Основные научные результаты проекта интербол
Скачать 393.24 Kb.
|
Магнитопауза, пограничные слои и области каспов земной магнитосферы. Движения магнитопаузы, вызванные вариациями в магнитослое. Для быстрых движений магнитопаузы, на основе нескольких примеров одновременных измерений на спутнике ИНТЕРБОЛ-1 и его субспутнике МАГИОН-4 было качественно и количественно показано, что перемещения магнитопаузы за несколько минут с амплитудой порядка одного-двух радиусов Земли при довольно постоянных условиях в солнечном ветре однозначно связаны со скачками давления плазмы, наблюдаемыми в магнитослое вблизи магнитопаузы. Этим же эффектом можно объяснить довольно большой разброс измеренных положений магнитопаузы относительно предсказаний, основанных на одновременных измерениях в солнечном ветре. Характер и природа возмущений магнитопаузы. При измерениях на спутниках ИНТЕРБОЛ-1 и МАГИОН-4 была подробно исследована структура возмущений магнитопаузы. Доказано, что магнитопауза реагирует как «упругими» колебаниями, так и рифлением своей поверхности на изменения в солнечном ветре, а также на внутренние взрывные процессы в магнитосфере (суббури). Это определяет механизмы прорыва плазмы солнечного ветра внутрь магнитосферы, т.е. локального разрушения магнитного барьера. Детально исследована функция распределения частиц плазмы при таких прорывах. Она имеет зернистую, далекую от максвелловской форму, т.е. состоит из отдельных пучков заряженных частиц. Эти результаты качественно согласуются с предположением о локальном и импульсивном «пересоединении» магнитных полей на границе магнитосферы. Адекватность современных моделей магнитопаузы для ее высокоширотных областей. Был выполнен статистический анализ формы и локализации магнитопаузы по данным спутника ИНТЕРБОЛ-1 за период 1995-1997 г. Полученные с помощью плазменных и магнитных данных моменты пересечений границ магнитосферы (2006 пересечений магнитопаузы, включая многократные пересечения и кратковременные касания границ) сопоставлялись с ожидаемыми по эмпирическим моделям Petrinec and Russell (1996); Shue et al. (1997) и (1998). Погрешность модельного предсказания высокоширотной границы магнитосферы и ее положения на флангах дальнего хвоста значительна. Отклонения реального положения от предсказанного моделью на величину более 1Re наблюдается в 48-49% случаев из 240 событий, расстояние между измеренным пересечением и модельным положением более 2Re зарегистрировано 15-21% всех событий, отклонение более, чем 3Re имеют 4-7% всех пересечений. Причем, модель Shue et al. (1998) лучше оценивает локализацию границы магнитосферы, чем две другие модели Shue et al, 1997 и Petrinec and Russell, 1996. Однако, в отдельных случаях (5 событий из 240) величина отклонения от модели во всех 3-х версиях может достигать значений 5-6Re. Магнитопауза и магнитные облака: эмпирические модели внешней границы магнитосферы при экстремальных условиях в межпланетной среде. Магнитные облака являются результатом корональной инжекции плазмы из Солнца (CME события). Они характеризуются скачкообразным изменением параметров солнечного ветра до очень больших значений (в частности, межпланетного магнитного поля (ММП) и динамического давления) на границах области. Экстремально сильные скачки параметров на границе облаков приводят к сильному и сложному магнитосферному сжатию - с большим смещением границ относительно среднего положения. В этих экстремальных условиях ближе других к реальности оказалась модель Шу и Петринца и Рассела. Однако, вопрос об адекватной модели магнитопаузы на фланге магнитосферы для очень большого давления солнечного ветра требует дальнейшей разработки. Оценка «крупномасштабной» скорости движения возмущения вдоль магнитопаузы от подсолнечной области к хвосту (300-400 км/с) близка к наблюдаемой скорости движения плазмы в магнитослое. Новый метод дистанционного зондирования магнитопаузы. В спектрах энергичных ионов в переходной области вблизи восточного фланга магнитопаузы наблюдались характерные пики, которые были интерпретированы как результат выхода магнитосферных квазизахваченных ионов в переходную область. Энергия пиков, как выяснилось, зависит от расстояния точки наблюдения до магнитопаузы, что дало возможность предложить новый метод дистанционного зондирования магнитопаузы. Модель пространственно ограниченного спорадического пересоединения на магнитопаузе. Построена математическая модель для предсказания топологии магнитопаузы (положение области пересоединия, положение областей вращательного разрыва на магнитопаузе) при разных условиях в межпланетной