РЕЗОНАНСНОЕ УСКОРЕНИЕ ЧАСТИЦ В ХВОСТЕ МАГНИТОСФЕРЫ Артемьев А.В., Луценко В.Н., Петрукович А.А., Зелёный Л.М. ИКИ РАН. - презентация

1 РЕЗОНАНСНОЕ УСКОРЕНИЕ ЧАСТИЦ В ХВОСТЕ МАГНИТОСФЕРЫ Артемьев А.В., Луценко В.Н., Петрукович А.А., Зелёный Л.М. ИКИ РАН

2 Runov et al., 2009 Apatenkov et al., 2007 x Bz front 0 x Ey 0 Electric field y Direction of front propagation Sergeev et al., 2009 Фронты диполяризации themis cluster

3 Interball-tail Ионы с энергиями < 25кэВ Магнитное поле AnGeo 1997 Частицы высоких энергий Космические Исследования 1998

4 Наблюдения фронтов диполизации

5 Ускоренные частицы ~200 кэВ ~100 кэВ

6 Механизм ускорения Оценка электрического поля даёт: Ey~5 mV/m На частицы, движущиеся вместе с фронтом, действует электрическое поле E y Скорость фронтаВеличина фонового магнитного поля Частицы ускоряются вдоль фронта Время, необходимое иону, что бы набрать энергию ~150кэВ T~10 c Эффект захвата частиц

7 Динамика частицы в поле электромагнитной волны z x y B 0 +B z EyEy The wave propagates along x-axis B 0 - the uniform magnetic field B z - the magnetic field of the wave E y - the electric field of the wave This system can be written in the form of a Hamiltonian system with 1.5 degrees of freedom ( Chirikov et al. 1991, Neishtadt et al )

8 Capture into resonance Condition of existing of magnetic field null Phase portrait The area A surrounded by the trajectory is an adiabatic invariant: its value is approximately conserved in the evolution Numerical modeling of ion capture into resonance with wave Area under separatrix Neishtadt et al. 2009

9 Сопоставление теории и наблюдений Ускорение частиц вдоль фронта приводит к связи масштабов фронта вдоль направления Утро-Вечер R y и величины энергии Распределение значений электрического поля Распределение значений энергии ускоренных частиц

10 Пространственные масштабы фронта диполяризации Распределение величин масштабов фронта диполяризации Среднее значение ширины фронта диполяризации для статистики из 125 случаев наблюдения

11 Interball-Geotail Оценка масштаба, основанная на измеряемой энергии Оценка масштаба, основанная на измеряемой энергии

12 Роль токов ускоренных частиц Ток частиц, ускоряемых вдоль фронта диполяризации Ток частиц, поддерживающий перепада магнитного поля на фронте Плотность фоновой плазмы вероятность захвата электронов P e и вероятность захвата протонов P p P e ~ P p P e

13 Выводы: На фронтах диполизации наблюдаются группы частиц(ионов) больших энергий (~100keV) В качестве механизма ускорения частиц можно рассматривать ускорение захваченных ионов полем E y ~v p B z Сопоставление энергий ускоренных частиц и значений электрического поля E y ~v p B z позволило оценить масштаб фронта диполяризации: R y [2.5, 10]R E и ~6R E

14 Фронты диполяризации в моделировании и наблюдениях (Ситнов, Сергеев, Рунов) Эффекты ускорения частиц (Темис, Кластер) Данные интербола (прибор ДОК, прибор КОРАЛ, магнитное поле) Примеры данных интербала (магнитное поле, спектрограммы КОРАЛА, потоки электронов от времени) Данные ДОКа (отдельные случаи) Оценки электрического поля и оценки времени ускорения -> эффект захвата Теория захвата в ЭМ волну и ускорения частиц Оценки масштабов фронтов диполяризации (статистика) Выводы

15 Ускоренные частицы