода, рожденные в области сверхзвукового солнечного ветра, а также во внутреннем ударном слое, могут пересекать гелиопаузу и проникать в область внешнего ударного слоя. За гелиопаузой такие атомы подвергаются перезарядке на межзвездных протонах в результате чего образуются новые энергичные захваченные протоны. Имея энергии около 1 кэВ и выше, такие захваченные протоны обладают большими длинами свободного пробега по сравнению с горячими межзвездными протонами, поэтому они могут рассматриваться как бесстолкновительные с немаксвелловской функцией распределения. Была разработана усовершенствованная модель взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой с учетом неравновесного характера захваченных протонов как в солнечном ветре, так и в межзвездной среде (Izmodеnov et al. 2009). Учет неравновесного характера захваченных протонов во внешнем ударном слое был проведен впервые.

 

Izmodenov V.V., Local Interstellar Parameters as they are inferred from analysis of observations inside the heliosphere, Space Science Reviews, Volume 143, Numbers 1-4 / March 2009, pp. 139-150.

 

Измоденов Владислав Валерьевич, д.ф.м.н., т. 333-30-12, izmod@iki.rssi.ru

Малама Юрий Георгиевич, т. 333-30-12, izmod@iki.rssi.ru,

 

40. Вычисление потоков энергичных нейтральных атомов, родившихся в межзвездной среде за гелиопаузой. Сравнение с данными SOHO, Cassini и Venus Express.

 

Захваченные протоны из области внешнего ударного слоя могут перезаряжаться на межзвездных атомах, в результате чего образуются новые энергичные нейтральные атомы (ЭНА). Эти ЭНА, в свою очередь, могут проникать внутрь гелиосферы, где могут быть измерены на космических аппаратах (в частности, именно потоки энергичных нейтральных атомов измеряются на IBEX). В рамках новой неравновесной модели были вычислены потоки энергичных нейтральных атомов на 1 а.е. Показано, что ЭНА, рожденные во внутреннем ударном слое из протонов солнечного ветра, доминируют при энергиях порядка 0.02 – 0.2 кэВ. В этом энергетическом диапазоне потоки ЭНА из внешнего гелиошиса существенно меньше, но все еще заметны. При энергиях порядка 0.4 – 1.0 кэВ основной вклад в суммарный поток вносят ЭНА, образованные во внутреннем гелиошисе из захваченных протонов. А при энергиях больших, чем 1 кэВ потоки ЭНА из внешнего гелиошиса становятся доминирующими. Таким образом, показано, что ЭНА с энергиями более 1 кэВ могут иметь межзвездное происхождение. Сравнение полученных потоко с данными КА SOHO/CELIAS, Cassini/INCA и Venus Express показывают хорошее совпадение теории и эксперимента.

 

Izmodenov V.V., Local Interstellar Parameters as they are inferred from analysis of observations inside the heliosphere, Space Science Reviews, Volume 143, Numbers 1-4 / March 2009, pp. 139-150.

 

Измоденов Владислав Валерьевич, д.ф.м.н., т. 333-30-12, izmod@iki.rssi.ru

Малама Юрий Георгиевич, т. 333-30-12, izmod@iki.rssi.ru,

 

41. Проведено математическое моделирование ускоренных неустойчивых движений плоских, цилиндрических и сферических слоев газа, выполнен анализ влияния начальных условий на формирование регулярных структур,

 

В настоящее время теоретически и экспериментально установлено, что при развитии неустойчивости Рэлея-Тейлора возможно образование достаточно регулярных пространственных структур, изменяющихся со временем. В случае тонких оболочек возникают пальцеобразные деформации их поверхности с накоплением массы и импульса в отстающих от основного движения частях оболочки. Вместе с тем влияние начальных условий и геометрии течения на рост и структуру конденсаций в литературе ранее не рассматривалось.

Путем численного моделирования в рамках полной системы гидродинамических уравнений установлено, что для плотных оболочек эффект кумуляции массы имеет место независимо от их формы. Примеры образующихся пальцеобразных конденсаций представлены на рис. 1. При этом ρ1/ρ0=50, ρ2=ρ0, p1=p0, T1=T2, отношение толщины оболочки δ к длине волны равно 0,05; начальное положение границы слоя  xc0 на рис. 1 и ниже равно 0 (а), 8 (б) и 1,5 (в).

Рис. 1. Изохоры для (а) плоского, (б) цилиндрического, (в) сферического слоя.

            Нормированные начальные амплитуды x(1)– и x(2)– компонент скорости        

            обозначены соответственно через А и В.

 

Зависимость скорости роста и формы возмущений от начальных условий исследована в трех предельных случаях: А≠0, В=С=0 - доминируют нормальные к поверхности слоя возмущения скорости υx(1); В≠0, А=С=0 - возмущена только составляющая скорости υx(2); С≠0, А=В=0 - координата xc0  зависит от х(2).

Основные особенности развития неустойчивости слоев с теми же, что и на рис. 1, параметрами отражены на рис. 2 и 3 (me - относительное изменение интегральной по х(1) массы оболочки).

 

 

 

 

          Рис. 2. Изохоры (а),(б),(в) соответствуют ненулевым начальным амплитудам       

                      возмущений  компонент скорости υx(2), υx(1) и формы поверхности.

 

Показано, что существование регулярной структуры возмущений обеспечивается доминированием в начальных условиях искривлений поверхности слоя и касательной к ней компоненты скорости. Данный вывод справедлив для излучающих сред с существенно различающимися физическими свойствами.

 

Публикации:

Котова Г.Ю., Краснобаев К.В., Тагирова Р.Р. «Моделирование регулярных структур, формирующихся в ускоренно движущихся излучающих газовых оболочках» // Международная конференция МСС-09. 23-25 ноября 2009 г. Сборник трудов. С. 218-223.

 

 

 

42. Исследовано взаимодействие ударных волн с  возмущенными  контактными  разрывами  в плазме с высвечиванием. Выявлено не анализировавшееся  ранее немонотонное распределение параметров за фронтом ударной волны. Найдено, что переход ударной волны из более  плотной среды в менее плотную приводит к существенно меньшим деформациям границы, чем в противоположном случае.

 Проведены расчеты эволюции двумерных возмущений границы, ускоряемой сильной ударной волной от вспышки сверхновой звезды  или при торможении звездного ветра межзвездной средой. Показано, что вид кривой функции  охлаждения играет существенную роль  в распределении параметров газа за преломленной ударной волной (рис. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 3. Распределение плотности в   моменты времени t=2 (кривые 1)  и t=5 (кривые 2): ( … ) –адиабатическое движение,   ( __ ) – учет высвечивания.  Время отнесено   

 

В результате расчетов выявлено, что при прохождении ударной волны через плотный слой плазмы наибольшие изменения формы поверхности происходят на той границе слоя, внешняя нормаль к которой направлена в сторону, противоположную направлению скорости ударной волны (рис. 4,5).

 

Рис.4  Изохоры до выхода ударной волны из слоя.

 

 

x
 

0.5
 

y
 

0
 

0.375
 

 

  Рис.5. Изохоры после выхода ударной волны из   слоя.  

 

Публикации:

 

1.               Р.Р. Тагирова. Роль переменности темпа высвечивания в распределении параметров плазмы за ударной волной // Тезисы докладов. VI Конференция молодых ученых Института космических исследований РАН, 2009. С. 40.

2.               Р.Р. Тагирова. Численное моделирование  взаимодействия ударных волн с  возмущенными контактными разрывами  в плазме с высвечиванием. // Тезисы докладов Международной конференции МСС-09. 23-25 ноября 2009 г.

 

 

VII. Теоретические исследования

 

43. МГД волноводы в космической плазме.

 

Рассмотрены волноводные свойства двух характерных образований хвоста магнитосферы: плазменного слоя и токового (нейтрального) слоя. Изучена зависимость областей существования различных типов волноводных МГД мод (быстрых и медленных, объемных и поверхностных) и их дисперсионных характеристик от параметров волновода и получена полная качественная картина всей совокупности ветвей дисперсионной кривой. Учет конечного размера возмущений поперек направления распространения волны приводит к появлению дополнительных эффектов: изменению критических частот волноводов и возбуждению продольного тока на границах слоев. Представления о волноводных свойствах плазменного и токового слоев могут объяснить появление выделенных частот в спектре низкочастотных флуктуаций в хвосте магнитосферы. При спутниковых наблюдениях тип волноводных мод можно различить по спектральным свойствам и по приведенным фазовым соотношениям между осцилляциями плазмы и магнитного поля.

