Изменения давления и энтропии во время диполяризации в области r=6-12 R E С. Дубягин, В.А. Сергеев, С. Апатенков, (Санкт-Петербургский Государственный Университет) V. Angelopoulos (UCLA, USA), R. Nakamura, (IWF, Austria) J. McFadden, D. Larson, J. Bonnell (SSL, UCB, USA)

-должна сохранятся для данной плазменной трубки вдоль траектории конвекции. Удельная энтропия: Если число частиц в силовой трубке неизменно N=const Однако известно, что в среднем, S убывает к Земле. Было показано, что плазменная трубка с пониженной энтропией не может находится в равновесии, а начнет двигаться к Земле, пока не достигнет области равной энтропии. Такие трубки получили название плазменных «пузырей» (bubbles) Pontius and Wolf 1990, Birn et al, 2004

Диполяризация и токовый клин (SCW) механизм? CD или NENL: (торможение быстрых потоков (BBF))? (Lui, 1996; Baker et al., 1996; Shiokawa et al., 1998 etc) Быстрые потоки - плазменные «пузыри» (bubbles) Почему важна энтропия S? -Возможность предсказания глубины плазменных инжекций. Вопрос: Могут ли плазменные «пузыри» вызвать диполяризацию ? Соответствуют ли наблюдения этой модели ? Система 5 спутников THEMIS позволяет пронаблюдать большое число диполяризаций в центре плазменного слоя и набрать достаточную статистику для исследования этих вопросов.

T0T0 T 0D T DIP Критерии отбора событий: Близость к нейтральному слою r = 6-12 R E MLT= h Δt < 20 мин. Трудности исследования pconst вдоль силовой трубки Анизотропия давления Нарушения условия вмороженности (дрейфы) «турбулентность» во время диполяризации Нет удобной модели магнитного поля токового клина

Характеристики отобранных событий

Коррекция на смещение спутника за время диполяризации В подавляющем большинстве событий r DIP /r 0 >1 Измерения давления на спутниках THEMIS: ESA: ионы, электроны кэВ SST: ионы 30 кэВ – 6 Мэв

Изменения плазменного давления после диполяризации

Методы оценки энтропии: 1.С помощью моделей магнитного поля: 0 = T96 (Dst & B IMF – наблюдаемые) P d и наклон хвоста магнитосферы - свободные параметры DIP = (a) – аналогично 0 (б) – 0 + ΔB Z добавка описывающая поле токового клина 2.Полуэмпирическая формула (Wolf et al., 2006, JGR) В основе, самосогласованная аналитическая модель INPUT : r=(X+Y) ½ и p, B r, B Z, - наблюдаемые. OUTPUT: S и V в нейтральном слое. 3. Оценка локальной энтропии из плазменных измерений на зондах THEMIS

Изменения энтропии рассчитанной по моделям

Изменения энтропии рассчитанной по формуле Wolf et al 2006 и, по локальным измерениям

Изменения содержания частиц в силовой трубке

Предварительная фаза диполяризации T0T0 T 0D

Результаты исследования диполяризации в области r =6-12 R E Можно выделить две фазы диполяризации: 1) адиабатическое/ламинарное сжатие перед распространяющимся фронтом диполяризации. 2) Появление плазменных трубок с пониженным значением pV γ. Количество частиц в трубке с единичным магнитным потоком после диполяризации снижено на ~40% по сравнению с невозмущенным значением. Процесс приводящий к снижению pV γ локализован вне области r =12R E В среднем, после диполяризации плазменное давление меняется незначительно (

Интерпретация результатов Вывод: Полученные экспериментальные результаты согласуются с теорией плазменных «пузырей» (bubbles)