Physics of auroral phenomena : proceedings of the 34th Annual seminar, Apatity, 01 - 04 March, 2011 / [ed.: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2011. - 231 с. : ил.

"Physics o fAuroral Phenomena ", Proc. XXXIVAnnual Seminar, Apatity, pp. 158 -1612011 t) Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2011 Polar Geophysical Institute ВОЗМУЩЕННОЕ ДИНАМО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ЭФФЕКТЫ ПРЯМОГО ПРОНИКНОВЕНИЯ И СВЕРХЭКРАНИРОВАНИЯ ВО ВРЕМЯ ГЕОМАГНИТНОЙ БУРИ В.В. Клименко, М.В. Клименко (Западное отделение Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Калининград, e-mail: wk_48@mail.ru) Аннотация. Существует несколько механизмов генерации электрического поля в средне- и низкоширотной ионосфере во время магнитосферных возмущений: прямое проникновение электрического поля с высоких широт к экватору, сверхэкранирование и возмущенное динамо электрическое поле. В данном исследовании представлены результаты модельных расчетов электрического поля и его ионосферных эффектов во время геомагнитной бури 14-15 декабря 2006 г. Расчеты были выполнены с использованием модели ГСМ ТИП. Расчеты проводились для спокойных и возмущенных условий с учетом суперпозиции динамо электрического поля и электрического поля магнитосферной конвекции, а также без учета динамо электрического поля. Это позволило выявить роль электрического поля магнитосферной конвекции и возмущенного динамо электрического поля во время геомагнитных бурь. Введение Известно, что электрическое поле в ионосфере Земли генерируется в хвосте магнитосферы и в проводящем слое ионосферы (Gurevich et al., 1976; Richmond, 2011). Электрическое поле магнитосферной конвекции, направленное с утра на вечер, возникает при взаимодействии солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (ММП) с магнитосферой Земли и передается в высокоширотную ионосферу посредством продольных токов первой зоны ( Vasyhiinas, 1970; Денисенко и др., 1992; Toffoletto et al., 2004). Как показано в (Альвен и Фельтхаммар, 1967; Harel et. al., 1981) дрейф к Земле горячих частиц плазменного слоя под действием электрического поля магнитосферной конвекции приводит к обтеканию земного диполя электронами (положительно заряженными ионами) с утренней (вечерней) стороны. Возникающее при этом разделение зарядов приводит к появлению электрического поля поляризации, направленного с вечерней стороны на утреннюю, которое экранирует низкие широты от проникновения электрического поля магнитосферной конвекции и передается в ионосферу посредством продольных токов второй зоны. Кроме того, электрическое поле генерируется термосферным ветром за счет ион-нейтральных столкновений в токопроводящем слое ионосферы ( Richmond , 1979; Du and Stening, 1999). Движение заряженных частиц поперек геомагнитного поля можно интерпретировать как действие электрического поля поляризации, которое получило название динамо электрического поля. Возмущения на Солнце посредством ММП и частиц солнечного ветра передаются в магнитосферу, а затем и в ионосферу Земли. При этом происходит усиление продольных токов первой и второй зон, что, в свою очередь, приводит к усилению электрических полей в высокоширотной и авроральной ионосфере {Лящий, 1978; Денисенко и др., 1992). Запаздывание вариаций продольных токов второй зоны относительно изменений продольных токов первой зоны, предсказанная в {Vasyliunas, 1970), приводит к прямому проникновению электрического поля магнитосферной конвекции к низким широтам при усилении геомагнитной активности {Wolf and Jaggi, 1973; Maruyama et al., 2005; Kikuchi et al., 2010), и к сверхэкранированию при ослаблении геомагнитной активности {Wolf et a l, 2007; Kikuchi et al., 2010). Кроме того, во время геомагнитных возмущений возникает дополнительный Джоулев нагрев и, как следствие, происходит изменение глобальной термосферной циркуляции {Mayr and Volland, 1973; Richmond and Matsushita, 1975), что приводит к появлению возмущенного динамо электрического поля {Blanc and Richmond, 1980; Maruyama et al., 2005). Таким образом, основные источники вариаций электрического поля в ионосфере во время геомагнитных возмущений хорошо известны. Однако в данных - Г _ 111 ■11111■1.. ■■| ............................................>|.1............. ........____________________________________________ ...................................11111 м 111i n 111 j - L . . . ............................. ^ f 11111 ■ 1111 > 111 rpi i t i m j r m v r q 11111 I 111I 1IVJ111 . I . 1[ГГ, П -Г .,П Т.111, 1111. 11. Рис. 1. Поведение индексов геомагнитной активности и входных параметров модели ГСМ ТИП во время геомагнитной бури в декабре 2006 г. наблюдений невозможно выделить роль каждого из них. В настоящий момент это можно сделать только при помощи самосогласованных моделей верхней атмосферы {Maruyama et al., 2005). В данной работе мы представляем свой модельный подход к исследованию роли возмущенного динамо электрического поля и вклада поля магнитосферной конвекции в вариации электрического поля в ионосфере Земли на различных широтах во время геомагнитной бури в декабре 2006 г. 158