Питч-угловая диффузия электронов радиационных поясов и потоки высыпающихся частиц: зависимость от параметров ОНЧ волнового поля

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Количественно исследована зависимость эффективности питч-угловой диффузии энергичных электронов в магнитосфере Земли от распределения волнового поля свистовых волн вдоль геомагнитной силовой трубки для параметров, отвечающих местоположению КВ нагревных стендов “Сура” и HAARP. Продемонстрировано расширение энергетического диапазона высыпаний с увеличением области геомагнитных широт, занятых волнами. По вычисленному коэффициенту питч-угловой диффузии для заданного спектра волн и их распределения вдоль силовой трубки определено отношение потоков высыпающихся и захваченных частиц на малой высоте. Показано, что при типичной интенсивности волн, соответствующей хоровым ОНЧ-излучениям и плазмосферным шипениям, потоки высыпающихся и захваченных электронов могут быть сопоставимы друг с другом. Вместе с тем, для амплитуды волн, наблюдавшихся как результат действия нагревных стендов, поток высыпающихся электронов пренебрежимо мал.

Об авторах

А. Г. Демехов

Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: andrei@ipfran.ru
Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Андронов А.А., Трахтенгерц В.Ю. Кинетическая неустойчивость внешнего радиационного пояса Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4. № 2. С. 233—242.
  2. Беспалов П.А., Трахтенгерц В.Ю. Альфвеновские мазеры. Горький: ИПФ АН СССР, 1986. 190 с.
  3. Демехов А.Г., Трахтенгерц В.Ю., Райкрофт М., Нанн Д. Ускорение электронов в магнитосфере свистовыми волнами переменной частоты // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 6. С. 751—756.
  4. Ковражкин Р.А., Могилевский М.М., Боске Ж.М. и др. Обнаружение высыпаний частиц из пояса кольцевого тока, стимулированных мощным наземным ОНЧ излучателем // Письма в ЖЭТФ. 1983. Т. 38. № 7. С. 332—333.
  5. Титова Е.Е., Демехов А.Г., Мочалов А.А., Гвоздевский Б.Б., Могилевский М.М., Парро М. КНЧ/ОНЧ возмущения над передатчиком HAARP, регистрируемые в верхней ионосфере на спутнике DEMETER // Изв. вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58. № 3. С. 167—186.
  6. Трахтенгерц В.Ю., Райкрофт М. Дж. Свистовые и альфвеновские ионно-циклотронные мазеры в космосе. М.: Физматлит, 2011. 344 с.
  7. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Шорохова Е.А., Белов А.С., Парро М., Рош Ж.-Л. Характеристики электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых на высотах внешней ионосферы Земли при модификации F2-области мощным КВ радиоизлучением стенда СУРА // Изв. вузов. Радиофизика. 2016. Т. 59. № 3. С. 198—222.
  8. Abel B., Thorne R.M. Electron scattering and loss in Earth’s inner magnetosphere: 1. Dominant physical processes // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № 2. P. 2385—2396.
  9. Abel B., Thorne R.M. Electron scattering and loss in Earth’s inner magnetosphere: 2. Sensitivity to model parameters // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № 2. P. 2397—2407.
  10. Artemyev A.V., Demekhov A.G., Zhang X.-J., et al. Role of ducting in relativistic electron loss by whistler-mode wave scattering // J. Geophys. Res. Space Phys. 2021. V. 126. № 11. Art. № e2021JA029851. https://doi.org/10.1029/2021JA029851
  11. Inan U.S., Bell T.F., Bortnik J., Albert J.M. Controlled precipitation of radiation belt electrons // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. № A5. 1186. https://doi.org/10.1029/2002JA009580
  12. Kennel C.F., Engelmann F. Velocity Space Diffusion from weak plasma turbulence in a magnetic field // Phys. Fluids. 1966. V. 9. № 12. P. 2377—2388. https://doi.org/10.1063/1.1761629
