Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
На основе техники инверсии магнитограмм по данным мировой сети магнитометров исследуется динамика распределения продольных токов в ионосфере Северного полушария. Исследование проведено в период равноденствия в ходе двух суббурь во время длительного интервала с неизменной по знаку и величине азимутальной компонентой межпланетного магнитного поля. Обнаружено изменение знака асимметрии утро–вечер в распределении интенсивности продольных токов при переходе от одной суббури к другой. Причину этого изменения мы связываем с суточным вращением оси геомагнитного диполя, перемещением терминатора относительно центра полярной шапки, вызвавшим существенное изменение освещенности полярной ионосферы и ее проводимости. Кроме того, впервые обнаружена быстрая (в течение нескольких минут) смена знака асимметрии во время взрывной фазы первой суббури при нахождении терминатора вблизи центра полярной шапки и при равной освещенности полярной ионосферы в обоих полушариях. Мы предполагаем, что такая быстрая динамика асимметрии продольных токов при неизменной азимутальной компоненте ММП в период равноденствия могла быть следствием неустойчивости симметрии освещенности и проводимости ионосфер двух полушарий из-за суточного вращения Земли и сильной межполушарной асимметрии геомагнитного поля, что могло вызвать протекание межполушарного продольного тока.
буря, суббуря, продольные токи, асимметрия утро–вечер
1. Бороев P.H., Гельберг М.Г. Зависимость долготной локализации центра суббури на геосинхронных орбитах от Ву-компоненты ММП // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41, № 5. С. 588-594.
2. Величко В.А., Бороев P.H., Гельберг М.Г. Азимутальная асимметрия областей втекающих и вытекающих из ионосферы продольных токов в токовом клине суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 5. С. 619-623.
3. Ляцкий В.Б. Токовые системы магнитосферно-ионосферных возмущений. Ленинград: Наука, 1978. 199 c.
4. Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П. Магнитосферно-ионо-сферное взаимодействие. М.: Наука, 1983. 192 с.
5. Мишин В.М. Спокойные геомагнитные вариации и токи в магнитосфере. Новосибирск: Наука, 1976. 203 с.
6. Мишин В.М., Курикалова М.А., Фоерстер М. Электрические цепи и их генераторы в магнитосфере Земли: концепция электрических цепей применительно к первой фазе супербури 6 апреля 2000 г. // Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 15. С. 66-74.
7. Мишин В.М., Мишин В.В., Моисеев А.В. Распределение продольных токов в ионосфере: асимметрия утро-вечер и ее связь с асимметрией в двух полушариях // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56, № 5. С. 558-567. DOI:https://doi.org/10.7868/S0016794016050096.
8. Ширапов Д.Ш., Мишин В.М. Моделирование глобальных электродинамических процессов в геомагнитосфере. Улан-Удэ: Изд-во Восточно-Сибирского государственного технологического университета, 2009. 213 с.
9. Atkinson G., Hutchison D. Effect of the day-night ionospheric conductivity gradient on polar cap convective flow // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1978. Vol. 83, no. A2. P. 725-729. DOI:https://doi.org/10.1029/JA083iA02p00725.
10. Benkevich L. Effects of ionospheric conductance in high latitude phenomena. PhD Thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada, 2006. 233 p.
11. Benkevich L., Lyatsky W., Cogger L.L. Field-aligned currents between conjugate hemispheres // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2000. Vol. 105, no. A12. P. 27727-27737. DOI:https://doi.org/10.1029/2000ja900095.
12. 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:https://doi.org/10.1016/0032-0633(81)90141-0.
13. 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.
14. Coxon J.C., Milan S.E., Anderson B.J. A review of Birkeland current research using AMPERE // Electric Currents in Geospace and Beyond / Eds. A. Keiling et al. Hoboken, New Jersey, USA. 2018. P. 259-278. DOI:https://doi.org/10.1002/9781119324522.ch16.
15. Forsyth C., Shortt M., Coxon J.C., et al. Seasonal and temporal variations of field-aligned currents and ground magnetic deflections during substorms // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. Vol. 123, no. 4. P. 2696-2713. DOI:https://doi.org/10.1002/2017ja025136.
16. Haaland S., Lybekk B., Maes L., et al. North-south asymmetries in cold plasma density in the magnetotail lobes: Cluster observations // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122, no. 1, P. 136-149. DOI:https://doi.org/10.1002/2016ja023404.
17. Iijima T., Potemra T.A. Large-scale characteristics of field-aligned currents associated with substorms // J. Geo-phys. Res.: Space Phys. 1978. Vol. 83, no. A2. P. 599-615. DOI:https://doi.org/10.1029/JA083iA02p00599.
18. Kostarev D.V., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. Alfvén wave parallel electric field in the dipole model of the magnetosphere: Gyrokinetic treatment // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2021. Vol. 126, e2020JA028611. DOI:https://doi.org/10.1029/2020JA028611.
19. Liou K., Mitchell E.J. Hemispheric asymmetry of the premidnight aurora associated with the dawn-dusk component of the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2019. Vol. 124. P. 1625-1634. DOI:https://doi.org/10.1029/2018JA025953.
20. Lukianova R., Kozlovsky A. Dynamics of polar boundary of the auroral oval derived from the IMAGE satellite data // Cosmic Res. 2013. Vol. 51, no. 1. P. 46-53. DOI:https://doi.org/10.1134/s0010952513010061.
21. Lunyushkin S.B., Mishin V.V., Karavaev Y.A., et al. Studying the dynamics of electric currents and polar caps in ionospheres of two hemispheres during the August 17, 2001 geomagnetic storm // Solnecno-zemnaya fizika [Solar-Terr. Phys.]. 2019. Vol. 5, no. 2. P. 17-29. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-52201903.
