Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 40784 10.12737/szf-71202104 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Dynamics of field-aligned currents in two hemispheres during a magnetospheric storm from magnetogram inversion technique data Динамика продольных токов в двух полушариях Земли в ходе магнитосферной бури по данным техники инверсии магнитограмм Мишин Владимир Виленович Mishin Vladimir Vilenovich vladm@iszf.irk.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Караваев Юрий Аполлонович Karavaev Yuriy Apollonovich ykar@iszf.irk.ru Лунюшкин Сергей Брониславович Lunyushkin Sergey Bronislavovich lunyushkin@iszf.irk.ru Пенских Юрий Владимирович Penskikh Yury Vladimirovich penskikh@iszf.irk.ru Капустин Вячеслав Эдуардович Kapustin Vyacheslav Eduardovich kapustin@iszf.irk.ru Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation 7 1 34 39 08 12 2020 08 02 2021 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/40784/view

С помощью модернизированной техники инверсии магнитограмм продолжено изучение физических процессов в ходе магнитосферной бури 17.08.2001 на основе анализа динамики интенсивностей продольных токов (ПТ) в зоне 1 Ииджимы—Потемры в полярных ионосферах двух полушарий Земли. Полученные результаты о динамике асимметрии ПТ двух типов (утро–вечер и межполушарной), как и полученные нами ранее закономерности поведения токов Холла и границ полярных шапок в зависимости от наблюдавшейся в ходе бури большой азимутальной компоненты межпланетного магнитного поля (ММП) и сезонного хода проводимости, соответствуют открытой модели магнитосферы и результатам спутниковых наблюдений полярных сияний в двух полушариях. Показано, что ослабление асимметрии двух типов в распределении ПТ во время суббурь, имевших место в ходе исследуемой бури, происходит практически полностью в зимнем полушарии и значительно слабее — в летнем. Это явление мы связываем с преобладанием эффекта длительного воздействия азимутальной компоненты ММП в освещенной полярной ионосфере летнего полушария над суббуревым эффектом симметризации ночной магнитосферы. Отмечен эффект симметризации полярной шапки и ПТ, создаваемый импульсом давления солнечного ветра в конце бури, предложено качественное объяснение этого эффекта.

We continue to study the physical processes occurring during the August 17, 2001 magnetospheric storm by analyzing the dynamics of the intensity of field-aligned currents (FACs) in Iijima—Potemra Region 1 in the polar ionospheres of the two hemispheres, using the modernized magnetogram inversion technique. The results obtained on the dynamics of two types of FAC asymmetry (dawn-dusk and interhemispheric), as well as the previously obtained regularities in the behavior of Hall currents and the polar cap boundaries depending on the large azimuthal component of the interplanetary magnetic field (IMF), observed during the storm, and the seasonal behavior of the conductivity are consistent with the open magnetosphere model and with satellite observations of auroras in two hemispheres. We have shown that the weakening of the asymmetry of two types in the FAC distribution during substorms in the storm under study occurs almost completely in the winter hemisphere and is much weaker in the summer one. We associate this phenomenon with the predominance of the effect of long-term exposure to the azimuthal IMF component in the sunlit polar ionosphere of the summer hemisphere over the substorm symmetrization effect of the night magnetosphere. A symmetrization effect of the polar cap and FACs, created by the solar wind pressure pulse at the end of the storm, is observed. We propose a qualitative explanation of this effect.

 полярная шапка продольные токи магнитосферные бури и суббури азимутальная компонента межпланетного магнитного поля асимметрии утро–вечер и межполушарная polar cap field-aligned currents magnetospheric storms and substorms azimuthal component of the interplanetary magnetic field dawn–dusk and interhemispheric asymmetries Работа выполнена в рамках базового финансирования программы ФНИ II.16 и при частичной поддержке фондом РФФИ, гранты № 18-05-00437, 19-05-00665. The work was financially supported by Basic Research program II.16 and in part by RFBR (grants Nos. 18-05-00437, 19-05-00665)