 

Mager P.N., D.Yu. Klimushkin, V.A. Pilipenko, and S. Schäfer, Field-aligned structure of poloidal Alfvén waves in a finite pressure plasma, Ann. Geophys., 27, 3875-3882, 1432-0576/angeo/2009-27-3875, 2009.

Мазур Н.Г., Федоров Е.Н., Пилипенко В.А., МГД волноводы в космической плазме, Физика Плазмы, 2009 (послано в печать).

 

Пилипенко Вячеслав Анатольевич, д.ф.-м.н., т. 8-903-6184666, pilipenko_va@mail.ru

 

44. Теоретическое и экспериментальное исследование структуры кинетических токовых слоев.

 

При помощи численной самосогласованной модели тонкого токового слоя в бесстолкновительной плазме хвоста магнитосферы Земли с постоянной поперечной компонентой магнитного поля Bz  (метод крупных частиц) исследован один из возможных механизмов формирования несимметричной квазиравновесной конфигурации слоя, который связан с асимметрией образующих слой источников плазмы на его периферии. Для случая максимально возможной асимметрии, когда токовый слой образован только одним источником, получены квазиравновесные конфигурации слоя, в которых соотношения равновесного силового баланса выполнены с высокой точностью.  В этих конфигурациях по сравнению с симметричным случаем токовый слой смещается в сторону от источника,  но профиль плотности тока по форме остается близким к симметричному.  Проведено сопоставление этих конфигураций с полученными ранее конфигурациями в аналитической модели  тонкого токового слоя.  Сравнение показало,  что обе модели дают результаты,  согласующиеся не только качественно, но и количественно.

Исследована кинетическая структура вложенных  тонких горизонтальных слоев (по данным спутников CLUSTER) . Плотность тока, оцененная с помощью курлометра, в целом согласуется с суммарными электронным и протонным токами. Вложенность наблюдаемых тонких токовых слоев в широкий плазменный слой можно оценить из профилей плотности тока. Показано, что ионные функции распределения состоят из двух составляющих: холодного недрейфующего “ядра” (по всей видимости, принадлежащего фоновым  частицам плазменного слоя), в то время как горячие асимметричные «крылья» формируют частицы – носители основного тока в системе. Ионы кислорода (если они присутствуют) и высокоэнергичные «хвосты» функции распределения могут вносить вклад до 30% в полный ток. Проведено сравнение профилей плотности тока через слой с тремя моделями токовых слоев. Показано, что модели, учитывающие  вложенность токового слоя, описывают наблюдаемые в эксперименте токовые структуры одинаково хорошо, на уровне экспериментальной точности.

Профили 22 тонких токовых слоев, исследованных четырьмя спутниками Cluster в хвосте магнитосферы Земли, сравнены с самосогласованной моделью анизотропного одномерного токового равновесия, рассмотренного в приближении квазиадиабатических ионов и замагниченных электронов. Чтобы оценить ионные масштабы токовых слоев, использованы данные Cluster с 2001 по 2004 годы, когда пространственное разделение кораблей составляло от 2000 до 1000 km, в то время как характеристики электронных масштабов исследованы с помощью данных Cluster за 2003 год, когда разрешение спутников составляло 200 km. Полученные из модели ионный и электронный пики плотности тока, вложенные в окружающую плазму, успешно воспроизводят наблюдаемые профили. Критерий устойчивости токового слоя в модели также согласуется с экспериментом.  

 

Мингалев О.В., И.В. Мингалев, Х.В. Малова, Л.М. Зеленый,  А.В. Артемьев, Несимметричные конфигурации тонкого токового слоя с постоянной нормальной компонентой магнитного поля, «Физика плазмы»,2009, т.35, №1, 83-93.

Зеленый Л.М., Х.В. Малова, В.Ю. Попов, Д.Ш. Делькур, А.А. Петрукович, А.В. Рунов, Многомасштабные асимметричные токовые слои в бесстолкновительной магнитосферной плазме, Солнечно-земная физика. Вып. 12. Т. 1. (2008) 122-123.

Artemyev A.V., A. A. Petrukovich, L. M. Zelenyi, R. Nakamura, H. V. Malova, and V. Y. Popov, Thin embedded current sheets: Cluster observations of ion kinetic structure and analytical models, Ann. Geophys., 27, 4075–4087, 2009, www.ann-geophys.net/27/4075/2009)

Artemyev V., A. A. Petrukovich, L. M. Zelenyi, H. V. Malova, V. Y. Popov, R. Nakamura, A. Runov, and S. Apatenkov, Comparison of multi-point measurements of current sheet structure and analytical models, Annales Geophysicae, 26, 2749–2758, 2008, www.ann-geophys.net/26/2749/2008/© European Geosciences Union 2008.

 

Зеленый Лев Матвеевич, академик РАН, д.ф.-м.н., т. 333-25-88, lzeleny@iki.rssi.ru

Малова Хельми Витальевна, д.ф.-м.н., тел. 333-25-00, hmalova@yandex.ru 

Артемьев Антон Владимирович, аспирант, тел. 333-25-00, ante0226@yandex.ru

Петрукович Анатолий Алексеевич, д.ф.-м.н., тел. 333-32-67б, apetruko@iki.rssi.ru

Попов Виктор Юрьевич, д.ф.-м.н., тел. 333-25-00, masterlu@mail.ru

45. Изучение процессов переноса и нагрева частиц в волновых электрических и магнитных полях.

Исследуется ускорение частиц в турбулентных токовых слоях в экваториальном приближении. Результаты показывают, что механизм взаимодействия частиц с электромагнитными турбулентными полями может объяснить образование степенных энергетических распределений в плазме. Изучено соотношение между адиабатическим ускорением частиц в электрическом поле в присутствии стационарной турбулентности и ускорение в переменном электрическом поле при динамической турбулентности. Показано, что распределения скоростей частиц, формирующиеся в результате взаимодействия «частица-турбулентное поле», по сути, похожи на распределения, наблюдаемые вблизи областей пересоединения в магнитосферном хвосте.

Рассмотрены эффекты ускорения и переноса заряженных частиц в двухмерной конфигурации ансамбля электромагнитных волн с многомасштабной пространственно-временной структурой. Как ускорение частиц, так и их перенос имеют строго недиффузионный характер и сильную зависимость от топологии турбулентной компоненты магнитного поля. Обнаружено, что при прохождении потока частиц через ограниченную в пространстве область турбулентных динамических электромагнитных полей, в этой области формируется функция распределения частиц по скоростям со степенными крыльями типа «каппа - распределения». Построенное распределение по пространственным скачкам заряженных частиц сильно зависит от соотношения турбулентной и стационарной компонент магнитного поля. Так, в случае отсутствия регулярной компоненты магнитного поля распределение частиц по скачкам с ростом скачков спадает медленнее распределений Леви. Результаты данной работы могут быть использованы для объяснения плазменного нагрева и энергизации в турбулентных токовых слоях, например, в хвосте магнитосферы Земли, а также для исследования плазменных процессов в короне Солнца.

Обнаружена возможность неограниченного ускорения нерелятивистских заряженных частиц медленными электромагнитными волнами и описан захват в режим такого ускорения. Проведены оценки вклада данного механизма в рост энергии заряженных частиц в земной магнитосфере.

 

Zelenyi Lev, Anton Artemyev, Helmi Malova, Alexander V. Milovanov, Gaetano Zimbardo, Particle transport and acceleration in a time-varying electromagnetic field with a multi-scale structure, Physics Letters A, 372, 6284-6287, 2008, doi:10.1016/j.physleta.2008.08.035, Elsevier.

Нейштадт А.И., А.В. Артемьев, Л.М. Зеленый, Д.Л. Вайнштейн, Серфотронное ускорение в электромагнитных волнах с малой фазовой скоростью, Письма в ЖЭТФ, Т. 89, вып. 9, с.528-534, 2009.

Artemyev V., L. M. Zelenyi, H. V. Malova, G. Zimbardo, and D. Delcourt, Acceleration and transport of ions in turbulent current sheets:formation of non-maxwelian energy distribution, Nonlin. Processes Geophys., 16, 631–639, 2009, www.nonlin-processes-geophys.net/16/631/2009/.

 

Зеленый Лев Матвеевич, академик РАН, д.ф.-м.н., т. 333-25-88, lzeleny@iki.rssi.ru

Артемьев Антон Владимирович, аспирант, тел. 333-25-00, ante0226@yandex.ru

 

46. Изучение динамических свойств токовых слоев (эволюция, устойчивость).