22. Lyatskaya S., Khazanov G.V., Zesta E. Interhemispheric field-aligned currents: Simulation results // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. Vol. 119, no. 7. P. 5600-5612. DOI:https://doi.org/10.1002/2013ja019558.
23. Lyatskaya S., Lyatsky W., Zesta E. Effect of interhemispheric currents on equivalent ionospheric currents in two hemispheres: Simulation results // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. Vol. 121, no. 2. P. 1339-1348. DOI:https://doi.org/10.1002/2015ja021167.
24. Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications // Space Sci. Rev. 1990. Vol. 53, no. 1-2. P. 83-163. DOI:https://doi.org/10.1007/bf00217429.
25. Mishin V.M., Kurikalova M.A. Magnetospheric substorms in the Earth two hemispheres. The 8 March 2008 and 6 April 2000 events // Danish Scientific J. 2020. Vol. 2, no. 42. P. 7-21.
26. Mishin V.M., Bazarzhapov A.D., Saifudinova T.I., et al. Different methods to determine the polar cap area // J. Geomagnetism and Geoelectricity. 1992. Vol. 44, no. 12. P. 1207-1214. DOI:https://doi.org/10.5636/jgg.44.1207.
27. 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:https://doi.org/10.1016/j.asr.2011.05.029.
28. Mishin V.M., Kurikalova M.A., Mishin V.V., et al. Field-aligned current dynamics in two selected intervals of the 6 April 2000 superstorm // Proc. XXXVIII Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, Russia, 2015a. P. 24-27.
29. Mishin V.M., Mishin V.V., Kurikalova M.A., et al. Field-aligned current dynamics during two substorms of summer and winter types and model for the electric circuit of the magnetosphere-ionosphere system of two hemispheres // Proc. XXXVIII Annual Seminar “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, Russia, 2015b. P. 28-31.
30. Mishin V.M., Mishin V.V, Kurikalova M.A., et al. Positive and negative feedbacks in the magnetosphere-ionosphere coupling // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2019. Vol. 187. P. 10-21. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2019.03.002.
31. Moses J.J., Siscoe G.L., Crooker N.U., Gorney D.J. IMF By and day-night conductivity effects in the expanding polar cap convection model // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1987. Vol. 92, no. A2. P. 1193-1198. DOI:https://doi.org/10.1029/JA092iA02 p01193.
32. Pettigrew E.D., Shepherd S.G., Ruohoniemi J.M. Climatological patterns of high-latitude convection in the Northern and Southern hemispheres: Dipole tilt dependencies and interhemispheric comparisons // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2010. Vol. 115, no. A7. P. A07305. DOI:https://doi.org/10.1029/2009JA014956.
33. Reistad J.P., Østgaard N., Laundal K.M., et al. Observations of asymmetries in ionospheric return flow during different levels of geomagnetic activity // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. Vol. 123, no. 6. P. 4638-4651. DOI:https://doi.org/10.1029/2017ja025051.
34. Reistad J.P., Laundal K.M., Østgaard N., et al. Separation and quantification of ionospheric convection sources: 2. The dipole tilt angle influence on reverse convection cells during northward IMF // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2019. Vol. 124, no. 7. P. 6182-6194. DOI:https://doi.org/10.1029/2019ja026641.
35. Richmond A.D., Roble R.G. Electrodynamic effects of thermospheric winds from the NCAR Thermospheric General Circulation Model // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1987. Vol. 92, no. A11. P. 12365-12376. DOI:https://doi.org/10.1029/JA092iA11p12365.
36. Senior C., Fontaine D., Caudal G., et al. Convection electric fields and electrostatic potential over 6172 invariant latitude observed with the European incoherent scatter facility: 2. Statistical results // Ann. Geophys. 1990. Vol. 8. P. 257-272.
37. Shue J.-H. Dependence of the ionospheric convection pattern on the conductivity and the southward IMF: Ph. D. Thesis. University of Alaska, Fairbanks, 1993, 141 p.
38. Stenbaek-Nielsen H.C., Otto A. Conjugate auroras and the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1997. Vol. 102, no. A2. P. 2223-2232. DOI:https://doi.org/10.1029/96ja03563.
39. Suvorova A.V. Flux enhancements of >30 keV electrons at low drift shells L<1.2 during last solar cycles // J. Geo-phys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122. P. 12,274-12,287. DOI:https://doi.org/10.1002/2017JA024556.
40. Tenfjord P., Østgaard N., Snekvik K., et al. How the IMF By induces a By component in the closed magnetosphere and how it leads to asymmetric currents and convection patterns in the two hemispheres // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. Vol. 120, no. 11. P. 9368-9384. DOI:https://doi.org/10.1002/2015ja021579.
41. Velichko V.A., Boroyev R.N., Gelberg M.G., et al. North-south asymmetry of the substorm intensity depending on the IMF By-component // Earth, Planets and Space. 2002. Vol. 54, P. 955-961.
42. 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. P. 1577-1596. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-2018-65.
43. URL: http://ckp-angara.iszf.irk.ru/index_en.html (дата обращения 18 июня 2020 г.).
44. URL: http://www.intermagnet.org/data-donnee/download-eng.php (дата обращения 18 июня 2020 г.).
45. URL: http://space.fmi./Image (дата обращения 18 июня 2020 г.).
46. URL: http://space.augsburg.edu/maccs/requestdatafile.jsp (дата обращения 18 июня 2020 г.).
47. URL: https://www.gi.alaska.edu/monitors/magnetometer (дата обращения 18 июня 2020 г.).
48. URL: http://www.carisma.ca (дата обращения 18 июня 2020 г.).
49. URL: http://supermag.jhuapl.edu (дата обращения 18 июня 2020 г.).
