Структура поперечных токов в высокоширотной магнитосфере И.П. Кирпичев 1, Е.Е.Антонова 2,1, К.Г. Орлова 2 1 ИКИ РАН 2 НИИЯФ МГУ ИКИ РАН, 18.02.2009. - презентация

1 Структура поперечных токов в высокоширотной магнитосфере И.П. Кирпичев 1, Е.Е.Антонова 2,1, К.Г. Орлова 2 1 ИКИ РАН 2 НИИЯФ МГУ ИКИ РАН,

2 Линии уровня равной напряженности магнитного поля в модели Цыганенко-87. В результате сжатия солнечным ветром дневной части магнитосферы, минимумы магнитного поля на дневных силовых линиях локализованы вне плоскости экватора.

3 Возможные типы траекторий протонов ( 200 кэВ и питч-углом 90°) во внутренней магнитосфере [Delcourt and Sauvaud, 1999]. Перемещение частиц на большие широты

4 «Разрезной» кольцевой ток является продолжением обычного кольцевого тока на высокие широты и локализован на геоцентрических расстояниях от ~7 до ~10R E, примыкая к магнитопаузе в дневные часы. «Разрезной» кольцевой ток (CRC- cut ring current) [Antonova and Ganushkina, 2000]

5 Плотности поперечных токов в плоскости экватора [DeMichelis et al,1998] максимальные плотности тока - в ночные часы

6 Радиальные профили давления на геоцентрических расстояниях до 9R E AMPTE/CCE [DeMichelis et al,1998].

7 Результаты вычислений плотностей токов на дневных силовых линиях ( профиль давления из работы DeMichelis et al,1998 и модель магнитного поля Цыганенко-2001 ). Значительная часть ночных поперечных токов на геоцентрических расстояниях ~7- 10R E может быть замкнута внутри магнитосферы. Распределение давления плазмы на геоцентрических расстояниях от 9 до 10R E экстраполировалось экспоненциальной зависимостью. Интегральный дневной ток между 7.5 и 10 R E составлял ~ A.

8 5-ти спутниковый проект Themis вблизи экваториальной плоскости на дневной стороне ( THEMIS-B апогей до 15 R E ESA ионы 1 эВ – 25 кэВ Временное разрешение – 1,5 – 6 мин

9 Выбор орбит Период: июнь – октябрь 2007 Расстояния: 7 – 15 R E Отклонение от 12 MLT: ±20°

10 Методика приведения данных к геометрии стандартной магнитосферы Dst=-5 нТ Модель магнитного поля Цыганенко 2001

11 Профиль давления (суммарная статистика) расстояния от 7 до 10R E.

12 Интегральный ток A. Центр поперечного тока. Распределение плотностей поперечного тока на дневных силовых линиях в областях минимумов магнитного поля Z

13 CRC модель из 2-х колец CRC в отличии от обычного кольцевого тока возмущает не только Z-компоненту магнитного поля у Земли, но и X- компоненту. При Xeff=7.3R E, Zeff=2.7R E, (Bx) E =0.92 нТ, (B Z ) E =4.96 нТ, (что соответствует Dst=7.44 нТ) при параметрах поперечного тока в магнитоспокойных условиях из работы (Antonova et al., in press).

14 . B X и B Z - магнитное поле в центре Земли для модели 2-х наклонных колец в зависимости от угла между кольцами при токе в CRC А. Магнитовозмущенныe условия ( ток увеличивается на порядки).

15 Результаты: Измерения потоков частиц в ходе реализации проекта THEMIS позволили получить усредненный радиальный профиль давления на геоцентрических расстояниях от ~7 до ~10R E (MLT ~12). Произведено вычисление плотностей поперечных токов на дневных силовых линиях и определен интегральный ток в предположении выполнения условия магнитостатического равновесия. Показано, что в магнитосфере Земли на дневных силовых линиях на геоцентрических расстояниях от ~7 до ~10R E течет ток сравнимый с поперечным током в ночные часы на тех же расстояниях. Это подтверждает предположение о существовании высокоширотного продолжения кольцевого тока, текущего, в основном, в высоких широтах за счет дневного сжатия магнитосферы в дневные часы.

16 Распределение магнитного поля вдоль магнитной силовой линии в дневные часы. Радиальный профиль давления плазмы. Распределение плотностей токов на магнитных силовых линиях. Интегральный дневной ток на геоцентрических расстояниях от 7.5 до 10 R E. Структура токовых систем в магнитосфере.

17 Положение минимумов магнитного поля на дневных силовых линиях, вычисленные с использованием модели Цыганенко-87 (Antonova and Ganushkina [2000]). Однако было известно, что в результате сжатия солнечным ветром дневной части магнитосферы, минимумы магнитного поля на дневных силовых линиях локализованы вне плоскости экватора. При соблюдении условия магнитостатического равновесия и функциях распределения ионов близких к изотропным Существующие модели магнитного поля в магнитосфере Земли, включая последнюю версию моделей Цыганенко ( Tsyganenko and Sitnov, 2007; Sitnov and Tsyganenko, 2008), были созданы с использованием предположения, что поперечные токи внутри магнитосферы сосредоточены вблизи плоскости экватора. Поэтому в дневные часы значительные поперечные токи могут течь вне плоскости экватора. Была поставлена задача об оценке величины поперечных токов в дневные часы.