 

Численно исследован процесс эволюции токового слоя Харриса в присутствии электрического поля. Для решения данной задачи использованы коды Власова с явной схемой пересчёта функции распределения частиц по скоростям. При помощи теоремы о сохранении фазового объёма проанализирован механизм возникновения электрических полей. Получены эффекты сжатия одномерного слоя и ускорения электронов и ионов вблизи нулевой линии магнитного поля. Рассматривается вопрос о совместном использовании кодов Власова и МГД приближения.

Проведено сравнение результатов численного моделирования процесса  утоньшения токового слоя в хвосте магнитосферы Земли с моделью анизотропного токового слоя в бесстолкновительной космической плазме. Исследована устойчивость токового слоя хвоста в процессе эволюции, в которой можно выделить три основных этапа: 1) преобразование начального двумерного «изотропного» равновесия, которое хорошо описывается в рамках  МГД -приближения, в относительно тонкую токовую структуру; 2) дальнейшая кинетическая эволюция, в результате которой формируется практически одномерный, предельно тонкий, токовый слой; 3) релаксация системы в новое равновесное состояние, которое может быть неустойчивым. Предложен сценарий суббуревой трансформации магнитосферного хвоста и перехода его в неустойчивое состояние. Спонтанно возникающее тиринг-возмущение способствует разрыву тока. Показано, что оценка длина волны тиринг-моды, полученная из модели, согласуется с экспериментальными наблюдениями во время взрывной фазы суббури.

Исследуется возможность развития разрывной тиринг- и кинк-неустойчивостей (с учетом симметричной и несимметричной мод) в анизотропных тонких токовых слоях. В приближении линейной теории возмущения для уравне­ний Власова найдены профили возмущенных векторных потенциалов, инкременты нарастания неустойчивостей. Исследовано влияние плазменной анизотропии и асимметрии токового слоя на развитие в нем данных неустойчивостей.

Исследованы собственные моды низкочастотных возмущений в тонких токовых слоях с конечной нормальной компонентой магнитного поля. Показано, что существуют две возможные поляризации симметричной и несимметричной мод (т. наз. перетяжечная и кинк- моды), скорости роста которых положительны. Продемонстрировано, что тиринг-неустойчивость может иметь положительную скорость роста в тонком анизотропном токовом слое. Исследован класс относительно быстрых волновых возмущений, наблюдаемых спутниками Cluster. Основное направление волнового движения совпадает с направлением тока, а типичная скорость распространения волны сравнима с плазменной дрейфовой скоростью в токовом слое. Сравнение этих характеристик с предсказаниями теоретической модели анизотропного токового слоя в целом адекватно описывает спутниковые наблюдения.

 

Артемьев А.В. Эволюция токового Харриса под действием электрического поля. Вестник Московского Университета, Серия 3, Физика и Астрономия, 2008, № 3б с. 45-48.

Artemyev A.V. Evolution of Harris Current Sheet in an Electric Field. Moscow University Physics Bulletin, 2008, v. 63, N. 3, p. 193-196. 

Артемьев А.В., Л.М. Зеленый, В.Ю. Попов, Х.В. Малова, Влияние асимметрии на развитие неустойчивостей в токовых слоях, сб. Солнечно-земная физика. Вып. 12. Т. 1. (2008) 124.

Zelenyi L. M., A. V. Artemyev, A. A. Petrukovich, R. Nakamura, H. V. Malova, and V. Y. Popov, Low frequency eigenmodes of thin anisotropic current sheets and Cluster observations, Annales Geophysicae, 27, 861–868, 2009, www.ann-geophys.net/27/861/2009/© Author(s) 2009.

Зелёный Л.М., А.П. Кропоткин, В.И. Домрин, А.В. Артемьев, Х.В. Малова,  В.Ю. Попов, Разрывная мода в тонких токовых слоях магнитосферы Земли: сценарий перехода в неустойчивое состояние, Космические исследования, 2009, Т.47, №5, с.388-396.

 

Зеленый Лев Матвеевич, академик РАН, д.ф.-м.н., т. 333-25-88, lzeleny@iki.rssi.ru

Артемьев Антон Владимирович, аспирант, тел. 333-25-00, ante0226@yandex.ru

Малова Хельми Витальевна, д.ф.-м.н., тел. 333-25-00, hmalova@yandex.ru 

 

47. Разработка методов расчета самосогласованных электромагнитных полей и параметров бесстолкновительной плазмы при локальных и волновых возмущениях в магнитосфере.

 

В рамках модели волны с захваченными электронами, осциллирующими на дне эффективных потенциальных ям, рассмотрена ее устойчивость при распространении в бесстолкновительной плазме вдоль внешнего магнитного поля. Дисперсионное уравнение, описывающее линейную стадию роста сателлитов, решается совместно с нелинейным дисперсионным соотношением первичной волны конечной амплитуды. Такой, согласованный, подход впервые позволил определить инкременты во всех предельных случаях, соответствующих различным режимам неустойчивости. Установленный скейлинг зависимости инкрементов от амплитуды вистлера и концентрации захваченных электронов обнаруживает общие закономерности развития неустойчивости. Вместе с тем, выявлены характерные особенности неустойчивости, обусловленные спецификой линейной дисперсии свистовых волн. В частности, показано, что экспоненциально нарастающая модуляция волны распространяется со скоростью самого вистлера, если его частота равна половине гирочастоты электронов. Эта аномалия в характере неустойчивости отчетливо коррелирует с известными данными наблюдений триггерирования свистовых волн в магнитосфере.

Основные результаты проведенной работы опубликованы в журнале “Plasma Physics and Controlled Fusion”, Vol. 51 (2009) 115011, были представлены на конференции “МСС-09” (ИКИ РАН, 23-25 ноября 2009 г.) и в кратком виде опубликованы в сборнике трудов данной конференции.   

В свете обширного экспериментального материала по распространению свистящих атмосфериков в магнитосфере особого внимания заслуживает поведение неустойчивости при условии w0 = wH/2. Именно в этих условиях чаще всего, и наиболее отчетливо, проявляется  явление триггерирования свистовых сигналов в радиационном поясе Земли. С другой стороны, проведенный анализ показывает, что в этих же условиях частоты неустойчивых сателлитов в системе отсчета, движущейся с фазовой скоростью первичной волны, обращаются в нуль, в противоположность случаю произвольного соотношения несущей частоты сигнала и гирочастоты электронов. Таким образом, если частота вистлера  близка к половине электронной ларморовской частоты, экспоненциально нарастающая модуляция, обусловленная возбуждением сателлитов, покоится в системе, связанной с волной. В противном случае,  модуляция имеет вид быстро бегущей волны огибающей. Трудный, для интерпретации экспериментальных данных, экспоненциальный характер процесса триггерирования в линейно устойчивой плазме также находит простое объяснение с привлечением теории сателлитной неустойчивости. К более детальному сопоставлению экспериментальных данных и развитой теории неустойчивости вистлера с захваченными электронами предполагается  приступить в 2010 году.

Проведены предварительные расчеты локализованного возмущения плазмы внешним телом. Эту работу, которая может иметь разнообразные практические приложения в физике космической плазмы, также предполагается продолжить в следующем году.

 

Красовский В.Л. Неустойчивости свистовой волны с захваченными электронами. Международная конференция МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Сборник трудов, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.44-49.

 

Красовский Виктор Львович, д.ф.м.н., тел.8-495-333-53-78, vkrasov@mx.iki.rssi.ru

 

48. Исследование направленного транспорта в стохастическом слое в системе с быстрыми и медленными масштабами скоростей. Исследование динамики электрона в параболической модели магнитного поля хвоста магнитосферы Земли при наличии электромагнитной волны. Серфотронное ускорение в электромагнитных волнах с малой  фазовой скоростью. Исследование переходов через сепаратрису в модели прохождения через резонанс Фешбаха в газе ферми-атомов при малых начальных значениях адиабатического инварианта. Исследование динамики рассеяния сверхзвукового течения Бозе-Эйнштейновского конденсата  на внешней примеси.

 

Проведено исследование динамики в системе, представляющей собой фундаментальную для физики модель маятника под действием медленно периодически меняющегося крутящего момента с нулевым временным средним значением. Такого рода системы возникают при исследовании транспорта заряженных частиц, транспорта броуновских частиц в пространственно-периодическом потенциале, а также в некоторых задачах биофизики. В фазовом пространстве системы имеется широкий стохастический слой. Для общего вида функции с нулевым средним, задающей крутящий момент, показано, что среднее смещение вдоль типичной траектории внутри стохастического слоя за очень большой интервал времени отлично от нуля. Таким образом, в системе имеет место направленный транспорт. Аналитически получена формула для средней скорости этого транспорта. Результаты численной проверки хорошо согласуются с аналитическими результатами. Работа опубликована в журнале Physical Review E.

