Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 83860 10.12737/szf-104202408 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Estimating the average energy of auroral electrons from 427.8 nm emission intensity measurements Оценка средней энергии потока авроральных электронов по измерению интенсивности излучения эмиссии λ427.8 нм Дашкевич Жанна Владимировна Dashkevich Zhanna Vladimirovna zhanna@pgia.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Иванов Владимир Евгеньевич Ivanov Vladimir Evgenievich ivanov@pgia.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Полярный геофизический институт Апатиты Россия Polar Geophysical Institute Apatity Russian Federation Полярный геофизический институт РАН Апатиты Россия Polar Geophysical Institute, RAS Apatity Russian Federation 18 12 2024 18 12 2024 10 4 72 78 05 06 2024 02 09 2024 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/83860/view

Предложена методика оценки средней энергии потока высыпающихся электронов по измерению интенсивности эмиссии λ427.8 нм. В основу методики положены экспериментальная зависимость отношения интенсивностей эмиссий λ630.0 и λ427.8 нм от интенсивности эмиссии λ427.8 нм и результаты модельных расчетов зависимости средней энергии потока авроральных электронов от I₆₃₀.₀/I₄₂₇.₈. Приведены численные оценки влияния на данную зависимость трех факторов: формы энергетического спектра авроральных электронов, содержания атомарного кислорода нейтральной атмосферы и концентрации окиси азота NO. Рассчитана зависимость средней энергии потока авроральных электронов от интенсивности эмиссии λ427.8 нм, и представлена ее аналитическая аппроксимация.

We propose a method for estimating average energy of precipitating electrons from 427.8 nm emission intensity measurements. This method is based on the experimental dependence of the ratio of λ630.0 and λ427.8 nm emission intensities on the λ427.8 emission intensity and model calculations of the dependence of the average auroral electron energy on the I₆₃₀.₀/I₄₂₇.₈ ratio. We present numerical estimates of the influence of three factors on this dependence: the shape of the auroral electron energy spectrum, the atomic oxygen concentration, and the NO concentration. The dependence of the average energy of the auroral electron flux on the 427.8 nm emission intensity is obtained and its analytical approximation is presented.

 полярные сияния диагностика средняя энергия электронные высыпания интенсивность эмиссии 427.8 нм 630.0 нм auroras diagnostics average energy electron precipitation emission intensity 427.8 nm 630.0 nm