  13. Lyons L.R. Pitch angle and energy diffusion coefficients from resonant interactions with ion-cyclotron and whistler waves // J. Plasma Phys. 1974. V. 12. Part 3. P. 417—432.
  14. Miyoshi Y., Saito S., Kurita S., et al. Relativistic electron microbursts as high-energy tail of pulsating aurora electrons // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. № 21. Art. № e90360. https://doi.org/10.1029/2020GL090360
  15. Moldwin M.B., Downward L., Rassoul H.K., Amin R., Anderson R.R. A new model of the location of the plasmapause: CRRES results // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. № A11. Art. № 1339. https://doi.org/10.1029/2001JA009211
  16. Mourenas D., Artemyev A.V., Ripoll J.-F., Agapitov O.V., Krasnoselskikh V.V. Timescales for electron quasi-linear diffusion by parallel and oblique lower-band chorus waves // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. № A6. Art. № A06234. https://doi.org/10.1029/2012JA017717
  17. Pasmanik D.L., Demekhov A.G. Peculiarities of VLF wave propagation in the Earth’s magnetosphere in the presence of artificial large-scale inhomogeneity // J. Geophys. Res. Space Phys. 2017. V. 122. № 7. https://doi.org/10.1002/2017JA024118
  18. Parrot М., Němec F., Cohen M.B., Gołkowski M. On the use of ELF/VLF emissions triggered by HAARP to simulate PLHR and to study associated MLR events // Earth, Planets and Space. 2022. V. 74. № 1. Art. № 4. https://doi.org/10.1186/s40623-021-01551-9
  19. Rapoport V.O., Frolov V.L., Polyakov S.V., Komrakov G.P., Ryzhov N.A., Markov G.A., Belov A.S., Parrot M., Rauch J.‐L. VLF electromagnetic field structures in ionosphere disturbed by Sura RF heating facility // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. № 10. Art. № A10322. https://doi.org/10.1029/2010JA015484
  20. Sauvaud J.-A., Maggiolo R., Jacquey C., Parrot M., Berthelier J.-J., Gamble R.J., Rodger C.J. Radiation belt electron precipitation due to VLF transmitters: Satellite observations // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. № 9. Art. № L09101. https://doi.org/10.1029/2008GL033194
  21. Santolík O., Macúšová E., Kolmašová I., Cornilleau-Wehrlin N., de Conchy Y. Propagation of lower-band whistler-mode waves in the outer Van Allen belt: Systematic analysis of 11 years of multi-component data from the Cluster spacecraft // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. № 8. P. 2729—2737. https://doi.org/10.1002/2014GL059815
  22. Sheeley B.W., Moldwin M.B., Rassoul H.K., Anderson R.R. An empirical plasmasphere and trough density model: CRRES observations // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. № 11. P. 25631—25641. https://doi.org/10.1029/2000JA000286
  23. Steinacker J., Miller J.A. Stochastic gyroresonant electron acceleration in a low-beta plasma. I. Interaction with parallel transverse cold plasma waves // Astrophys. J. 1992. V. 393. P. 764—781.
  24. Stubbe P. Review of ionospheric modification experiments at Tromsø // J. Atmos. Terr. Phys. 1996. V. 58. № 1—4. P. 349—368. https://doi.org/10.1016/0021-9169(95)00041
  25. Trakhtengerts V.Y., Rycroft M.J., Nunn D., Demekhov A.G. Cyclotron acceleration of radiation belt electrons by whistlers // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. № A3. Art. № 1138. https://doi.org/10.1029/2002JA009559
  26. Vas’kov V.V., Bud’ko N.I., Kapustina O.V., Mikhailov Y.M., Ryabova N.A., Gdalevich G.L., Komrakov G.P., Maresov A.N. Detection on the INTERCOSMOS-24 satellite of VLF and ELF waves stimulated in the topside ionosphere by the heating facility SURA // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 1998. V. 60. № 12. P. 1261—1274. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(98)00054-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024