Рассмотрено движение электронов в хвосте магнитосферы Земли под влиянием магнитного поля Земли и электромагнитной волны. Поскольку радиус ларморовского движения электронов много меньше минимального радиуса кривизны магнитных силовых линий, в отсутствие волны движение описывается адиабатической теорией ведущего центра. Движение может быть представлено как композиция быстрого ларморовского вращения и медленного периодического движения вдоль силовой линии между магнитными пробками; каждому из этих движений соответствует свой адиабатический инвариант (соответственно, магнитный момент и «продольный» инвариант). Исследовано влияние на динамику резонансов типа «волна-частица», когда проекция усредненной по ларморовскому вращению скорости частицы на направление волнового вектора совпадает с фазовой скоростью волны. Получены формулы для скачка «продольного» адиабатического инварианта при рассеянии на резонансе и для вероятности захвата в резонанс. Исследована пространственная структура областей, в которых возможен захват. На основе полученных формул продемонстрировано возникновение диффузии и хаотического перемешивания по значению «продольного» адиабатического инварианта. Показано, что частица, захваченная в резонанс, проходит сквозь магнитную пробку и движется вдоль магнитной силовой линии в направлении Земли до момента выброса из резонанса. По результатам работы подготовлена статья.

Обнаружена возможность неограниченного серфотронного ускорения нерелятивистских заряженных частиц медленными электромагнитными волнами и описан захват в режим такого ускорения. Рассмотрена область параметров, в которой существует эффект захвата и ускорения. Проведены оценки вклада данного механизма в рост энергии заряженных частиц в земной магнитосфере.

В  работе исследовано течение  Бозе-Эйнштейновского конденсата, испытывающего рассеяние на возмущающей примеси. Подобные эксперименты неоднократно проводились в последнее время в нескольких лабораториях. Получены асимптотические формулы, описывающие форму стационарных  волновых пакетов, образующихся в данном течении. По результатам работы опубликована статья в Physical Review А.

Исследовано локализованное перемешивание в микрокаплях, равномерно двигающихся по действием силы тяжести и находящихся с электромагнитном поле, амплитуда которого периодически меняется со временем. Продемонстрировано, что в системе возникает перемешивание в окрестностях линий тока невозмущенной системы, частота движения на которых находится в резонансе с одной из частот модуляции электрического тока. Исследовано перемешивание при наличии в спектре модуляции амплитуды нескольких гармоник (синусоидальный и треугольный профили). Показано, что использование нескольких гармоник приводит к более полному перемешиванию при меньших амплитудах модуляции. Работа опубликована в журнале Mechanics Research Communications.

 

Вайнштейн Д.Л., А.А. Васильев, А.И. Нейштадт. Динамика электронов в параболическом магнитном поле в присутствии электростатической волны, Физика плазмы, т. 35, №12, 1102-1113 (2009).

Нейштадт А.И., А.В. Артемьев, Л.М.Зелёный, Д.Л.Вайнштейн. Серфотронное ускорение в электромагнитных волнах с малой  фазовой скоростью,  Письма в ЖЭТФ, т.89, №9, 528-534 (2009).

Leoncini X., A. Neishtadt, and A. Vasiliev. Directed transport in a spatially periodic harmonic potential under periodic nonbiased forcing,  Phys. Rev. E 79, 026213  (2009).

Neishtadt A.. On stability loss delay for dynamical bifurcations, Discrete and Continuous Dynamical Systems, Ser. S, 2, 4 897-909 (2009).

Itin A. P.  and P. Törmä. Dynamics of a many-particle Landau-Zener model: Inverse sweep, Phys. Rev. A 79, 055602 (2009). 

Horng T.-L., S.-C. Gou, T.-C. Lin, G. A. El, A. P. Itin, and A. M. Kamchatnov. Stationary wave patterns generated by an impurity moving with supersonic velocity through a Bose-Einstein condensate, Phys. Rev. A 79, 053619 (2009).

Neishtadt A., A.Artemiev, L.Zelenyi,  D.Vainchtein.  Acceleration of ions and electrons by electromagnetic waves. Международная конференция МСС-09, Трансформация мод, когерентные структуры и турбулентность, Сборник трудов, с. 12-18 (2009).

 

А.И.Нейштадт  (руководитель),  д.ф.-м.н., т. 8-495-333-51-45, e-mail: aneishta@iki.rssi.ru

А.А.Васильев, к.ф.-м.н., т. 333-53-46, e-mail: valex@iki.rssi.ru

Д.Л.Вайнштейн, к.ф.-м.н., т. 333-53-46, e-mail: dvainsh@iki.rssi.ru

Л.М.Зелёный (руководитель), академик, т. 333-52-12, e-mail: lzelenyi@iki.rssi.ru

А.В.Артемьев, аспирант, т. 333-2500, e-mail: ante0226@yandex.ru

А.П.Итин (руководитель),  к.ф.-м.н., т. 333-53-46, e-mail: alx_it@yahoo.com

 

49. Моделирование потоков античастиц в магнитосферах Земли и других планет Солнечной системы.

 

Значительные потоки античастиц, захваченных в магнитосфере Земли, были предсказаны недавно в теоретических работах (Pugacheva et al., 2002 и др) и подтверждены в экспериментах AMS collaboration и Pamela. Антипротоны рождаются в основном от распада антинейтронов, генерированных во взаимодействиях космических лучей с веществом атмосферы планет Земля (~1015/год) и Юпитер (~1018/год). При расчете функции источника использjdfy компьютерный код ядерных реакций SHIELD (Dementyev&Sobolevsky,1999) и учитывается радиальная диффузия и потери частиц  при взаимодействии с атмосферой, лунами, пылью, etc. Источник антипротонов вокруг Сатурна преимущественно формируется за счет распада антинейтронов, образовавшихся во взаимодействии космических лучей с веществом колец, которые инжектируют ~ 1020 антипротонов в год в магнитосферу Сатурна.

В магнитосфере Земли баланс между источником, потерями и диффузией антипротонов приводит к образованию антипротонного пояса с максимумом потока ~ 4000 частиц/м2с1  на L =1.4 и максимумом энергетического спектра при E~175  МэВ.   Магнитосферы Юпитера и Сатурна более сложны из-за многочисленных лун. Луны Сатурна действуют и как источники и как стоки частиц, поэтому  Сатурн обладает множеством антипротонных радиационных поясов, разделенных положением лун. Пик потока 100 частиц/м2с1  принадлежит поясу, расположенному между орбитами спутников Сатурна Януса и Мимаса. Наибольший поток в поясах Юпитера  ~10 частиц/м2с1  принадлежит поясу, расположенному  внутри орбит его главных лун.

 

Pugacheva, G., Gusev, A., Spjeldvik, W. et.al. JASTP, v.64, 625-631 (2002).

Dementyev, A. V., N. M. Sobolevsky.  Radiation Measurements, v.30, 553, (19990.

 

А.А.Гусев, к.ф.м.н., тел.8-495-333-30-45, vpan-iki@yandex.ru

 

50. Динамика магнитного поля в околоземной плазме для случайного гауссового дивергентного поля скорости.

 

Рассматривается динамика магнитного поля в случайном гауссовом, дельта-коррелированном во времени, дивергентном поле скоростей в отсутствие эффекта молекулярной диффузии. Получено уравнение для плотности вероятностей энергии магнитного поля. С помощью этого уравнения вычислены основные статистические характеристики энергии. На основе идей статистической топографии изучены процессы усиления магнитного поля в пространстве и, в частности, условия возникновения кластерной структуры. Эти явления являются когерентными, осуществляются с вероятностью единица и, следовательно, проявляются почти во всех отдельных реализациях процесса. Эффект кластеризации продемонстрирован на точном решении для динамики магнитного поля для простейшей модели анизотропного случайного дивергентного поля скорости.

На основании определённой аналогии физических условий в области верхней атмосферы, переходной от мезосферы к нижней термосфере, и атмосферном пограничном слое впервые для верхней атмосферы получены оценки спиральности и проанализированы неустойчивости экмановского типа. Проведенные расчеты устойчивости для широкого диапазона граничных условий продемонстрировали, в частности, близость ориентации и масштабов образующихся при этом периодических структур с экспериментальными данными по наблюдениям структур в верхней атмосфере.