Дашкевич Ж.В., Иванов В.Е. Оценка концентрации NO в области полярных сияний по интенсивностям эмиссий 391.4, 557.7 и 630.0 нм. Космические исследования. 2017. Т. 55, № 5. С. 337–341. DOI: 10.7868/S0023420617050028. Cristensen A.B., Lyons L.R., Hecht J.H., Sivjee G., Meer R.R., Strickland D.J., et al. Magnetic field-aligned electric field acceleration and characteristics of the optical aurora. J. Geophys. Res. 1987, vol. 92, no. 6, pp. 6163–6167. DOI: 10.1029/JA092iA06p06163. Дашкевич Ж.В., Иванов В.Е. Оценка содержания окиси азота в полярных сияниях по данным наземных фотометрических наблюдений. Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 1. С. 77–81. DOI: 10.12737/szf-51201908. Dashkevich Zh.V., Ivanov V.E. Estimate of the NO concentration in the auroral region based on emission intensities of 391.4, 557.7, and 630.0 nm.Cosmic Res. 2017, vol. 55, no. 5, pp. 318–322. DOI: 10.1134/S0010952517050045. Дашкевич Ж.В., Зверев В.Л., Иванов В.Е. Отношение интенсивностей эмиссий I630.0/I427.8 и I557.7/I427.8 в полярных сияниях. Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46, № 3. С. 385–389. Dashkevich Zh.V., Ivanov V.E. Estimated nitric oxygen density in auroras from ground-based photometric data. Solar-Terr. Phys. 2019, vol. 5, no. 1, pp. 58–61. DOI: 10.12737/stp-51201908. Дашкевич Ж.В., Иванов В.Е., Сергиенко Т.И., Козелов Б.В. Физико-химическая модель авроральной ионосферы. Космические исследования. 2017. Т. 55, № 2. С. 94106. DOI: 10.7868/S0023420617020029. Dashkevich Z.V., Sergienko T.I., Ivanov V.I. The Lyman-Birge-Hopfield bands in aurora. Planet. Space Sci. 1993, vol. 41, no. 1, pp. 81–87. Иванов В.Е., Козелов Б.В. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2001. 260 с. Dashkevich Zh.V., Zverev V.L., Ivanov V.E. Ratios of I630.0/I427.8 and I557.7/I427.8 emission intensities in auroras. Geomagnetism and Aeronomy. 2006, vol. 46, no. 3, pp. 366–370. DOI: 10.1134/S001679320603011X. Christensen A.B., Lyons L.R., Hecht J.H., et al. Magnetic field-aligned electric field acceleration and characteristics of the optical aurora. J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92, no. 6. P. 6163–6167. DOI: 10.1029/JA092iA06p06163. Dashkevich Zh.V., Ivanov V.E., Sergienko T.I., Kozelov B.V. Physicochemical model of the auroral ionosphere. Cosmic Res. 2017, vol. 55, pp. 88–100. DOI: 10.1134/S0010952517020022. Dashkevich Z.V., Sergienko T.I., Ivanov V.I. The Lyman-Birge-Hopfield bands in aurora. Planet. Space Sci. 1993. Vol. 41, no. 1. P. 81–87. Eather R.H., Mende S.B. Systematics in auroral energy spectra. J. Geophys. Res. 1972, vol. 77, no.4, pp.660–673. DOI: 10.1029/JA077i004p00660. Eather R.H., Mende S.B. Systematics in auroral energy spectra. J. Geophys. Res. 1972. Vol. 77, no. 4. P. 660–673. DOI: 10.1029/JA077i004p00660. Gattinger R.L., Vallance Jones A. The intensity ratios of auroral emission features. Ann. Geophys. 1972, vol. 28, no.1, pp. 91–97. Gattinger R.L., Vallance Jones A. The intensity ratios of auroral emission features. Ann. Geophys. 1972. Vol. 28, no. 1. P. 91–97. Gattinger R.L., Llewellyn E.J., Vallance Jones A. On I(5577A) and I(7620A) auroral emissions and atomic oxygen densities. Ann. Geophys. 1996, vol. 14, no. 7, pp. 687–698. DOI: 10.1007/s00585-996-0687-1. Gattinger R.L., Llewellyn E.J., Vallance Jones A. On I(5577A) and I(7620A) auroral emissions and atomic oxygen densities. Ann. Geophys. 1996. Vol. 14, no. 7. P. 687–698. DOI: 10.1007/s00585-996-0687-1. Germany G.A., Torr M.R., Richards P.G., Torr D.G. The dependence of modeled OI 1356 and N2 LBH auroral emissions on the neutral atmosphere. J. Geophys. Res. 1990, vol. 95, no.A6, pp. 7725–7733. DOI: 10.1029/JA095iA06p07725. Germany G.A., Torr M.R., Richards P.G., Torr D.G. The dependence of modeled OI 1356 and N2 LBH auroral emissions on the neutral atmosphere. J. Geophys. Res. 1990. Vol. 95. no. А6. P. 7725–7733. DOI: 10.1029/JA095iA06p07725. Ivanov V.E., Kozelov B.V. Transport of Electron and Proton-Hydrogen Atom Fluxes in the Earth Atmosphere. Apatity, Kola Science Center RAS, 2001, 260 p. Rees M.H., Luckey D. Auroral electron energy derived from ratio of spectroscopic emission. 1. Model computations. J. Geophys. Res. 1974. Vol. 79, no. 34. P. 5181–5186. DOI: 10.1029/JA079i034p05181. Rees M.H., Luckey D. Auroral electron energy derived from ratio of spectroscopic emission. 1. Model computations. J. Geophys. Res. 1974, vol. 79, no. 34, pp. 5181–5186. DOI: 10.1029/JA079i034p05181. Sergienko T.I., Ivanov V.E. A new approach to calculate the excitation of atmospheric gases by auroral electron impact. Ann. Geophys. 1993. Vol. 11, no. 8. P. 717–724. Sergienko T.I., Ivanov V.E. A new approach to calculate the excitation of atmospheric gases by auroral electron impact. Ann. Geophys. 1993, vol. 11, no. 8, pp. 717–724. Sharp W.E., Rees M.N., Stewart A.I. Coordinated rocket and satellite measurements of on auroral event. 2. The rocket observations and analysis. J. Geophys. Res. 1979. Vol. 84, no. А5. P. 1977–1984. DOI: 10.1029/JA084iA05p01977. Sharp W.E., Rees M.N., Stewart A.I. Coordinated rocket and satellite measurements of on auroral event. 2. The rocket observations and analysis. J. Geophys. Res. 1979, vol. 84, no. A5, pp. 1977-1984. DOI: 10.1029/JA084iA05p01977. Shepherd G.G., Gerdjikova M.J. Thermospheric atomic oxygen concentrations inferred from the auroral I(5577)/I(4278) emission rate ratio. Planet. Space Sci. 1988. Vol. 36. P. 893–895. DOI: 10.1016/0032-0633(88)90096-7. Shepherd G.G., Gerdjikova M.J. Thermospheric atomic oxygen concentrations inferred from the auroral I(5577)/I(4278) emission rate ratio. Planet. Space Sci. 1988, vol. 36, pp. 893–895. DOI: 10.1016/0032-0633(88)90096-7. Swider W., Narcisi R.S. Auroral E-region: ion composition and nitric oxide. Planet. Space Sci. 1977. Vol. 25, no. 2. P. 103–116. DOI: 10.1016/0032-0633(77)90014-9. Swider W., Narcisi R.S. Auroral E-region: ion composition and nitric oxide. Planet. Space Sci. 1977, vol. 25, no. 2, pp. 103–116. DOI: 10.1016/0032-0633(77)90014-9. Vallance Jones A., Gattinger R.L., Shin P., et al. Optical and radar characterization of a short-lived auroral event at hight latitude. J. Geophys. Res. 1987. Vol. no. A5. P. 4575–4589. Vallance Jones A., Gattinger R.L., Shin P., Meriwether J.W., Wickwar V.B., Kelly J. Optical and radar characterization of a short-lived auroral event at highlatitude. J. Geophys. Res. 1987, vol. 92, no. A5, pp. 4575–4589. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V. Auroral precipitation model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. Vol. 102. P. 157–171. DOI: 10.1016/j.jastp.2013.05.00. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V. Auroral precipitation model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013, vol. 102, pp. 157–171. DOI: 10.1016/j.jastp.2013.05.007.