среде. Адекватность модели подтверждена результатами статистического анализа пересечений спутником Интербол-1 высокоширотного и низкоширотного пограничных слоев магнитосферы Земли. На основе статистического анализа было показано, что пересоединение на дневной магнитопаузе возникает в области антипараллельных полей и, что низкоширотный пограничный слой формируется на замкнутых силовых линиях, проходящих через передний (наиболее близкий к подсолнечной точке) край области пересоединения. Исследование турбулентного пограничного слоя (ТПС) в области высокоширотной магнитопаузы. Исследованиями в рамках проекта Интербол с использованием данных, полученных одновременно на космических аппаратах POLAR, GEOTAIL и WIND впервые установлено, что: ТПС является постоянно действующей критической областью магнитосферы, где происходит диссипация направленной энергии плазмы, аннигиляция магнитного поля и генерируются каскады нелинейных, преимущественно Альвеновских, волн с энергией порядка кинетической энергии потока в переходной области; ТПС наиболее интенсивен (амплитуды колебаний доходят до 20 нТ) над каспом и высокоширотным хвостом магнитосферы, в ТПС происходит нагрев плазмы в 1,5-3 раза в диамагнитных полостях с малым магнитным полем; малая доля ионов ускоряется до сотен кэВ, электронов – до десятков кэВ; Сравнение с МГД моделированием демонстрирует проникновение плазмы внутрь как непосредственно в каспе, так и в хвосте магнитосферы; оценки диффузии и перколяции плазмы сквозь ТПС дают потоки плазмы, достаточные для наполнения каспа, низкоширотного погранслоя и всей магнитосферы в целом солнечной плазмой; Флуктуации в ТПС не только модулируют локальное пересоединение антипараллельных в среднем магнитных полей, но и стимулируют вторичное пересоединение флуктуирующих полей, что является вероятным механизмом Бомовской диффузии; причем это работает параллельно с крупномасштабным персоединением вдали от каспа, где «диффузные зоны» напоминают ТПС. Квазикогерентные структуры в ТПС обладают трансляционной симметрией характерной для критического состояния самоорганизации, например, в ближнем нейтральном слое во время суббурь; ТПС возмущает поток плазмы не только в застойной зоне над летним каспом, повернутым к потоку, но и вниз по течению, где плазма замедляется и нагревается примерно в 2 раза по сравнению с потоком на низких широтах. Область застойной плазмы в полярном каспе. Впервые, по результатам измерений на спутнике ИНТЕРБОЛ-1, в полярном каспе, через который происходит прямое проникновение солнечной плазмы в высокоширотные области магнитосферы и полярной ионосферы, обнаружена застойная область плазмы размером в несколько радиусов Земли. Эта область заполнена горячей термализованной плазмой, представляющей собой в основном плазму солнечного ветра с примесью ускоренных магнитосферных ионов. Обнаружение двух типов низкоширотного пограничного слоя (НШПС). На основе многочисленных пересечений низкоширотной магнитопаузы спутником Интербол-1 установлена новая классификация НШПС. Показано, что НШПС может быть разделен на две категории. Первая категория характеризуется сильно структурированным НШПС, тогда как вторая - слабо структурированным НШПС. Первый тип НШПС, как правило, состоит из коротких по времени транзиентов длительностью от 30 сек до 5 минут, включая быстро двигающиеся плазменные образования со скоростью порядка скорости плазмы в переходной области. Быстро движущиеся транзиенты часто несут признаки FTE (flux transfer event). В таком типе НШПС практически всегда наблюдаются признаки пересоединения. В слабо структурированном НШПС наблюдаемые вариации плотности существенно меньше, а температура более высокая, чем в сильно структурированном НШПС. Существенным является то, что в этом типе НШПС наблюдается дисперсия ионов по энергии. Показано, что различие этих типов НШПС заключается в их происхождении. Сильно структурированный НШПС образуется за счет плазмы вошедшей в магнитосферу на низких широтах, тогда как слабо структурированный НШПС скорее всего формируется плазмой вошедшей в магнитосферу на высоких широтах. Проникновение плазмы солнечного ветра в магнитосферу на низких широтах. Измерения, выполненные на спутнике ИНТЕРБОЛ-1, позволили исследовать динамику проникновения плазмы солнечного ветра в хвост магнитосферы на низких широтах, т.