 

В.И.Кляцкин, О.Г.Чхетиани. О диффузии и кластеризации магнитного поля в случайных полях скоростей. ЖЭТФ, т.136(2), с.400-411, 2009.

 

Чхетиани Отто Гурамович, д.ф.-м.н., тел.8-495-333-22-23, ochkheti@mx.iki.rssi.ru

 

51. Численное моделирование процессов ускорения зарядов в космической плазме локализованными в пространстве пакетами из электромагнитных волн конечной амплитуды.

 

Выполнены численные расчеты захвата и ультрарелятивистского ускорения заряженных частиц пакетами электромагнитных волн конечной амплитуды с плавной огибающей в космической плазме (механизм серфинга зарядов на волнах). Задача сведена к анализу нелинейного, нестационарного уравнения второго порядка для фазы одной из волн на траектории частицы, которое решается численно. Целью работы является исследование эффективности ускорения заряженных частиц волновым пакетом с плавной огибающей его амплитуды. Изучена временная динамика колебаний ускоряемого заряда в эффективном потенциале волнового пакета в зависимости от его пространственного размера. При захвате частиц в режим серфинга поперечные к внешнему магнитному полю компоненты импульса захваченной частицы увеличивались практически линейно с ростом времени, а поперечные (относительно внешнего магнитного поля) компоненты скорости заряда были практически постоянны.

В расчетах рассмотрен вариант, когда совершив, например, один гирооборот (волновой пакет за это время еще не успел существенно сместиться в пространстве) частица может при благоприятной фазе попасть в черенковский резонанс. В этом случае имеют место ее захват с последующим сильным ускорением. Согласно расчетам реализация черенковского резонанса частицы с пакетом требует достаточно малых отстроек компоненты скорости заряда вдоль направления распространения пакета от фазовой скорости. Из проведенного анализа следует необходимость более подробного последующего изучения возможности захвата и последующего ускорения частиц волновым пакетом после серии их гирооборотов во внешнем магнитном поле.

Разумеется, что при этом частица должна находиться в зоне волнового пакета, где амплитуда волнового электрического поля выше порогового (для реализации серфинга) значения. Однако такая постановка задачи требует существенного увеличения времени вычислений в каждом варианте выбора исходных параметров задачи поскольку после серии гирооборотов заряда фаза волнового пакета на несущей частоте должна попасть в диапазон, благоприятный для захвата частицы в режим серфинга.

На плоскости начальных данных область захвата частиц в режим ультрарелятивистского ускорения является достаточно широкой по начальной фазе волны на траектории заряда.  Максимальная энергия ускоренных частиц возрастает пропорционально ширине локализованного в пространстве волнового пакета. Оптимальным условием резкого повышения эффективности серфотронного ускорения заряженных частиц является близость фазовой и групповой скоростей на несущей частоте пакета.

Проведенное исследование представляет интерес для интерпретации экспериментальных данных по регистрации потоков релятивистских частиц в космических условиях включая околоземное пространство.

В частности, как указывалось ранее, одним из возможных механизмов генерации космических лучей является серфинг заряженных частиц на электромагнитных волнах.

В последующем анализе предполагается выполнить анализ параметров астрофизической плазмы и определить области, в которых данный механизм генерации ускоренных частиц наиболее вероятен.

 

 

 

Н.С. Ерохин, Н.Н. Зольникова, Е.А. Кузнецов, Л.А. Михайловская. Серфинг релятивистских зарядов на электромагнитной волне с плавной огибающей амплитуды. Международная конференция МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Сборник трудов, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.92-99.

Н.С.Ерохин, Н.Н.Зольникова. Особенности серфатронного ускорения зарядов на электромагнитной волне с плавной огибающей амплитуды в космической плазме.  XLV Всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии. Тезисы и доклады. Секции физики. М., РУДН, 2009, с.124-126.

N.Erokhin, N.Zolnikova, E.Kuznetsov, L.Mikhailovskaya. Nonlinear mechanism of charged particles acceleration in space plasma by finite amplitude electromagnetic wave packets. NEEDS 2009 Workshop. Book of Abstracts, Isola Rossa, Italy, 2009, p.102-103.

 

Ерохин Николай Сергеевич, д.ф.м.н., тел.8-495-333-41-00, nerokhin@mx.iki.rssi.ru

 

52. Исследование безотражательных режимов взаимодействия электромагнитных волн с плазмой при наличии мелкомасштабных неоднородностей.

 

На основе точно решаемой модели рассмотрено безотражательное взаимодействие поперечной электромагнитной волны с неоднородной плазмой, содержащей мелкомасштабные (субволновые) структуры, и возникновение в некоторых слоях солитоноподобных всплесков волнового поля с большим его усилением. Такие всплески возможны как для поперечной электромагнитной волны в плазме без внешнего магнитного поля, так и в случае поперечного (к внешнему магнитному полю) распространения электромагнитной волны в магнитоактивной плазме. Пространственный профиль волнового поля характеризуется рядом свободных параметров, определяющих, в частности, глубину модуляции диэлектрической проницаемости. Показано, что набор этих структур может быть весьма разнообразным. Возможно безотражательное прохождение падающей из вакуума волны через такие плазменные структуры. Рассмотрено также точное решение одномерной задачи о нелинейном просветлении неоднородного волнового барьера при учете кубической нелинейности с генерацией солитоноподобных всплесков волнового поля.

Связь амплитуды поля электромагнитной волны с эффективной диэлектрической проницаемостью eef описывается нелинейным уравнением и при безотражательном распространении весьма важен эффект сильной пространственной дисперсии eef , обусловленной присутствием субволновых структур неоднородности плазмы.

 

N.S. Erokhin, V.E. Zakharov. Soliton-like splashes of the electromagnetic field during reflectionless wave propagation in the inhomogeneous plasma. Международная конференция МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Сборник трудов, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.164-169.

 

Ерохин Николай Сергеевич, д.ф.м.н., тел.8-495-333-41-00, nerokhin@mx.iki.rssi.ru

 

53. Плазменное эхо и диагностика методов линеаризации интегралов столкновений в кинетических уравнениях.

 

В настоящее время имеются два метода линеаризации кинетического уравнения для возмущений в плазме. Первый, исторически сложившись, давно общепринят и используется повсеместно, включая задачу линейного отклика. Считается, что с включением возмущения, например, слабого электрического поля, достаточно полученные в нулевом приближении по полю (т.е. в его отсутствие) интегралы столкновений Ландау (Балеску-Ленарда, Больцмана) дополнить уравнением Власова и, назвав такую модель обобщенным кинетическим уравнением Власова-Ландау, линеаризовать его по полю. Такая простота собственно и сделала интеграл столкновений Ландау знаменитым, а его работу наиболее цитируемой. Но у этого метода существенный недостаток - отсутствует эффект Крамерса-Гинзбурга: эффективные частоты столкновений, задающие мнимую часть диэлектрической проницаемости, не зависят от частоты поля. Потому и появились ограничения на частоту W и волновое число q, которые для электронной плазмы (qvT << Wp, W << Wp,  - тепловая скорость электронов при температуре T, Wp - ленгмюровская частота) делают интеграл столкновений Ландау-Балеску-Ленарда неприменимым даже для ленгмюровских волн поскольку их частота W ³ Wp при qvT < Wp. Другой метод, исходящий из флуктуационной природы интегралов столкновений, наоборот, изначально, еще с уравнения Лиувилля исследует это слагаемое с электрическим полем. Линеаризуя по нему уравнения для функции распределения и самосогласованных полей (для средних их значений и флуктуаций), адекватно учитывает начальные условия. Они разные: ненулевые для равновесных флуктуаций и нулевые для добавок к ним (возмущений). В работе показано: этого достаточно, чтобы в интегралах столкновений для линейной по полю добавки проявился эффект Крамерса-Гинзбурга (без каких-либо ограничений по частоте поля), а их форма оказалась диффузионной. Это существенно отличается от фоккер-планковской формы, которая присуща интегралам Ландау-Балеску-Ленарда и неизбежно остается при их линеаризации по 1-му методу. И данного анализа следует, что этого достаточно, чтобы признать несостоятельным общепринятое дополнение уравнений Власова интегралами столкновений Ландау (Балеску-Ленарда) . Ведь в однородной и изотропной плазме без внешнего поля, где только и могут иметь место интегралы такого типа, нет, и не может быть среднего самосогласованного поля. Эти поля появляются лишь с включением внешнего возмущения. Но здесь интегралы столкновений Ландау-Балеску-Ленарда уже неприменимы поскольку в линейных по полю уравнениях интегралы качественно от них отличны, имея совсем иную (диффузионную) форму.

