Москва, Россия
УДК 53 Физика
Ультранизкочастотные электромагнитные волны Рс1 (диапазон частот 0.2–5 Гц), известные также как ожерелья жемчужин (pearl necklace), представляют собой уникальное явление в физике околоземного космического пространства. Многие свойства жемчужин остаются загадкой, несмотря на исследования выдающихся космофизиков на протяжении более полувека. В предлагаемом обзоре мы кратко изложим основные положения так называемой стандартной модели, которая широко используется для интерпретации Рс1. Далее мы сосредоточим внимание на критике стандартной модели и выявлении открытых проблем теории Рс1. Общий вывод состоит в том, что необходима разработка новых идей вне рамок стандартной модели для понимания процессов возбуждения и распространения волн Рс1 в магнитосфере Земли.
ультранизкочастотные электромагнитные волны, радиационный пояс, ионно-циклотронный резонатор, режим самовозбуждения
1. Андронов А.А., Фабрикант А.Л. Затухание Ландау, ветровые волны и свисток // Нелинейные волны. М.: Наука, 1979. С. 68-104.
2. Беспалов П.А., Трахтенгерц В.Ю. Альвеновские мазеры. Горький: ИПФ АН СССР, 1986. 190 с.
3. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967. 684 с.
4. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1962. 1100 с.
5. Гульельми А.В. Циклотронная неустойчивость внешнего радиационного пояса Земли в режиме автомодуляции нарастающих волн // Письма в ЖЭТФ. 1971. Т. 13, № 2. С. 85-88.
6. Гульельми А.В. МГД-волны в околоземной плазме. М.: Наука, 1979. 139 с.
7. Гульельми А.В. Ультранизкочастотные электромагнитные волны в коре и магнитосфере Земли // УФН. 2007. Т. 177, № 12. С. 1257-1276.
8. Гульельми А.В. Нелинейность геоэлектромагнитных волн // Геофизические исследования. 2008. Т. 9, № 3. С. 16-24.
9. Гульельми А.В., Потапов А.С. Влияние тяжелых ионов на спектр колебаний магнитосферы // Космические исследования. 2012. Т. 50, № 4. С. 283-291.
10. Гульельми А.В., Троицкая В.А. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы. М.: Наука, 1973. 208 с.
11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Изд. 4-е, стереотипное. М.: Наука, 1988. 736 с.
12. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979. 528 с.
13. Некрасов А.К., Фейгин Ф.З. Пондеромоторная сила ионно-циклотронных волн в частотном диапазоне Pс1 с магнитозвуковой дисперсией // Физика Земли. 2018. № 5. C. 81-88.
14. Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы. М.: Наука, 1980. 299 с.
15. Тагиров В.Р., Трахтенгерц В.Ю., Черноус С.А. О происхождении пульсирующих авроральных пятен // Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т. 26, № 4. С. 600-604.
16. Трахтенгерц В.Ю., Демехов А.Г. Космические циклотронные мазеры // Природа. 2002. № 4. С. 25-31.
17. Трахтенгерц В.Ю., Тагиров В.Р., Черноус С.А. Проточный циклотронный мазер и импульсные ОНЧ-излучения // Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т. 26, № 1. С. 99-106.
18. Троицкая В.А. Классификация быстрых вариаций магнитного поля и земных токов // Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4, № 3. С. 615-616.
19. Фейгин Ф.З., Якименко В.Л. Механизм генерации и развитие «жемчужин» при циклотронной неустойчивости внешней протонной зоны // Геомагнетизм и аэрономия. 1969. Т. 9, № 4. С. 700-705.
20. Фейгин Ф.З., Якименко В.Л. О тонкой структуре микропульсаций типа Рс1 // Геомагнетизм и аэрономия. 1970. Т. 10, № 3. С. 558-560.
21. Cornwall J.M. Cyclotron instabilities and electromagnetic emission in the ultralow frequency and very low frequency ranges // J. Geophys. Res. 1965. V. 70. P. 61-69.