е. через её фланги. Показано, что она принципиально отличается от картины проникновения плазмы солнечного ветра через высокоширотные полярные каспы и лежащую за ними «плазменную мантию». На низких широтах вблизи границы хвоста плазма солнечного ветра нагревается и практически беспрепятственно, без заметных резких границ, может проникать в магнитосферу, пополняя ее плазменный слой. На боковой границе магнитосферы обнаружен переходный слой, в котором «теплая» плазма солнечного ветра перемешана с «горячей» плазмой хвоста магнитосферы. Высокоширотное пересоединение в субальвеновском потоке: проникновение плазмы солнечного ветра в магнитосферу при северном межпланетном магнитном поле. Спутник Интербол-1 пересекал высокоширотную магнитопаузу при стабильном северном межпланетном магнитном поле с локальным магнитным временем 7.3 и геомагнитной широтой 65о. В области магнитопаузы наблюдались сильные потоки плазмы, двигающиеся по направлению к Солнцу, что является признаком пересоединения магнитных силовых линий магнитослоя и магнитосферы Земли, что подтверждается найденной системой координат де Хофмана-Теллера и выполнением условий Валена, из которых следует, что пересоединение произошло выше космического аппарата, севернее каспа. Показано, что место пересоединения относительно стабильно в пространстве, что является следствием впервые обнаруженного субальвеновского потока плазмы в магнитослое вблизи места пересоединения. Возникновение субальвеновского потока в переходной области вблизи магнитопаузы определяет т.н. обедненный слой (depletion layer), в котором концентрации несколько ниже, а напряженность поля выше чем в переходной области. Приведенные наблюдения свидетельствуют в пользу того, что область субальвеновского потока и стабильное квазистационарное пересоединение может простираться вплоть до высоких широт при северном ММП.Эти измерения были сопоставлены с результатами глобального МГД-моделирования при северном межпланетном магнитном поле. Показано, что пересоединение происходит в ограниченной пространственной области вблизи терминатора, где межпланетное и магнитосферное магнитные поля антипараллельны. Получено разумное согласие между параметрами плазмы, регистрируемыми спутником Интербол-1 вблизи магнитопаузы и результатами глобального МГД моделирования. Одним из важных результатов этого сопоставления является объяснение прихода новой плазмы, наблюдаемой спутником Интербол-1, внутрь доли хвоста магнитосферы Земли. Моделирование показывает, что эта компонента плазмы образуется в результате пересоединения, конвектирует вместе с частью пересоединенных силовых линий вокруг дневной магнитосферы, входит в северную долю хвоста магнитосферы Земли на противоположном фланге, а затем конвектирует к месту положения Интербола-1, совершив почти полный оборот вокруг Земли. Связь процессов пересоединенения и движений магнитопаузы. Были проанализированы результаты одновременных магнитных и плазменных измерений вблизи дневной магнитопаузы, выполненных спутником Интербол-1 и измерений в каспе спутником Полар. Из анализа следует, что наблюдаемые вариации в параметрах имеют один и тот же временной масштаб, более того показано, что существует, практически, однозначная корреляция между измерениями, выполненными на обоих космических аппаратах. Показано, что наблюдаемые на спутнике Полар вариации отношения концентраций Не2+/Н+ в каспе вызваны изменением скорости пересоединения на дневной магнитопаузе, что в свою очередь проявляется в колебательных движениях магнитопаузы, наблюдаемых спутником Интербол-1. Энергичные частицы: новое явление – «Почти Моноэнергетические Ионы». Открыто явление «Почти Моноэнергетических Ионов» на границах магнитосферы и в ее хвосте. Явление было интерпретировано, как результат ускорения ионов электростатическим полем, образующимся при разрыве токовых волокон в токовых слоях (магнитопауза, плазменный слой хвоста). Была предложена модель ускорения ПМИ, объясняющая их основные свойства. Эта модель предполагает существование механизма концентрации разности потенциалов 100 кэВ, существующей на магнитосфере (от конвекционного электрического поля) в малой области на магнитопаузе с размерами 1000 км. Энергичные частицы в каспе. На спутнике ИНТЕРБОЛ Хвостовой зонд (одновременно со спутником ПОЛАР) были обнаружены события резкого увеличения интенсивности потоков высокоэнергичных протонов в каспе с энергиями 1-3 МэВ. Для данных событий по показаниям трех различных приборов (КОРАЛЛ, ДОК-2, СКА-2) были восстановлены дифференциальные спектры ионов в широком энергетическом интервале (1 кэВ - 1 МэВ). Были прослежены характерные изменения в форме спектров от внешнего каспа вплоть до земной ударной волны. Изучена структура каспа: внутренний касп, внешний касп, магнитопауза, зона турбулентности и переходный слой. Обнаружение нисходящего пучка протонов сверхтепловых