Physics of auroral phenomena : proceedings of the 35th Annual seminar, Apatity, 28 Februaru – 02 March, 2012 / [ed. board: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2012. - 187 с. : ил., табл.

“Physics o fAuroral Phenomena”, Proc. XXXVAnnual Seminar, Apatity, pp. 79 - 82, 2012 © Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2012 Polar Geophysical Institute ГЕНЕРАЦИЯ КОЛЕБАНИЙ УБЫВАЮЩЕГО ПЕРИОДА ОБЛАКОМ ДРЕЙФУЮЩИХ ЧАСТИЦ А.А. Любчич (Полярный геофизический институт, Апатиты, Россия) Аннотация. С целью изучения механизма генерации геомагнитных колебаний убывающего периода (КУП) были проведены расчеты инкремента циклотронных волн, возбуждаемых при контакте дрейфующих в долготном направлении энергичных протонов, инжектированных во время суббури, с холодной плазмосферной плазмой. Показано, что модель ионно-циклотронного взаимодействия УНЧ волн с дрейфующим протонным облаком способна объяснить основные наблюдаемые характеристики геомагнитных пульсаций КУП, такие как длительность и наклон пульсаций и их зависимость от MLT. Как оказалось, ключевыми параметрами модели являются начальная энергия инжектированных частиц и их анизотропия. Введение Колебания убывающего периода (КУП), лежащие в диапазоне пульсаций Pci, типичны для вечернего сектора магнитосферы. Отличительной чертой пульсаций этого типа является рост частоты колебаний от долей Гц до ~1 Гц в интервале 0.5 - 1 часа. Морфология КУП хорошо изучена (например, Pikkarainen, 1987 ; обзор Kangas et al., 1998 и ссылки в нем). Перечислим основные экспериментальные свойства КУП. Амплитуда пульсаций на наземной станции - 0 . 1 - 1 нТл и максимальна в вечернем секторе (15-21 LT) субаврорапьной зоны. Большинство КУП наблюдаются в интервале Кр от 2 до 5. Типичная скорость частотного дрейфа df/dt ~ 1 Гц/ч. При высокой геомагнитной активности скорость частотного дрейфа падает с ростом широты станции ( Pikkarainen, 1987). При регистрации КУП на цепочке станций время начала колебаний на данной частоте возрастает при перемещении по долготе с востока на запад. Можно сказать, что источник пульсаций движется по долготе из ночного сектора в вечерний с характерной скоростью - 2-5 °/мин. Наклон КУП на спектрограммах отчетливо уменьшается при движении с востока на запад. Частота КУП, как правило, лежит между экваториальными гирочастотами 0 + и Не+ для магнитной силовой линии, соответствующей широте станции. Генерацию КУП традиционно объясняют на основе ионно-циклотронного взаимодействия в магнитосфере Земли. В рамках таких представлений к росту частоты излучений может привести изменение во времени или пространстве многих параметров - рост величины магнитного поля, приводящий к росту ионных гирочастот, уменьшение концентрации фоновой холодной плазмы, изменение величины и анизотропии потоков энергичных частиц. Гульельми [1968] обсуждал возможность генерации КУП за счет высыпаний протонов кольцевого тока. Схема такая - появление пульсаций ведет к дрейфу энергичных протонов в конус потерь и их высыпанию, уменьшение концентрации протонов уменьшает депрессию магнитного поля в области кольцевого тока, рост магнитного поля приводит к росту частоты пульсаций. Недостаток такой схемы: магнитное поле растет внутри кольцевого тока, но уменьшается вне его, как следствие, должны наблюдаться не только пульсации убывающего, но и растущего периода, что не согласуется с данными наблюдений. Lin and Parb [1976] показали, что к росту частоты излучений может привести уменьшение плотности холодной плазмы, например, за счет приближения к Земле плазмопаузы. Здесь тоже возникают проблемы - вероятность движения плазмопаузы к Земле и от Земли одинакова, следовательно, должны равновероятно наблюдаться пульсации нисходящих и восходящих тонов. Два класса теорий связаны с движением инжектированных энергичных ионов в пространстве. Gendrin et al. [1967] и Heacock [1967] предположили что рост магнитного поля в области ионно-циклотронного взаимодействия происходит не во времени, а в пространстве - инжектированные в процессе развития суббури протоны движутся поперек силовых линий, приближаясь к Земле и попадая в область более сильного магнитного поля. Есть экспериментальные свидетельства в пользу связи КУП с таким радиальным движением источника ( Pikkarainen, 1987). Троицкая и др. [1968] оценили величину поперечного электрического поля, способного вызвать требуемую скорость радиального дрейфа. Однако, существующее в хвосте магнитосферы поперечное электрическое поле не вызывает требуемого радиального дрейфа в вечернем секторе, где как раз обычно регистрируются КУП. Остается предположить, что в log Е [keV] Рис.1. Спектр фоновых и инжектированных энергичных протонов