Лунюшкин С.Б., Пенских Ю.В. Диагностика границ аврорального овала на основе техники инверсии магнитограмм // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, N 2. P. 97-113. DOI: 10.12737/szf-52201913. Cowley S.W.H. Magnetospheric asymmetries associated with the y-component of the IMF. Planet. Space Sci. 1981, vol. 29, no. 1, pp. 79-96. DOI: 10.1016/0032-0633(81)90141-0. Лунюшкин С.Б., Мишин В.В., Караваев Ю.А., Пенских Ю.В. Исследование динамики электрических токов и полярных шапок в ионосферах двух полушарий во время геомагнитной бури 17 августа 2001 г. // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 2. С. 17-29. DOI: 10.12737/szf-52201903. Cowley S.W.H., Lockwood M. Excitation and decay of solar-wind driven flows in the magnetosphere-ionosphere system. Ann. Geophys. 1992, vol. 10, pp. 103-115. Cowley S.W.H. Magnetospheric asymmetries associated with the y-component of the IMF // Planet. Space Sci. 1981. Vol. 29, no. 1. P. 79-96. DOI: 10.1016/0032-0633(81)90141-0. Kurikalova M.A., Mishin V.M., Mishin V.V., Lunyushkin S.B., Penskikh Y.V. Relative role of the azimuthal Pedersen current component in the substorm global electric circuit. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 179, pp. 562-568. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.09.014. Cowley S.W.H., Lockwood M. Excitation and decay of solar-wind driven flows in the magnetosphere-ionosphere system // Ann. Geophys. 1992. Vol. 10. P. 103-115. Laundal K.M., Gjerloev J.W., Østgaard N., Reistad J.P., Haaland S., Snekvik K., Tenfjord P., Ohtani S., Milan S.E. The impact of sunlight on high-latitude equivalent currents. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016, vol. 121, no. 3, pp. 2715-2726. DOI: 10.1002/2015ja022236. Kurikalova M.A., Mishin V.M., Mishin V.V., et al. Relative role of the azimuthal Pedersen current component in the substorm global electric circuit // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 179. P. 562-568. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.09.014. Lunyushkin S.B., Mishin V.V., Karavaev Y.A., Penskikh Y.V., Kapustin V.E. Studying the dynamics of electric currents and polar caps in ionospheres of two hemispheres during the August 17, 2001 geomagnetic storm. Solar-Terr. Phys. 2019, vol. 5, no. 2, pp. 15-27. DOI: 10.12737/stp-52201903. Laundal K.M., Gjerloev J.W., Østgaard N., et al. The impact of sunlight on high-latitude equivalent currents // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. Vol. 121, no. 3. P. 2715-2726. DOI: 10.1002/2015ja022236. Lunyushkin S.B., Penskikh Y.V. Diagnostics of the auroral oval boundaries on the basis of the magnetogram inversion technique. Solar-Terr. Phys. 2019, vol. 5, no. 2, pp. 88-100. DOI: 10.12737/stp-52201913. Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications // Space Sci. Rev. 1990. Vol. 53, no. 1-2. P. 83-163. DOI: 10.1007/bf00217429. Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications. Space Sci. Rev. 1990, vol. 53, no. 1-2, pp. 83-163. DOI: 10.1007/bf00217429. Mishin V.M., Förster M., Kurikalova M.A., Mishin V.V. The generator system of field-aligned currents during the April 06, 2000, superstorm // Adv. Space Res. 2011. Vol. 48, no. 7. P. 1172-1183. DOI: 10.1016/j.asr.2011.05.029. Mishin V.M., Förster M., Kurikalova M.A., Mishin V.V. The generator system of field-aligned currents during the April 06, 2000, superstorm. Adv. Space Res. 2011, vol. 48, no. 7, pp. 1172-1183. DOI: 10.1016/j.asr.2011.05.029. Mishin V.M., Mishin V.V., Kurikalova M.A., et al. Positive and negative feedbacks in the magnetosphere-ionosphere coupling // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2019. Vol. 187. P. 10-21. DOI: 10.1016/j.jastp.2019.03.002. Mishin V.M., Mishin V.V., Kurikalova M.A., Sapronova L.A., Karavaev Y.A. Positive and negative feedbacks in the magnetosphere-ionosphere coupling. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2019, vol. 187, pp. 10-21. DOI: 10.1016/j.jastp.2019.03.002. Parkhomov V.A., Riazantseva M.O., Zastenker G.N. Local amplification of auroral electrojet as a response to a sharp solar wind pressure pulse // Planet. Space Sci. 2005. Vol. 53, no. 1. P. 265-274. DOI: 10.1016/j.pss.2004.09.052. Parkhomov V.A., Riazantseva M.O., Zastenker G.N. Local amplification of auroral electrojet as a response to a sharp solar wind pressure pulse. Planet. Space Sci. 2005, vol. 53, no. 1, pp. 265-274. DOI: 10.1016/j.pss.2004.09.052. Østgaard N., Reistad J.P., Tenfjord P., et al. The asymmetric geospace as displayed during the geomagnetic storm on August 17, 2001 // Ann. Geophys. 2018. Vol. 36, no. 6. P. 1577-1596. DOI: 10.5194/angeo-36-1577-2018. Østgaard N., Reistad J.P., Tenfjord P., et al. The asymmetric geospace as displayed during the geomagnetic storm on August 17, 2001 // Ann. Geophys. 2018, vol. 36, no. 6, pp. 1577-1596. DOI: 10.5194/angeo-36-1577-2018. URL: http://supermag.jhuapl.edu (дата обращения 18 ноября 2020 г.). URL: http://supermag.jhuapl.edu (accessed November 18, 2020). URL: https://ckp-angara.iszf.irk.ru (дата обращения 18 ноября 2020 г.). URL: https://ckp-angara.iszf.irk.ru (accessed November 18, 2020).