Микровсплески ультрафиолетового излучения в авроральной зоне по данным многоканального изображающего фотометра

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Осенью 2021 г. в обсерватории «Верхнетуломская» Полярного геофизического института (ПГИ) был установлен многоканальный изображающий фотометр системы PAIPS. В течение первого сезона работы (2021 / 2022 гг.) измерения проводились в течение 163 ночей в трех режимах, отличающихся временным разрешением: 2.5, 320 мкс и 41 мс. Высокое временное разрешение позволяет исследовать тонкую временную структуру свечения, представляющюю собой короткие (менее 1 с) всплески ультрафиолетового излучения (УФ), т. н. «микровсплески», которые могут быть одиночными или следовать сериями. Обнаружены и проанализированы длительные серии микровсплесков, зарегистрированные 27–29.XI.2021. Показано, что серии всплесков имеют сложную временную структуру, отдельные всплески имеют несколько пиков с интервалами в 100–400 мс, интервалы между всплесками составляют порядка 1 с и появляются пачками длительностью от нескольких секунд до минут. Серии возникают как в спокойных геомагнитных условиях, так и во время суббурь, частота и амплитуда всплесков во втором случае в разы больше.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Д. Щелканов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Физический факультет

Россия, Москва

А. А. Белов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Физический факультет

