О структуре азимутально-мелкомасштабных УНЧ-колебаний горячей космической плазмы в кривом магнитном поле. Моды с дискретным спектром

Abstract

Рассмотрена модель одномерно-неоднородной цилиндрической плазмы с магнитным полем, силовые линии которого представляют собой концентрические окружности, а равновесные параметры магнитного поля и среды изменяются поперек магнитных оболочек. В рамках этой модели показана возможность существования альвеновских мод с дискретным спектром. Необходимой предпосылкой для возникновения таких мод является наличие резонаторов поперек магнитных оболочек, которые могут реализовываться в области кольцевого тока или вблизи внешней кромки плазмопаузы. Исследованы характерные особенности реализации мод с дискретным спектром. Проведено сравнение полученных результатов с данными спутниковых наблюдений. Сделан вывод, что значительная часть полоидально поляризованных пульсаций в магнитосфере Земли представляют собой колебания с дискретным спектром. Показано, что предложенная модель, за рамками которой осталось много неучтенных свойств магни-тосферы, позволяет объяснить основные экспериментально наблюдаемые особенности генерации азимутальных мелкомасштабных УНЧ-колебаний в околоземной плазме. Полученные результаты могут быть использованы для интерпретации данных измерений с космических аппаратов и радаров SuperDARN.

Розглядається модель одновимірно-неоднорідної циліндричної плазми з магнітним полем, силові лінії якого є концентричними колами, а рівноважні параметри магнітного поля і середовища змінюються упоперек магнітних оболонок. В рамках цієї моделі показана можливість існування альвенівських мод з дискретним спектром. Необхідною умовою для виникнення таких мод є наявність резонаторів упоперек магнітних оболонок, які можуть реалізуватися в області кільцевого струму чи поблизу зовнішнього пруга плазмопаузи. Досліджено характерні особливості реалізації мод з дискретним спектром. Отримані результати порівнюються з даними супутникових спостережень. Зроблено висновок, що значна частина полоїдально поляризованих пульсацій у магнітосфері Землі — це коливання з дискретним спектром. Показано, що запропонована модель, за межами якої залишилось багато неврахованих властивостей магнітосфери, дозволяє пояснити основні спостережувані особливості генерування азимутальних дрібномасштабних УНЧ-коливань в навколоземній плазмі. Отримані результати можна використовувати для інтерпретації даних вимірювань з космічних апаратів і радарів SuperDARN.

The model of one-dimensional inhomogeneous cylindrical plasma with a magnetic field whose field-lines are concentric circles, and the equilibrium parameters of the magnetic field and the medium are changing across the magnetic shells was reviewed. Under this model, the possibility of the existence of Alfven modes with a discrete spectrum was shown. A prerequisite for the appearance of such modes is the presence of resonators across the magnetic shells, which can be implemented in the area of the ring current, or near the edge of plasmapause. The characteristics of the implementation modes with a discrete spectrum were studied. The results are compared with data of satellite observations. It was concluded that a significant part of the poloidal-polarized fluctuations in the Earth’s magnetosphere are oscillations with a discrete spectrum. It is shown that the proposed model, outside of which there were many unregistered properties of the magnetosphere, explains the main features of the experimentally observed generation of azimuthal small-scale fluctuations in the ULF-Earth plasma. The results can be used to interpret the measurement data from satellites and radars SuperDARN.