энергий в дневном каспе В дневном каспе на средних высотах обнаружен нисходящий пучок протонов сверхтепловых энергий в дневном каспе, возникающий при взаимодействии нисходящего пучка энергичных ионов магнитослоя с восходящим коническим пучком сверхтепловых ионов из магнитосферы на высотах 4-6 радиусов Земли. Динамика функции распределения ионов в области каспа, как следствие открытой топологии магнитосферы. Получены убедительные доказательства открытой топологии магнитосферы в районе каспа и существование пересоединения на магнитных силовых линиях полярной шапки при северном межпланетном магнитном поле. Исследована эволюция функции распределения ионов вблизи магнитопаузы в области внешнего каспа по мере продвижения вглубь магнитосферы - от D-типа к плоской и далее к имеющей форму тора. Эта эволюция подтверждает справедливость открытой модели магнитосферы и объясняется постепенным «закрытием» области «открытой» магнитопаузы для данной силовой линии в процессе конвекции. Подтверждено наличие пересоединений к северу от каспа при северном направлении межпланетного магнитного поля и соответственно существование открытой магнитосферы и при этих условиях. Экспериментально показано, что положение области пересоединения зависит от ориентации ММП. Любое изменение направления ММП ведет к изменению топологии внешнего поля и к изменению характеристик потоков частиц. Исследование характеристик и ионного состава сверхтепловых частиц в полярных областях. Исследованы характеристики и ионный состав сверхтепловых частиц, составляющих отток ионов из полярной ионосферы. Показано, что основная доля этого потока ионов формируется «ионным фонтаном» в дневном каспе, а эффекты чистого «полярного ветра» (обусловленного одной лишь тепловой энергией ионов) над полярной шапкой заметны только в очень спокойное время. |
Похожие:
 | Основные методы работы, технологии реализации проекта 19 Система... | | России» включены в «Перечень ведущих научных журналов и изданий»,... Российской Федерации «Научные Труды Вольного экономического общества России» включены в «Перечень ведущих научных журналов и изданий»,... |
| Журнал «Ветеринария» Ведущее рецензируемое издание, в котором могут быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени... | | Публикуются основные научные результаты диссертаций на соискание Журнал включен в перечень ведущих рецензируемых журналов и научных изданий, утвержденный президиумом вак министерства образования... |
| Публикуются основные научные результаты диссертаций на соискание Журнал включен в перечень ведущих рецензируемых журналов и научных изданий, утвержденный президиумом вак министерства образования... | | Основные научные направления (научные школы) Литературного института им. А. М. Горького Помощник заместителя Министра экономического развития Российской Федерации Руководителя Росимущества |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Основные научные направления (научные школы) факультета и показатели результативности работы | | Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны... Цель курса: получение систематизированных знаний о закономерностях развития геологии, географии и геоэкологии |
| Реферат объемом до 10 строк должен кратко излагать предмет статьи... В журнале «Современные проблемы науки и образования» публикуются научные обзоры, статьи проблемного и научно-практического характера... |  | Магистерской диссертации Основные научные результаты, полученные автором магистерской диссертации, подлежат обязательной апробации путем публикации в научных... |
| Магистерской диссертации Основные научные результаты, полученные автором магистерской диссертации, подлежат обязательной апробации путем публикации в научных... | | Основные научные результаты, полученные при выполнении научно-исследовательских... Цели и задачи урока: Развивать понятия о гигиене кожи, познакомить с болезнями кожи, связанными с нарушением диеты, гиповитаминозами... |
| План график изучения курса «Управление проектами» по специальности пгс Основные понятия: проект, программа, цели и стратегии, структура проекта, управление проектом Критерии успехов и неудач проекта,... | | Пояснительная записка I 0 введение 0-1 0 описание проекта 0-1 1 История... Состояние окружающей среды и социально-экономические условия развития области 1-1 |
| Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное.... | | Краткое содержание проекта Проект «Ярмарка туристических идей» Организация деятельности обучающихся в ходе проекта предполагает создание ими итогового проекта (презентация, буклет), в котором... |
