Physics of auroral phenomena : proceedings of the 40th annual seminar, Apatity, 13-17 March, 2017 / [ed. board: N. V. Semenova, A. G. Yahnin]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2017. - 143 с. : ил., табл.

“Physics o f Auroral Phenom ena", Proc. XL Annual Seminar, Apatity, pp. 42-45, 2017 © Polar Geophysical Institute, 2017 Polar Geophysical Institute СТРУКТУРЫ ДИСПЕРСИОННЫХ АЛЬВЕНОВСКИХ волн В НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ М.А. Волков Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск, Россия, e-mail: volkovma@mstu.edu.ru А ннотация Изучены особенности распространения «косых» или дисперсионных альвеновских волн в неоднородной холодной плазме. Рассматривается плазма неоднородная поперек магнитных силовых линий в направлении север-юг и однородная в долготном направлении. Исследованы области прозрачности для этих волн в различных частотных диапазонах. Оценены масштабы поперечных структур «косых» альвеновских волн на уровне ионосферы. 1. Введение В работе получено решение для дисперсионной альвеновской волны в неоднородной магнитосферной холодной плазме. Эти волны играют важную роль в механизме формирования авроральных структур [Волков, 2016, Chaston et al., 1999, Lysak and Song, 2003]. Дисперсионная альвеновская волна имеет компоненту электрического поля, направленную вдоль магнитного поля Земли, и поперечную компоненту электрического поля. Продольная компонента электрического поля может ускорять магнитосферные электроны, которые затем высыпаются в ионосферу. Такие волны вызывают ускорение электронов в достаточно широком диапазоне энергий, которое наблюдается над некоторыми авроральными структурами [Johnstone and Winningham, 1982; McFadden et al., 1999]. Ускорение электронов происходит на высотах нескольких радиусов Земли, где концентрация магнитосферных частиц резко падает. Такое резкое уменьшение концентрации наблюдается над авроральным овалом в вечерние и полуночные часы. Данная область в магнитосфере называется авроральной полостью [Calvert, 1981; Delory etal., 1998; Ergun etal., 1998]. Концентрация плазмы в этой области изменяется не только с высотой, но и с пшротой, поперек авроральной области. В работе рассматривается только поперечная магнитному полю неоднородность магнитосферной плазмы. Рисунок 1. Авроральная полость. Density- концентрация электронов в см'3, LAT-магнитная широта, DISTANCE- расстояние от центра Земли в радиусах Земли R e . ( 2 3 4 geocentric distance (Яе) 2. Описание ионосферы и магнитосферы Ионосферу будем считать тонким (в сравнении с продольной длиной «инерционной» волны) идеально проводящим слоем. Используем прямоугольную систему координат, ось у направим на запад ось х к - югу, ось z - вниз, вдоль магнитного поля (Северное полушарие). Будем рассматривать двумерные возмущения, зависящие от х и z, т.е. 5/5у=0. Граничное условие для волны в ионосфере: для магнитного поля коэффициент отражения R= 1. Мапштосферная плазма состоит только из холодных ионов и электронов. Электроны переносят ток вдоль магнитных силовых линий. Возмущением концентрации плазмы пренебрегаем. Считаем, что концентрация магнитосферной плазмы однородна по высоте и меняется только поперек магнитного поля в направлении х. Продольное электрическое поле Ег определяется из уравнения движения электронов вдоль магнитного поля, полагая магнитный момент электронов равным нулю: medv/dt = ~eEz (1) 42