• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Статья

Влияние рекуррентных высокоскоростных потоков солнечного ветра на формирование структуры энергетических спектров электронов на геостационарной орбите

Безродных И. П., Морозова Е. И., Петрукович А. А., Будяк М. Н., Кожухов М. В., Семенов В. Т.

Получены и проанализированы количественные оценки влияния скорости и плотности солнечного ветра на структуру энергетических спектров потоков электронов внешнего радиационного пояса (ВРПЗ), сформированные в 2007 г. при воздействии отдельных достаточно изолированных высокоскоростных потоков солнечного ветра (СВ). В 2007 г. было зарегистрировано 29 возрастаний потоков электронов, в которых наблюдались потоки релятивистских электронов ~ 2 МэВ. В работе использованы данные спутника LANL – GEO (диапазон энергии электронов 24,1 – 2000 кэВ) и база данных OMNI для параметров СВ. Для анализа в качествепараметра использовалась плотность плазмы на переднем фронте высокоскоростного потока СВ. Для каждого из 29 возрастаний потоков электронов исследуется зависимость максимальных дифференциальных потоков электронов раздельно от скорости и плотности СВ. Для трёх диапазонов плотности СВ 4 – 6, 6 – 12 и 13 – 21 см-3 исследована зависимость потоков электронов от скорости СВ и для трёх диапазонов скорости СВ 400 – 535, 535 – 602 и 602 – 668 км/с исследована зависимость потоков электронов от

плотности плазмы СВ. На основе статистического анализа были выделены три энергетических диапазона энергий электронов: < 100 кэВ, 100 – 500 кэВ и релятивистские электроны (> 625 кэВ), для которых регистрируются значительные отличия динамики потоков при изменении скорости и плотности СВ. В частности показано, что потоки электронов ~ 100 – 500 кэВ (зародышевые частицы) практически не зависят от вариаций скорости и плотности СВ. Эта область энергий резко ограничена сверху энергией электронов ~ 500 кэВ. Электроны 100 – 500 кэВ ускоряются вне GEO в среднем до энергий 500 кэВ и формируют внешний источник для GEO. По нашим данным, резкий переход от практической независимости потоков электронов от параметров СВ к значительным вариациям потоков электронов > 625 кэВ, зависящих от скорости и плотности СВ, наблюдается при энергии электронов ~ 500 кэВ. Эта величина фактически определяет нижний порог локального резонансного ускорения зародышевых электронов ультранизкочастотными волнами (ULF-волнами) на L ~ 5 до релятивистских энергий (L – параметр Мак-Илвейна, например, магнитная оболочка L = 6 удалена в плоскости геомагнитного экватора от центра Земли на 6Rз, где Rз – радиус Земли). Наши результаты, основанные на исследовании зависимости динамики потоков электронов ВРПЗ от скорости и плотности плазмы СВ, находят подтверждение в целом ряде исследований динамики фазовой плотности потоков электронов ВРПЗ. При анализе энергетических спектров электронов были получены количественные оценки влияния скорости и плотности СВ на формирование потоков релятивистских электронов ВРПЗ. Были получены следующие результаты: 1) уменьшение потока электронов при увеличении плотности плазмы СВ для постоянной скорости СВ; 2) возрастание влияния плотности при увеличении скорости СВ, эффект регистрируется при скорости ≤ 650 км/с.; 3) при скорости СВ > 660 км/с и плотности плазмы СВ > 8 см3 потоки энергичных электронов на геостационарной орбите практически не зависят от плотности СВ. Полученные результаты отражают сложный баланс процессов ускорения и потерь, возникающих при резонансном взаимодействии электронов с ультранизкочастотными (ULF) и ионно-циклотронными (EMIC) волнами. При увеличении плотности плазмы СВ значительно повышается мощност EMIC-волн, которые, в основном, определяют скорость питч-угловой диффузии электронов в конус потерь, которая максимальна для релятивистских электронов.