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 Phenomena”, Proc. XL Annual Seminar, Apatity, pp. 66-73, 2017 © Polar Geophysical Institute, 2017 Polar Geophysical Institute ПРОТОННЫЕ СИЯНИЯ К ЭКВАТОРУ ОТ АВРОРАЛЬНОГО ОВАЛА КАК ПРОЯВЛЕНИЕ ИОННО-ЦИКЛОТРОННОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В МАГНИТОСФЕРЕ ЗЕМЛИ (КРАТКИЙ ОБЗОР) А.Г. Яхнин1, Т.А. Яхнина1, Н.В. Семенова1, Т.А. Попова1, А.Г. Демехов1’2 1Полярный геофизический институт, Апатиты 2Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород Аннотация. Представлен краткий обзор различных форм протонных сияний к экватору от аврорального овала. Эти сияния вызваны высыпаниями энергичных протонов из земной магнитосферы при развитии ионно­ циклотронной неустойчивости. Кроме описанных ранее форм сияний (пятен, дуг на вечерней стороне, дневных вспышек) представлен новый вид - долгоживущие протонные сияния на дневной стороне. Приведена схема взаимосвязи различных протонных сияний к экватору от овала с распределением холодной плазмосферной плазмы. Одним из важнейших результатов миссии космического аппарата IMAGE является обнаружение с помощью прибора FUV (Far UltraVioIet imager) различных форм протонных сияний, которые представляют собой излучение возбужденных атомов водорода, образовавшихся в результате процесса обмена зарядом между высыпающимися энергичными (10-100 кэВ) протонами и атмосферными молекулами [Frey, 2007]. Сам «протонный» овал является проекцией зоны изотропных потоков энергичных протонов в магнитосфере, а его экваториальная граница - проекцией границы изотропии потоков [Blockx et al., 2005]. Особый интерес представляют протонные сияния, наблюдаемые к экватору от овала, которые вызваны высыпанием протонов из зоны, где обычно потоки захваченных частиц существенно больше, чем высыпающихся. Высыпания из этой области магнитосферы связаны с рассеянием частиц при взаимодействии с волнами. Связь электромагнитных ионно-циклотронных (ЭМИЦ) волн и высыпаний протонов была показана ранее по данным низкоорбитальных спутников [Soraas et al., 1980; Yahnina et al., 2003; Safargaleev et al., 2002]. Преимущество наблюдений протонных сияний с высоко-апогейного спутника состоит в том, что они позволяют видеть двумерную картину высыпаний протонов на уровне ионосферы, контролировать их динамику и, соответственно, осуществлять мониторинг развития ионно-циклотронной неустойчивости в магнитосфере. За время после первого обзора [Frey, 2007], обобщающего результаты миссии IMAGE, опубликовано большое количество работ, о связи протонных сияний с развитием ионно-циклотронной неустойчивости в магнитосфере Земли, что делает актуальным их систематизацию. Этому и посвящен данный краткий обзор. 2. Различные формы протонных сияний и ЭМИЦ волны В обзоре [Frey, 2007] на основе наблюдений со спутника IMAGE выделены три характерных вида протонных сияний к экватору от овала: долгоживущие пятна, вращающиеся вместе с Землей приблизительно вдоль одной широты [Frey et al., 2004], относительно малоподвижные дуги на вечерней стороне со временем жизни около часа [Immel et al., 2002], и короткоживущие (-1-10 минут) вспышки на дневной стороне [Zhang et al., 2002; Hubert et al., 2003]. Пятна протонного свечения связаны с геомагнитными квазимонохроматическими пульсациями Pci [Yahnin etal., 2007]. Эти пульсации известны как наземный индикатор ЭМИЦ волн, которые генерируются в экваториальной околоземной магнитосфере в результате развития ионно-циклотронной (ИЦ) неустойчивости [например, Kangas et a l, 1998]. Индикатором ЭМИЦ волн являются также другие геомагнитные пульсации диапазона Pci (0.2-5 Гц), например, колебания убывающего периода (КУП или IPDP) и так называемые всплески Pci (или всплески гидромагнитных эмиссий) [Fukunishi et al., 1981]. В дальнейшем, Yahnin et al. [2009] показали, что протонные сияния в форме дуг на вечерней стороне связаны с пульсациями IPDP. Yahnina et al. [2008] и Zhang et al. [2008] привели примеры связи вспышек протонных сияний на дневной стороне со всплесками пульсаций Pel и ЭМИЦ волнами в магнитосфере. Вспышки протонного сияния наблюдаются в связи с резкими усилениями давления солнечного ветра и, соответственно, со сжатием магнитосферы [Hubert et al., 2003; Fusilier et al., 2004; Попова и др., 2010]. Было показано [Попова и др., 2010], что геомагнитные пульсации в диапазоне Pel всегда наблюдаются на субавроральной наземной станции, если она располагается в долготном секторе вспышки протонного сияния, которая развивается на дневной стороне. 1. Введение 66