Предложен, кроме того, эксперимент по диагностике этих двух методов линеаризации: только фоккер-планковская форма, получающаяся в первом методе, приводит к сдвигу времени появления плазменного эха.

 

Туганов В.Ф. Международная конференция волн, когерентные структуры и турбулентность, сборник трудов, Москва, Издательство URSS, 2009, с.100-105

Туганов В.Ф. Международная конференция волн, когерентные структуры и турбулентность, сборник трудов, Москва, Издательство URSS, 2009, с.147-152

 

Туганов Валерий Федорович, г.спец., тел.8-495-333-41-00, princet@rambler.ru

 

54. Неустойчивость релятивистского пучка электронов в киральной плазмоподобной среде. 

 

Рассмотрено прохождение релятивистского пучка заряженных частиц через киральную плазмоподобную среду в отсутствие внешнего магнитного поля. Показано, что при учете  малой киральности возможно черенковское взаимодействие пучка с плазмой и при определенных углах распространения электромагнитных поперечных волн относительно пучка реализуется неустойчивость, инкремент которой определяется параметром киральности. Благодаря киральности возбуждаемые пучком волны могут выходить из плазмы в вакуум. Таким образом влияние слабой киральности является принципиальным в задаче генерации поперечных электромагнитных волн релятивистским пучком заряженных частиц и в проблеме выхода возбуждаемого излучения из плазмы.

 

 

Г.В. Гах, Н.С. Ерохин. Неустойчивость релятивистского пучка заряженных частиц в киральной плазме. XLV Всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии. Тезисы и доклады. Секции физики. М., РУДН, 2009, с.122-123.

 

Ерохин Николай Сергеевич, д.ф.м.н., тел.8-495-333-41-00, nerokhin@mx.iki.rssi.ru

 

55. Моделирование возмущений магнитного поля при конвекции плазмы в магнитосфере земли.

 

Увеличение конвекции плазмы в магнитосфере Земли приводит к увеличению давления плазмы во внутренней магнитосфере. Изменение давления плазмы за счет магнитосферно–ионосферных связей приводит к искажению крупномасштабного электрического поля конвекции. Наличие плазмы приводит также к изменению магнитных полей. Для численного моделирования использовалась численная модель, похожая на модель RCM. В отличие от нее, численно рассчитывалось самосогласованное магнитное поле и давление плазмы. Для этого использовалось приближение магнитостатического равновесия. Данная модель описывает формирование несимметричного кольцевого тока, ионосферные и продольные токи, крупномасштабные электрические поля конвекции и магнитное поле.

Показано, что при изменении магнитного поля в плоскости экватора возникают изолинии постоянного магнитного поля, которые  не окружают Землю.

 

Vovchenko V. V., E.E. Antonova, Magnetic field distortion in the process of plasma convection in the magnetosphere of the Earth: Preliminary results of modeling, Proceedings of the 32th annual seminar, 3-6 марта 2009 г., Apatitu, Russia, 2009, in press

Вовченко В.В., Е.Е. Антонова, Моделирование возмущений магнитного поля при конвекции плазмы в магнитосфере Земли, Конференции «физика плазмы в солнечной системе» 17-20 февраля 2009 Г., ИКИ РАН, Сборник тезисов, с. 48.

 

Вовченко Вадим Валерьевич, м.н.с. отд.54, т. 333-11-22, a1246@rambler.ru

 

56. Подготовка обзоров и справочных материалов.

 

Представлен обзор в монографии, содержащей избранные обзорные доклады на конференции CAWSES (Kyoto Symposium, 2007). Обзор посвящен научным достижениям в физике токовых слоев в хвосте магнитосферы Земли, которые основаны на результатах исследований спутников Geotail, Interball и Cluster. Структура и динамика очень тонких токовых структур, которые часто наблюдаются на ночной стороне земной магнитосферы, детально рассмотрены и обсуждаются. Подведены итоги развития теоретических моделей и идей, стимулом для которых явились экспериментальные исследования в земной магнитосфере (равно как и магнитосфер других планет), и охарактеризовано состояние дел в этой области физики в «до-ТЕМИС»-овскую эпоху.

В сборнике «Солнечно-змная физика» представлен обзор состояния исследований в области солнечно-земной физики, выполняемых космическими агентствами разных стран. Приводятся основные результаты действующих («Ulysses», SOHO, TRACE, RHESSI, «Hinode», STEREO) и завершенных («Коронас-Ф» и др.) миссий, научные цели и задачи подготавливаемых и планируемых космических проектов (SDO, «Solar Probe», «Solar Orbiter», «Резонанс», «Интергелиозонд» и др.). Космические проекты рассматри­ваются в контексте научной проблематики системы Солнце-Земля.

В монографии «Плазменная гелиогеофизика» сделан обзор структуры и динамики бесстолкновительных токовых конфигураций в магнитосферной плазме. Детально рассмотрены основные типы теоретических моделей токовых слоев (МГД, кинетические, численные), в частности, модели анизотропных токовых структур, которые обнаруживаются в процессе спутниковых наблюдений в магнитосфере Земли. Сделан обзор основных понятий о магнитном пересоединении в космической плазме, его проявлениях, свойствах и распространенности в природе.

Приняты к печати справочно-обзорные статьи в Большой Российской энциклопедии.

Сделан обзор методов моделирования магнитосферной плазмы, в частности, бесстолкновительных токовых слоев в магнитосфере Земли.

 

Zelenyi Lev, Helmi Malova, Anton Artemyev, Victor Popov, Anatoly Petrukovich, Dominique Delcourt, and Alexey Bykov, Magnetotail after Geotail, Interball and Cluster: Thin current sheets, fine structure, force balance and stability, Climate and Weather of the Sun-Earth System (CAWSES): Selected Papers from the 2007 Kyoto Symposium, Edited by T. Tsuda, R. Fujii, K. Shibata, and M. A. Geller, pp. 121–170. TERRAPUB, Tokyo, 2009.

Кузнецов В.Д., Л.М. Зеленый, Космические проекты по солнечно-земной физике, сб. Солнечно-земная физика. Вып. 12. Т. 1. (2008) 83-92, УДК 523, 550.3.

Малова Х.В., Зеленый Л.М., Структура и динамика «хвоста» магнитосферы, в кн. «Плазменная гелиогеофизика », в 2-х т., (Т. I, стр. 434-459) /под ред. Л.М. Зеленого и И.С. Веселовского, М., Физматлит, 2008, 560 стр., ISBN 978-5-9221-1041-9.

Зеленый Л.М., Малова Х.В., Магнитное пересоединение, в кн. «Плазменная гелиогеофизика », в 2-х т., (Т. II, стр. 490-494) /под ред. Л.М. Зеленого и И.С. Веселовского, М., Физматлит, 2008, 560 стр., ISBN 978-5-9221-1041-9.

Зеленый Л.М., Х.В. Малова, Ленгмюровские волны, Магнитозвуковые волны, МГД-неустойчивости, Микронеустойчивости плазмы, Затухание Ландау, Космическая плазма, Большая Российская энциклопедия, в печати, 2009.

Малова Х.В., и В.Ю. Попов, Энциклопедия «Математическое моделирование в низкотемпературной плазме», Тематический том VII-1, Глава 4, Математическое моделирование околоземных магнитоплазменных структур, под ред. В.Е.Фортова, Москва, с. 568-586, 2009, 658 с., ISBN 978-5-8037-0425-6.

 

Зеленый Лев Матвеевич, академик РАН, д.ф.-м.н., т. 333-25-88, lzeleny@iki.rssi.ru

Малова Хельми Витальевна, д.ф.-м.н., тел. 333-25-00, hmalova@yandex.ru 

Попов Виктор Юрьевич, д.ф.-м.н., тел. 333-25-00, masterlu@mail.ru

 

VIII. Ведущиеся неопубликованные работы и экспериментальные разработки.

 

57. Продолжение работы по изучению природы, свойств и происхождения  пучков почти моноэнергетических ионов (ПМИ) в спектрах энергичных частиц около границ магнитосферы Земли, открытых  в эксперименте ДОК-2 (проект Интербол).