22. Demekhov A.G. Recent progress in understanding Pc1 pearl formation // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1609-1622. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.01.014.
23. Feygin F.Z., Kurchashov Yu.P. A quasilinear dynamics of Pc1 geomagnetic pulsations (Pearls) // J. of Geomagnetism and Geoelectricity. 1975. V. 26. P. 539-548.
24. Guglielmi A.V., Pokhotelov O.A. Geoelectromagnetic Waves. IOP Publ. Ltd. Bristol and Philadelphia, 1996. 402 p.
25. Guglielmi A., Potapov A., Russell C. The ion cyclotron resonator // JETP Lett. 2000. Т. 72. С. 432-435.
26. Guglielmi A., Kangas J., Potapov A. Quasi-periodic modu- lation of the Pc1 geomagnetic pulsations: An unsettled problem // J. Geophys. Res. 2001. V. 106, N A11. P. 25847-25856.
27. Kangas J., Guglielmi A., Pokhotelov O. Morphology and physics of short-period magnetic pulsations (A Review) // Space Sci. Rev. 1998. V. 83. P. 435-512.
28. Kangas J., Fraser B., Potapov A. Pc1 pearl waves: Discovery, morphology and physics. Preface // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1599. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.06.004.
29. Klimushkin D.Yu., Mager P.N., Marilovtseva O.S. Parallel structure of Pc1 ULF oscillations in multi-ion magnetospheric plasma at finite ion gyrofrequency // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2010. V. 72. P. 1327-1332. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2010.09.019.
30. Kurazhkovskaya N.A., Klain B.I., Dovbnya B.V. Patterns of simultaneous observations of high-latitude magnetic impulses (MIEs) and impulsive bursts in the Pc1-2 band // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1680-1689. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.12.003.
31. Mikhailova O.S. The spatial structure of ULF-waves in the equatorial resonator localized at the plasmapause with the admixture of the heavy ions // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2014. V. 108. P. 10-16. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.12.007.
32. Mursula K. Satellite observations of Pc1 pearl waves: The changing paradigm // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1623-1634. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.02.013.
33. Paulson K.W., Smith C.W., Lessard M.R., Engebretson M.J., Torbert R.B., Kletzing C.A. In situ observations of Pc1 pearl pulsations by the Van Allen Probes // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 1823-1829. DOI:https://doi.org/10.1002/2013GL059187.
34. Paulson K.W., Smith C.W., Lessard M.R., Torbert R.B., Kletzing C.A., J.R. Wygant. In situ statistical observations of Pc1 pearl pulsations and unstructured EMIC waves by the Van Allen Probes // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. P. 105-119. DOI:https://doi.org/10.1002/2016JA023160.
35. Raita T., Kultima J. Discovery of the pearl waves by Eyvind Sucksdorff // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1600-1603. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.01.013.
36. Sucksdorff E. Occurences of rapid micropulsations at Sodankylä during 1932 to 1935 // Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1936. V. 41. P. 337-344.
37. Tepley L. Regular oscillations near 1 c/s observed simultaneously at middle and low latitudes // Radio Sci. 1965. V. 69D. P. 1089-1105.
38. Troitskaya V.A., Guglielmi A.V. Geomagnetic micropulsations and diagnostics of the magnetosphere // Space Sci. Rev. 1967. V. 7, N 5/6. P. 689-769.
39. Yahnin A.G., Yahnina T.A. Energetic proton precipitation related to ion-cyclotron waves // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1690-1706. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.02.010.
40. Yanagihara K. Geomagnetic micropulsations with periods from 0.03 to 10 seconds in auroral zones with special reference to conjugate-point studies // J. Geophys. Res. 1963. V. 68, N 11. P. 3383-3397.
41. Zolotukhina N., Cao J. Transformation of structured Pc1 into IPDP-like emission under enhanced magnetospheric convection: A case study // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2007. V. 69. P. 1668-1679. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2007.01.016.