Россия, Москва

П. А. Климов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

В. Д. Николаева

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

Р. Е. Сараев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Россия, Москва

С. А. Шаракин

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ripoll J.F., Claudepierre S.G., Ukhorskiy A.Y. et al. Particle Dynamics in the Earth’s Radiation Belts: Review of Current Research and Open Questions // J. Geophysical Research: Space Physics. 2020. V. 125. Iss. 5. Art. ID. e2019JA026735. https://doi.org/10.1029/2019JA026735
  2. Anderson K.A., Milton D.W. Balloon observations of X-rays in the auroral zone: 3. High time resolution studies // J. Geophysical Research. 1964. V. 69. Iss. 21. P. 4457–4479.
  3. Solar Anomalous Magnetospheric Particle Explorer. https://lasp.colorado.edu/sampex/ (дата обращения: 05.08.2023)
  4. Baker D.N., Mason G.M. Figueroa et al. An overview of the Solar Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) mission // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1993. V. 31. Iss. 3. P. 531–541. https://doi.org/10.1109/36.225519
  5. Douma Emma, Rodger Craig, Blum Lauren et al. Occurrence characteristics of relativistic electron microbursts from SAMPEX observations: Occurrence of relativistic microbursts // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 8096–8107. https://doi.org/10.1002/2017JA024067
  6. Douma E. Relativistic Electron Microbursts: Properties and Possible Plasma Wave Drivers (Thesis, Doctor of Philosophy). Otago: University of Otago, 2018. 409 pp. http://hdl.handle.net/10523/8771
  7. Shumko M., Gallardo-Lacourt B., Halford A.J. et al. A Strong Correlation Between Relativistic Electron Microbursts and Patchy Aurora // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48. P. 8811–8818. https://doi.org/10.1029/2021GL094696
  8. Time History of Events and Macroscale Interactions During Substorms (THEMIS). https://themis.igpp.ucla.edu/instrument_asi.shtml (дата обращения: 11.08.2023).
  9. Shumko M., Blum L.W., Crew A.B. Duration of individual relativistic electron microbursts: A probe into their scattering mechanism // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48. Art. ID. e2021GL093879. https://doi.org/10.1029/2021GL093879
  10. Marshall R.A., Nicolls M., Sanchez E. et al. Diagnostics of an artificial relativistic electron beam interacting with the atmosphere // Geophys. Res. Space Physics. 2014. V. 119. P. 8560–8577. https://doi.org/10.1002/2014JA020427.
  11. Marshall R.A., Xu Wei, Kero Antti et al. Atmospheric effects of a relativistic electron beam injected from above: Chemistry, electrodynamics, and radio scattering // Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 2019. V. 6. Iss. 6. https://doi.org/10.3389/fspas.2019.00006
  12. Turunen Esa, Verronen Pekka T., Seppala Annika et al. Impact of different energies of precipitating particles on NOx generation in the middle and upper atmosphere during geomagnetic storms // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2009. V. 71. P. 1176–1189. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.07.005
  13. Oyama S., Kero A., Rodger C.J. et al. Energetic electron precipitation and auroral morphology at the substorm recovery phase // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 6508–6527. https://doi.org/10.1002/2016ja023484
  14. Miyoshi Y., Saito S., Kurita S. et al. Relativistic electron microbursts as high‐energy tail of pulsating aurora electrons // J. Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120. P. 2754–2766. https://doi.org/10.1029/2020GL090360
  15. Fasil Tesema, Noora Partamies, Hilde Nesse Tyssøy et al. Observations of precipitation energies during different types of pulsating aurora // Ann. Geophys. 2020. V. 38. P. 1191–1202. https://doi.org/10.5194/angeo-38-1191-2020
  16. Loss through Auroral Microburst Pulsations. URL: https://lamp-mission.sites.uiowa.edu/. (дата обращения: 11.08.2023)
  17. Taku Namekawa, Takefumi Mitani, Kazushi Asamura et al. Simultaneous Precipitation of Sub-Relativistic Electron Microburst and Pulsating Aurora Electrons // Authorea Preprints. 2023. https://doi.org/10.22541/essoar.168167378.83120518/v1.
  18. Brito T., Woodger L., Hudson M. et al. Energetic radiation belt electron precipiation showing ULF modulation // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. Iss. 22. Art.ID. L22104. https://doi.org/10.1029/2012GL053790
  19. Balloon Array for Radiation Belt Relativistic Electron Losses. URL: https://barrel.rmillan.host.dartmouth.edu/ (дата обращения: 11.08.2023).
  20. Woodger L.A., Halford A.J., Millan R.M. et al. A summary of the BARREL campaigns: Technique for studying electron precipitation // J. Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120. P. 4922–4935. https://doi.org/10.1002/2014JA020874
  21. Klimov P., Sharakin S., Belov A. et al. System of Imaging Photometers for Upper Atmospheric Phenomena Study in the Arctic Region // Atmosphere. 2022. V. 13. Iss. 10. Art. ID. 1572. https://doi.org/10.3390/atmos13101572
  22. Thorne R.M. Energetic radiation belt electron precipitation: a natural depletion mechanism for stratospheric ozone // Science. 1977. V. 195. Iss. 4275. P. 287–289. https://doi.org/10.1126/science.195.4275.28
  23. Ozaki M., Shiokawa K., Kataoka R. et al. Localized mesospheric ozone destruction corresponding to isolated proton aurora coming from Earth’s radiation belt // Scientific Reports. 2022. V. 12. Art. ID. 16300. https://doi.org/10.1038/s41598–022–20548–2.
  24. Turunen E., Kero A., Verronen P.T. et al. Mesospheric ozone destruction by high-energy electron precipitation associated with pulsating aurora // Geophysical Research Atmospheres. 2016. V. 121. P. 11852–11861. https://doi.org/10.1002/2016JD025015.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) УФ-микровсплеск (вставка – карта сработавших каналов); (б) осциллограммы метеорного события, цветом показаны разные каналы, черная линия – интегральная кривая свечения, вставка – карта сработавших каналов; (в) осциллограммы для пролета спутника (цветные линии – сигнал в пикселях, черная – интегральная кривая свечения; (г) осциллограмма пролета самолета с характерными двухпиковыми всплесками сигнальных огней.

Скачать (336KB)
Метаданные
3. Рис. 2. АЕ-индекс геомагнитной активности в период 27–30.XI.2021. Красным цветом показаны временные интервалы регистрации последовательности УФ-микровсплесков.

Скачать (113KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сверху: результаты наблюдения микровсплесков 27.XI.2021. Слева показана кривая свечения от момента заката до 02:00 UTC. Справа – временной интервал, содержащий микровсплески. Розовыми маркерами отмечены отобранные микровсплески. Положение интервала на кривой свечения обозначено красной стрелкой. Снизу: тоже самое для 29.XI.2021 г.

Скачать (294KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределения УФ-микровсплесков по амплитуде. Слева – для дней с низкой геомагнитной активностью (27 и 28.XI.2021). Справа – для дня с высокой геомагнитной активностью (29.XI.2021).

Скачать (141KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024