 

Пучки почти моноэнергетических ионов (ПМИ) в спектрах энергичных частиц  вблизи границ магнитосферы Земли были открыты в эксперименте ДОК-2 на борту спутников Интербол-1 и -2  (более 1000 событий за 1995-2000 гг.). Это стало возможным благодаря рекордно высокому энергетическому разрешению и другим новым идеям, реализованным в нашей аппаратуре. Только спустя 10 лет после нашей первой публикации по ПМИ (Lutsenko V. N., Kudela K., Almost monoenergetic ions near the Earth‘s magnetospheric boundaries. Geophys. Res. Letters, 26, 3, 413-415, 1999) появилась работа (A. Klassen, et al., STEREO/SEPT observations of upstream particle events: almost monoenergetic ion beams, Ann. Geophys., 27, 2077–2085, 2009), где сообщалось о регистрации 60 случаев наблюдения пучков ПМИ на космических аппаратах проекта СТЕРЕО.

В 2009 г. продолжалась работа по анализу и интерпретации данных по ПМИ. Был закончен статистический анализ основных характеристик пучков ПМИ:

   -   Места наблюдений, частота наблюдений, продолжительность событий,

   -   Значения энергий 3-х линий ПМИ, а также соотношение между ними,

   -   Ширина линий на половине высоты,

   -  Отношения между площадями линий протонов и альфа-частиц и сравнение их с соответствующими отношениями для солнечного ветра.

Здесь, как пример, приведено распределение для отношения площадей линий H+ и He2+.

Для сравнения: среднее значение Np/Na в солнечном ветре ~20.

 

                                           Рис. 1

 

Изучение свойств ПМИ на гораздо большей базе данных (~1000 случаев против ~40, рассмотренных ранее) подтвердило наши выводы о природе ПМИ, о процессе и месте их ускорения. Ионы ПМИ являются результатом ускорения ионов солнечного ветра в потенциальном электрическом поле, образующемся при разрыве волокон токового слоя околоземной ударной волны (ОЗУВ). Как было указано в нашем докладе на конференции ИКИ по плазме 17-20 февраля 2009 г.[3], разрыв может инициироваться взаимодействием токового слоя в солнечном ветре с ОЗУВ, приводящего к локальному отклонению потока солнечного ветра и образованию аномально горячего течения (HFA). Это препятствует поступлению потока солнечного ветра к небольшому участку ОЗУВ и образованию здесь носителей способных поддерживать первоначальный ток. Рис. 2 (из нашего доклада) иллюстрирует эту ситуацию.

                                                                         Рис. 2

Вместе с тем получено несколько новых результатов. В частности, для событий с высоким временным разрешением для спектров построены и объяснены временные зависимости энергии и интенсивности протонной линии. Дальнейший их анализ, возможно, позволит оценить ЭДС самоиндукции токовой цепи, а значит величину тока и длину токовых волокон. Результаты такого анализа для 6 ПМИ событий приведены на рис.3. Видно, что энергия Е1 протонной линии состоит из 2 частей: постоянной и экспоненциально спадающей. Первая соответствует ЭДС токовой цепи до разрыва волокна, вторая – ЭДС самоиндукции цепи, зависящей от ее индуктивности (протяженности). Быстрый рост интенсивности линии J1 сразу после разрыва можно объяснить заполнением области ускорения плазмой из переходной области.

 

                

                                                          Рис. 3

Начато изучение корреляции между энергией протонной линии E1 и величиной конвекционного электрического поля солнечного ветра |EF|.  Показано, что:

    а)  имеется линейная зависимость E1 от |EF|,

    б)  в некоторых событиях E1 оказывается вдвое больше, чем следует из этой зависимости, что можно объяснить повторным прохождением ионов через тот же ускоряющий промежуток.

В ряде случаев удалось определить угловые распределения энергичных ПМИ ионов и сравнить их с распределением для ионов с обычным гладким спектром. Были разработаны методы анализа и соответствующее программное обеспечение.

В качестве примера здесь приведены результаты для ПМИ события 23.04.1999 в магнитослое вблизи ОЗУВ. На рис. 4 представлен спектр ионов от 2р-телескопа, на котором цветами помечены 3 участка спектра (TP1, TP2, TP3), для которых временные вариации могут измеряться с высоким временным разрешением (до 1 с).

 

 

                            Рис.4

  

                                Рис. 5.                                                                            Рис. 6.

 

На рис. 5 приведены временные профили для этих параметров, магнитного поля и углов вектора потока в системе координат локального магнитного поля (LMF): питч угол и азимутальный угол. Использовались данные, усредненные для временных интервалов TP.

Из рис.4 видно, что ТР1 соответствует участку обычного спектра, тогда как ТР2 и ТР3 –двум первым линиям ПМИ. На рис. 5 вертикальные линии указывают время максимальной интенсивности ПМИ. Внизу определены для них значения питч угла и азимутального угла. На рис. 6 представлены суммарные угловые распределения за весь интервал времени.  Видно, что угловое распределение для обычного спектра (верхняя диаграмма) более широкое, и углы для максимума интенсивности сильно отличаются от углов для ПМИ (питч угол равен 120-124°, а азимутальный угол 133-140°). Угловые распределения для  пучков ПМИ оказались узкими (ПШПМ<20°) и негиротропными, что указывает на малые размеры области ускорения и кратковременность процесса.

Хотя наша работа еще не закончена, она показала, что изучение пучков ПМИ вблизи ОЗУВ позволяет получить принципиально новую информацию не только о процессах ускорения энергичных частиц, но и о крупномасштабных свойствах и динамике токовых слоев в космической плазме.

 

Луценко В.Н., Гаврилова Е.А., Статистика свойств пучков Почти Моноэнергетических Ионов (ПМИ) вблизи околоземной ударной волны. ПМИ - как источник новой информация о динамике и свойствах токовых слоев., Конференция ИКИ по плазме 17-20 фев., 2009.

 

Луценко Вольт Николаевич, в.н.с.,  к.ф.-м.н., т.: 333-20-00, vlutsenk@iki.rssi.ru

Гаврилова Елена Анатольевна, гл. спец., т.:333-44-22, gavr42@mail.ru 

 

58. Возможная природа «второго следа» солнечных радиовсплесков Ш типа.

 

Одним из наиболее любопытных научных результатов был получен при анализе солнечных радиовсплесков третьего типа по измерениям на спутнике «Интербол-2» с привлечением данных, полученных на других спутниках.

Радиовсплески III типа – хорошо известное радиоизлучение, генерируемое пучком энергичных электронов, инжектируемых из внешних областей Солнца в межпланетную среду. Генерация происходит на локальной плазменной частоте и, следовательно, при удалении пучка от Солнца плотность последнего падает и частота излучения уменьшается. Механизм генерации радиовсплесков III типа впервые был предложен в работах В.Л. Гинзбурга и В.В. Железнякова.

Спектр большинства радиовсплесков, зарегистрированных на ИСЗ «Интербол-2», имеет классический характер – излучение начинается на высоких частотах и с задержкой, соответствующей распространению пучка, приходит излучение низких частотах. Однако встречаются радиовсплески с двумя спектральными следами (см. рис.1). Второй след также широкополосный, но гораздо короче первого и практически не диспергирован.

                      

Рис.1.

Как правило, второй след наблюдается у сильных радиовсплесков, но большая амплитуда не является достаточным условием его появления. Число всплесков со вторым следом составляет ≤ 1% от общего числа наблюдавшихся СРВ III типа.  

Сравнение измерений на спутнике «Интербол-2» с аналогичными измерениями на спутниках «Полар», «Винд» и «Геотейл» показали, что в тех случаях, когда по данным ИСЗ «Интербол-2» наблюдается второй след, то аналогичный след виден и на всех других спутниках. Из анализа спектра второго следа следует, что он не имеет особенностей на характерных плазменных частотах, что указывает на расположение источника вблизи точки наблюдения.

Сравнение времени появления СРВ со вторым следом с измерениями рентгеновского излучения на ИСЗ «ГОЕС» показали, что появление таких СРВ всегда совпадает с рентгеновскими вспышками (см. рис.2), а также с мелкомасштабными флуктуациями энергичных электронов солнечного происхождения.


Рис. 2.

Хорошо известно, что рентгеновские всплески и часть СРВ III типа имеют один источник.

Для объяснения полученных результатов авторы сделали предположение, что:

- В результате воздействия рентгеновского излучения на поверхность ИСЗ вокруг последнего образуется облако вторичных электронов;

- Налетающие на это облако пучки энергичных электронов в результате взаимодействия появляется переходное излучение, регистрируемое на ИСЗ.

