Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №2.

УДК 550.538.8, 550.385.37 ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОТОННЫХ СИЯНИЙ В СУБАВРОРАЛЬНОЙ ЗОНЕ С ГЕОМАГНИТНЫМИ ПУЛЬСАЦИЯМИ В ДИАПАЗОНЕ Р ^ (ОБЗОР) Т.А. Яхнина, А.Г. Яхнин Полярный геофизический институт КНЦ РАН, Апатиты Аннотация В обзоре представлены результаты изучения взаимосвязи различных форм протонных сияний в субавроральной зоне с геомагнитными пульсациями диапазона Рс1 (0.2-5.0 Гц), которые являются индикатором электромагнитных ионно-циклотронных (ЭМИЦ) волн. Показано, что каждому типу протонных сияний, обнаруженных по наблюдениям со спутника IMAGE, соответствует определенный тип геомагнитных пульсаций. Сделан вывод о том, что протонные сияния являются проекциями на ионосферу магнитосферных областей, в которых развивается ионно-циклотронная неустойчивость. Ключевые слова: геомагнитные пульсации, протонные сияния, ионно-циклотронная неустойчивость. Введение В достаточно удаленной от Земли области, где кривизна магнитного поля в экваториальной плоскости сопоставима с ларморовским радиусом вращения энергичных протонов, протоны испытывают рассеяние, и их распределение по питч-углам является изотропным. Это приводит к стабильно существующей зоне высыпаний энергичных протонов на широтах близких к широтам авроральной зоны. Ближе к Земле движение энергичных протонов является адиабатическим. Как следствие, в субавроральной зоне конус потерь не заполнен, и распределение потоков протонов анизотропно. Такое распределение частиц во внутренней магнитосфере может привести к развитию неустойчивости при взаимодействии циклотронных волн с протонами кольцевого тока и плазменного слоя. Это предполагает как генерацию электромагнитных ионно-циклотронных (ЭМИЦ) волн на частотах ниже гирочастоты протонов (а в присутствии холодной плазмосферной плазмы - ниже гирочастоты ионов гелия Не+), так и рассеяние протонов в конус потерь и, соответственно, их высыпание в атмосферу. Действительно, в работе [1] (см. также ссылки в этой работе) по данным измерений потоков частиц на низкоорбитальных спутниках NOAA внутри анизотропной зоны были выделены характерные типы локализованных протонных высыпаний, статистически коррелирующие с геомагнитными пульсациями диапазона Рс1. Пульсации диапазона Рс1, как известно, являются индикатором ЭМИЦ волн, дошедших из магнитосферы до ионосферы. Наблюдения на низкоорбитальных спутниках не позволяют получить мгновенную пространственную картину протонных высыпаний и ее временную эволюцию. Такую возможность могут предоставить наблюдения протонных сияний (свечения, вызванного высыпающимися магнитосферными протонами в процессе перезарядки и образования возбужденных атомов водорода). Результаты наблюдений со спутника IMAGE показали, что существует несколько типов протонных сияний в субавроральной области [2]. Протонные сияния в виде пятен свечения регистрируются, в основном, в утреннем и дневном секторах MLT [3]; сияния в виде дуги к экватору от протонного овала, наблюдаются на вечерней стороне [4, 5]; вспышки протонных сияний отмечаются в дневном секторе [6, 7]. Эти протонные сияния отличаются формой, размерами и геофизическими условиями, в которых они наблюдаются [2]. Данные низкоорбитальных спутников FAST, DMSP и NOAA подтвердили, что сияния вызваны высыпанием энергичных протонов. Оценка энергии частиц составила >10 кэВ, >20 кэВ, >30 кэВ для вспышек, дуг и пятен, соответственно. В частотном диапазоне Рс1 существует несколько типов пульсаций, отличающихся своими морфологическими характеристиками [8]. Морфология квазимонохроматических пульсаций Рс1 (далее для краткости мы будем называть их как «пульсации Рс1») подобна морфологии субавроральных протонных пятен. И те, и другие наблюдаются, в основном, во время восстановительной фазы магнитной бури в утреннем и дневном секторах MLT. Колебания убывающего периода (далее пульсации IPDP - intervals of pulsations of diminishing periods) как и протонные дуги регистрируются в вечернем секторе во время магнитных возмущений. 16