Вайсберг О.Л. 1 , Артемьев А. 1 , Малова Х.В. 1 , Зеленый Л.М. 1 , Койнаш Г.В. 1 , Аванов Л.А. 2

Вайсберг О.Л.1, Артемьев А.1, Малова Х.В.1, Зеленый Л.М.1, Койнаш Г.В. 1, Аванов Л.А.2 1 Институт космических исследований РАН2 INNOVIM/NASA Goddard Space Flight Center, USA

Мы рассматриваем происхождение быстрого ионного компонента в обтекающем потоке при высокоширотном пересоединении, вклад в который может вносить прошедший магнитосферный компонент и отраженные от токового слоя ионы обтекающего потока.

Использование диаграммы Каули позволяет с известной точностью получить продольные скорости этих компонентов в обтекающем потоке, но не позволяет получить их концентрацию и температуру. Моделирование отражения ионов обтекающего потока и прохождения магнитосферных ионов удовлетворительно воспроизводит эти компоненты.

Происхождение двух типов распределений ионов по скоростям при высокоширотном

пересоединении.

Наблюдения на Интерболе при северном ММП

Запаздывание между измерениями на WIND на расстоянии 178.5 RE от Земли и

Интерболом на XEGSE ~ 23 RE было ~54 мин.

МГД модель [Raeder et al., 2000] события и положение Интербола во время наблюдения явлений пересоединения.

7-часовой период наблюдений – спектры время – энергия и параметры потока и магнитного поля.

Многократные последовательные пересечения магнитопаузы

Спектры время-скорость ионов в локальной магнитной системе координат.

Сверху вниз:

-скорости параллельные магнитному полю

-скорости, перпендикулярные магнитному полю

-концентрация

- три компонента и модуль магнитного поля

Три последовательных функции распределения ионов

Отраженные ионы

Диаграмма Каули [1982]

V║ отраженных ионов переходной области = скорость приближения петли {VdHT(Bsh) – Vsh(Bsh)} + скорость, приобретенная при отражении VdHT(Bsh) = 2 VdHT(Bsh) - Vsh(Bsh).

Тогда вычисленная скорость V║ отраженного компонента составляет 210 км/с + 130 км/с = 315 км/с. Вычисленная V║из измерений составляет 385 км/с.

Прошедший магнитосферный компонент

Диаграмма Каули для прошедшего магнитосферного компонента

V║ прошедших магнитосферных ионов = скорость приближения петли {VdHT(msph) -Vmsph(Bmsph)} + скорость, приобретенная при отражении VdHT(Bsh) = VdHT(Bsh) + VdHT(msph) - Vmsph(Bmsph). Тогда вычисленная скорость V║ прошедшего компонента составляет = 502 км/с. Вычисленная V║из измерений составляет 520 км/ с

Сечения функции распределения ионов, перпендикулярные магнитному полю

Геометрия системы

z

x

1 0

0

0

tanh

cosh

x

z n

y y

B B B z L

B b B

B B z L

y

Ey

Входящий поток частиц Поток отражённых частиц

Поток частиц, прошедших сквозь магнетопаузу с обратной стороны

Компоненты магнитного поля, как функции координаты

Траектории частицТраектории отражённой частицы и частицы, прошедшей сквозь магнетопаузу с обратной стороны

Частица, проходящая магнетопаузу насквозь, набирает больше энергии чем отражённая частица – эффект присутствия поля By

Коэффициент отражения

1 0

0

0

tanh

cosh

x

z n

y y

B B B z L

B b B

B B z L

Для наблюдаемых значений поля By полученное в моделировании отношение плотности входящих и отражённых частиц примерно десять к одному-двум.

График зависимости коэффициента отражения от амплитуды магнитного поля By для симметричного (крестики) и асимметричного (кружочки) токовых слоёв.

Результаты моделирования

Входящий поток частиц

Поток отражённых частиц

Поток частиц, прошедших сквозь магнетопаузу с обратной стороны

Одномерная функция распределения

Входящий поток частиц

Поток отражённых частиц

Поток частиц, прошедших сквозь магнетопаузу с обратной стороны

N=600000

суммарное распределение

Два наблюдаемых максимума и «пологое» спадание на больших скоростях

Заключение• В обтекающем потоке в силовых трубках, пересоединенных с магнитосферным полем,

наблюдается ускоренный компонент.

• Скорость и форма этого компонента изменчивы, причем, разделить эти два компонента не всегда возможно.

• Основными кандидатами является отраженный от токового слоя компонент и прошедший магнитосферный компонент.

• Использование диаграммы Каули оценить скорость этих компонентов.

• Концентрация вторичных компонентов не оценивается в этой модели

• Численное моделирование отражения ионов от токового слоя и прошедших через токовый слой магнитосферных ионов в конкретной магнитной конфигурации показывает возможность разделения этих двух населений и получить оценку их концентраций.