 

Romantsova T.V., M.M. Mogilevsky, A.A. Skalsky, and J. Hanasz. Auroral Kilometric Radiation and Type III Solar Radio Bursts Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-5163, 2009, EGU General Assembly 2009.

Могилевский М.М., Т.В. Романцова, А.Б. Струминский, Я.Ханаш, Приемник высокочастотного излучения как детектор рентгеновского излучения Солнца? «Плазменные процессы в солнечной системе», Москва, 2009

 

Могилевский Михаил Менделевич, к.ф.-м.н., т. 333-14-33, mogilevsky@romance.iki.rssi.ru

 

59. Исследования магнитной турбулентности в области внешнего каспа Земли.

 

Продолжаются исследования магнитной турбулентности в области внешнего магнитосферного каспа Земли и в его окрестностях. Последними достижениями, полученными в результате анализа флуктуаций магнитного и электрического полей, измеренных на четырех спутниках Кластера, явились:

1) открытие волнового распада, а также

2) доказательство на основе экспериментальных данных резонансной природы турбулентности бесстолкновительной плазмы и

3) обнаружение вихревого характера волновых структур при разных значениях плазменного β.

 

Romanov S. A., S. P. Savin, E. Amata, M. Dunlop.Magnetic field turbulence and regular oscillations in terrestrial cusp and its vicinities. Geophysical Research Abstracts, Vol. 10, EGU2009-A-04911, 2009.

Romanov S. A., E. Amata, M. Dunlop, S. P. Savin. Особенности генерации КНЧ волн в земном магнитосферном каспе и его ближайшей окрестности. Доклад на очередной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», 16 - 20 февраля 2009 г, ИКИ РАН по программе ОФН-16. Материалы конференции.

Romanov S.A. Evidence of a resonant nature of turbulent energy transformation  in the  кegion of the solar wind interaction with the Earth. Доклад на Международной конференции "Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность", (МСС-09) с 23 по 25 ноября 2009 г. ИКИ. Материалы конференции.

Материал готовится к печати.

 

Романов Станислав Алексеевич, к.ф.-м.н, т. 333-40-24, sroman@mx.iki.rssi.ru

 

60. Продолжение сопоставления с новой магнитослойно-магнитосферной моделью измерений положения границ и поведения параметров плазмы и магнитного поля

в магнитослое по данным спутника Интербол-1.

 

Продолжается изучение нескольких отобранных для детального рассмотрения по данным спутника Интербол-1 событий с очень кратковременными (на несколько минут), но четкими вхождениями спутника из солнечного ветра в магнитослой. Как правило, эти события плохо объясняются обычным движением границ магнитослоя под действием изменения параметров солнечного ветра и ММП. Выдвинута гипотеза, что хотя бы некоторые из этих событий могут быть, в принципе, следствием мало изученного эффекта - резкого изменения политропного индекса плазмы солнечного ветра.

 

Застенкер Георгий Наумович, проф., д.ф.-м.н., т.: 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru

Бородкова Наталия Львовна, с.н.с., к.ф.-м.н., т.:333-13-88, nlbor@mail.ru

 

61. Проведен анализ работы в полете плазменного эксперимента ROMAP проекта ROSETTA

 

Продолжена работа по анализу и обработке материалов наземной калибровки и летных измерений плазменной аппаратуры SPM эксперимента ROMAP проекта ROSETTA. В частности, проведено сравнение электронных спектров, полученных одновременно в потоке солнечного ветра за период  2004 - 2009 гг. экспериментом ROMAP и электронным спектрометром комплекса RPC, установленного на орбитальном отсеке. Отмечено хорошее совпадение спектров в области энергии > 50 эВ. Это указывает на то, что аппаратура работает нормально и правильно откалибрована. Проводилось также сравнение показаний за тот же период времени при разных напряжениях на вторичных электронных умножителях (ВЭУ). Это сравнение показало, что ВЭУ практически не изменили свои основные параметры за все время полета – отсутствие деградации.

 

H.U. Auster, I. Apathy, G. Berghofer, A. Remizov, R. Roll, K.H. Fornacon, K.H. Glassmeier, G. Haerendel, I. Hejja, E. Kührt, W. Magnes, D. Moehlmann, U. Motschmann, I. Richter, H. Rosenbauer, C.T. Russell, J. Rustenbach, K. Sauer, K. Schwingenschuh, I. Szemerey & R. Waesch, ROMAP: Rosetta Magnetometer and Plasma Monitor Onboard the Rosetta Lander, R.Schulz et al. (eds), ROSETTA: ESA’s Mission to the Origin  of the Solar System, DOI:10.1007/978-0-387-77518-0_19_8, Springer Science+Busines Media,LLC 2009, P.701-718

 

Ремизов Анатолий Петрович, к.ф.м.-н., т. 333-3389, aremizov@iki.rssi.ru

 

62. Продолжаются детальные квалификационные и физические испытания двух летных образцов прибора БМСВ.

 

Продолжаются детальные квалификационные и физические испытания двух летных образцов нового прибора - быстрого монитора солнечного ветра (БМСВ), который будет обладать рекордно высоким временным разрешением (до 30 мс по потоку ионов и до 0.5 с по скорости, плотности и температуре ионов солнечного ветра). Прибор БМСВ разработан в ИКИ РАН совместно с коллегами из Карлова Университета и ИФА ЧАН (г. Прага, Чешская Республика) и Центра космической науки и прикладных исследований (г. Пекин, КНР).

Первый летный образец прибора уже готов и поставлен в НПО им. Лавочкина для проведения комплексных испытаний в составе российского спутника СПЕКТР-Р.

 

Застенкер Георгий Наумович, проф., д.ф.-м.н., т.: 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru

 

63. Продолжается разработка алгоритмов и программ определения параметров потока ионов солнечного ветра по показаниям прибора БМСВ.

 

Продолжается разработка алгоритмов и программ определения параметров потока ионов солнечного ветра (энергетического распределения, величины и направления переносной скорости, ионной температуры и концентрации) по показаниям прибора БМСВ. По результатам этой работы подготовлен к выпуску препринт ИКИ РАН «Усовершенствованная методика определения вектора потока ионов солнечного ветра по показаниям разнонаправленных интегральных датчиков прибора БМСВ (эксперимент «ПЛАЗМА-Ф» на спутнике "СПЕКТР-Р").

 

Gagua I.T., Gagua T.I., Zastenker G.N. Determination of a Solar Wind Ion Flux Value and Direction Using a Set of Integral Faraday Cups for the Fast Monitor of Solar Wind, Proceedings of WDS-09, 2009 (в печати).

 

Застенкер Георгий Наумович, проф., д.ф.-м.н., т.: 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru

Гагуа Теймураз Ираклиевич, н.с., к.ф.-м.н., т.: 333-43-56, tg54@mail.ru 

Гагуа Ираклий Теймуразович, математик, т.:333-43-56, astra139@rambler.ru

 

64. Подготовка новых экспериментов по изучению взаимодействия волн и частиц в магнитосфере Земли в рамках проекта РЕЗОНАНС и изучения процессов в верхней ионосфере в рамках проектов «Геофизика» и «Ионосат», а также темы «Геосистема».

 

По результатам проведенной работы подготовлен эскизный проект «Геофизика», дополнение в эскизный проект «Резонанс», отчет по НИР «Ионосат» и отчет по «Геосистема».

 

Белова И.Э., М.М. Могилевский, Т.В. Романцова, Выбор оптимальной пространственной конфигурации спутников проекта «Резонанс», Космич. Исслед., т. 47, вып. 4, с. 375-378, 2009.

 

Mogilevsky M., A. Skalsky, L. Zeleniy, V. Nazarov, R. Nazirov, O. Batanov, T. Romantsova, and A. Sadovski. Exoplanets: challenge for Low Frequency Radioastronomy at Moon. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-9790, 2009, EGU General Assembly 2009.

Skalsky A., M. Mogilevsky, V. Nazarov, R. Nazirov, O. Batanov, and A. Sadovski. Low Frequency Radioastronomy at Moon: possible approach and architecture. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-8597, 2009, EGU General Assembly 2009.

Nazarov V., M. Mogilevsky, R. Nazirov, N. Eismont, and A. Melnik. Research e-infrastructure for “Geophysics” mission. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-5207, 2009, EGU General Assembly 2009.

 

Могилевский Михаил Менделевич, к.ф.-м.н., т. 333-14-33, mogilevsky@romance.iki.rssi.ru