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 ofAuroral Phenomena", Proc. XXXIVAnnual Seminar, Apatity, pp. 61 - 68 2011 © Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2011 Polar Geophysical Institute ШИРОКОПОЛОСНАЯ ULF-ELF ТУРБУЛЕНТНОСТЬ В МАГНИТОСФЕРНО-ИОНОСФЕРНОЙ СИСТЕМЕ ВЫСОКИХ ШИРОТ: ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ТЕОРИИ И.В. Головчанская (Полярный геофизический институт, Апатиты, Россия) 1. Введение Широкополосные флуктуации электрических и магнитных полей в верхней ионосфере и нижней магнитосфере Земли постоянно регистрируются ракетами, спутниками и радарами в авроральной зоне (с меньшими амплитудами - в полярной шапке), рис.1. В системе отсчёта низковысотных спутников им соответствует диапазон частот от 0.01 Гц до 1 кГц (в некоторых событиях до 3-4 кГц), поэтому первоначально они были названы широкополосной ULF-ELF турбулентностью (broadband ULF-ELF turbulence). По мере осознания того, что, по крайней мере, низкие частоты этого диапазона появляются в спектрах полей за счёт эффекта Допплера при пересечении спутником пространственных структур продольных токов, возмущения стали называть альвеновской турбулентностью, связывая их преимущественно с дисперсионными альвеновскими модами. Рис. 1. Событие альвеновской турбулентности, наблюдаемое спутником Dynamics Explorer 2 (DE-2) 12 ноября 1981 г. в утренней авроральной зоне, полярной шапке и вечерней авроральной зоне при среднечасовых Bz ММП = -8.0 нТ, By ММП = 8.2 нТ. Ех - меридиональная компонента электрического поля, By - зональная компонента магнитного поля, измеренные с частотой дискретизации 16 с . Штриховыми линиями отмечены границы авроральной зоны и полярной шапки, определённые из e-t спектрограмм высыпающихся частиц по измерениям инструмента LAPI на DE-2. На вставке показаны значения потока Пойнтинга S P , связанного с электрическими и магнитными полями 8ЕХ , 5 В у в полярной шапке на масштабах < 128 км; д Р >0 соответствует потоку из магнитосферы в ионосферу; [Golovchanskaya and Kozelov, 2010]. Область высот, где турбулентность была уверенно идентифицирована по данным многочисленных низковысотных спутников, а также спутников Dynamics Explorer 1, Viking, Polar, Cluster и других, простирается от ~ 300 км до 5-6 Re, а, возможно, и несколько дальше. В этой области плазменный параметр Р « 1, то есть физика контролируется присутствием сильного внешнего магнитного поля В0. Широкополосные низкочастотные возмущения в магнитосферно-ионосферной системе высоких широт - явление, наблюдаемое столь же регулярно, сколь магнитосферная конвекция или биркеландовские токи. Они регистрируются в широком диапазоне условий в солнечном ветре и межпланетном магнитном поле (ММП), при любом угле наклона земного диполя, во всех секторах MLT, а также при любом уровне геомагнитной возмущенности, однако, по сравнению с конвекцией и продольными токами, изучены значительно хуже. Отчасти это связано с высокими требованиями, предъявляемыми к аппаратуре, регистрирующей BBELF турбулентность. В первую очередь, это касается динамического диапазона, а также разрешения и чувствительности измерительных приборов. Кроме того, область высот верхней ионосферы и нижней магнитосферы, где наблюдается широкополосная турбулентность, до последнего времени не исследовалась системами спутников (типа Cluster или THEMIS). Интерпретация же данных одиночных спутников связана с известными трудностями при необходимости различать временные и пространственные вариации. 500 г •юоо UT 02:24 02:27 02:30 11 65.19 74.26 92.70 MLT 8:К 8У15 10:10 02:33 02:36 02:39 "* * * 75.93 65,63 НЯЗ 17:3-1 18:24 61