M.K. Ammosov North-Eastern Federal University
Yakutsk, Russian Federation
We investigated the relationship between the rate of storm development in its main phase (|ΔDst|/ΔT) and the average value (ΣAE/ΔT) of AE index for the main phase where |ΔDst| is a Dst-index variation, ΣAE is the total value of AE index for the main phase of magnetic storm, ΔT is the main phase duration. We considered storms initiated by corotating interaction region (CIR) and interplanetary coronal mass ejection (ICME) (magnetic cloud and ejecta). For CIR events, the value of ΣAE/ΔT is shown to correlate with the rate of storm development in its main phase, in contrast to the storms initiated by the ICME. As found, there is a weak correlation between ΣAE/ΔT and the minimum value of Dst index for CIR and ICME events.
magnetic storm, AE-index, Dst-index, solar wind, electric field
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что в периоды длительной южной Bz-компоненты межпланетного магнитного поля (ММП) в магнитосфере Земли, кроме суббуревых возмущений, развиваются и магнитные бури. Эффективность южной Bz-компоненты ММП в генерации магнитосферных возмущений связана с воздействием на магнитосферу электрического поля солнечного ветра (СВ) Esw=VxBz [Burton et al., 1975; Gonzalez et al., 1994; Kane, 2005]. Интенсивность суббуревых и буревых возмущений оценивается по индексам геомагнитной активности АЕ и Dst. Высокоширотный АЕ и низкоширотный Dst-индексы, характеризующие в основном интенсивность токов авроральной зоны и кольцевого тока, коррелируют между собой, так как имеют общую причину возникновения (Esw). Особое внимание уделяется исследованиям магнитосферных возмущений в главную фазу магнитной бури, когда наиболее сильно проявляются эффекты взаимодействия СВ с магнитосферой Земли. Результаты статистических и морфологических исследований показывают, что интенсивность магнитосферно-ионосферных возмущений (магнитные бури и суббури) существенно зависит от типа СВ (например, [Plotnikov, Barkova, 2007; Yermolaev et al., 2010]). В настоящее время выделяют следующие типы СВ: межпланетные проявления корональных выбросов (interplanetary coronal mass ejections, IСМE), включающие магнитные облака (magnetic clouds, МС) и поршни (ejecta), области сжатия перед высокоскоростными потоками (corotating interaction regions, CIR), а также области сжатия перед ICME (sheath). Анализ связи между параметрами СВ для разных типов течений и индексами геомагнитной активности AE и Dst [Plotnikov, Barkova, 2007; Yermolaev et al., 2010; Guo et al., 2011; Yermolaev et al., 2012; Liemohn, Katus, 2012; Николаева и др., 2013; Cramer et al., 2013] показал, что во время магнитных бурь минимальное значение (|Dstmin|) увеличивается с ростом электрического поля Esw для всех типов течений. Для событий ICME (MC + ejecta) величина |Dstmin| выходит на насыщение при больших значениях Esw [Nikolaeva et al., 2015]. В отличие от Dst величина АЕ на главной фазе магнитной бури не зависит от Esw почти для всех течений, кроме МС. Наблюдается нелинейная зависимость AE от Esw в событиях МС.
Необходимо отметить, что вариация Dst определяет интенсивность не только кольцевого тока, но и тока на магнитопаузе, а также токовой системы хвостовой части магнитосферы и высокоширотные магнитосферно-ионосферные токи [Feldstein et al., 2005]. Используя высокоширотный АЕ, можно учесть вклад магнитосферно-ионосферных токовых систем в вариацию Dst. Однако из-за разных временных масштабов развития суббуревых и буревых возмущений АЕ дает приближенное представление о роли магнитосферно-ионосферных токовых систем в магнитной буре. Кроме того, во время магнитных бурь не только интенсивность авроральных токов, но и их смещение на низкие широты определяют величину АЕ.
Цель данной работы - исследование связи между динамикой изменения Dst и АЕ на главной фазе магнитной бури для разных типов СВ.
1. Burton R.K., McPherron R.L., Russell C.T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst. J. Geophys. Res. 1975, vol. 80, pp. 4204-4214.
2. Cramer W.D., Turner N.E., Fok M.C., Buzulukova N.Y. Effects of different geomagnetic storm drivers on the ring current: CRCM results. J. Geophys. Res. 2013, vol. 118. DOI:https://doi.org/10.1002/jgra.50138.
3. Feldstein Y.I., Levitin A.E., Kozyra J.U., Tsurutani B.T., Prigancova A., Alperovich L., Gonzalez W.D., Mall U., Alexeev I.I., Gromova L.I., Dremukhina L.A. Self-consistent modeling of the large-scale distortions in the geomagnetic field during the 24-27 September 1998 major magnetic storm. J. Geophys. Res. 2005. vol. 110, no. A11. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010584.
4. Guo J., Feng X., Emery B.A., Zhang J., Xiang C., Shen F., Song W. Energy transfer during intense geomagnetic storms driven by interplanetary coronal mass ejections and their sheath regions. J. Geophys. Res. 2011. vol. 116. DOI:https://doi.org/10.1029/2011 JA016490.
5. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., Kroehl H.W., Rostoker G., Tsurutani B.T., Vasyliunas V.M. What is a geomagnetic storm? J. Geophys. Res. 1994, vol. 99, pp. 5771-5792.
6. Kane R.P. How good is the relationship of solar and interplanetary plasma parameters with geomagnetic storms? J. Geophys. Res. 2005, vol. 110. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010799.
7. Kane R.P. Scatter in the plots of Dst(min) versus Bz(min). Planetary and Space Science. 2010, vol. 58, pp. 792-1801.
8. Liemohn M.W., Katus R. Is the storm time response of the inner magnetospheric hot ions universally similar or driver dependent? J. Geophys. Res. 2005, vol. 117. DOI: 10.1029/ 2011JA017389.
9. Nikolaeva N.S., Yermolaev Yu.I., Lodkina I.G. Modeling of Dst-index temporal profile in the main phase of magnetic storms generated by the solar wind of different types. Kosmicheskie issledovaniya [Cosmic Res.]. 2013, vol. 51, no. 6, pp. 443-454. (In Russian).
10. Nikolaeva N.S., Yermolaev Yu I., Lodkina I.G. Dependence of geomagnetic activity during magnetic storms on solar wind parameters for different types of streams: 4. Simulation for magnetic clouds. Geomagnetizm i aeronomiya [Geo-magnetism and Aeronomy]. 2014, vol. 54, no. 2, pp. 163-173. (In Russian).
11. Nikolaeva N.S., Yermolaev Yu.I., Lodkina I.G. Predicted dependence of the cross polar cap potential saturation on the type of solar wind stream. Adv. Space Res. 2015, vol. 56, pp. 1366-1373.
12. Plotnikov I.Ya., Barkova E.S. Advances in space research nonlinear dependence of Dst and AE indices on the electric field of magnetic clouds. Adv. Space Res. 2007, V. 40, pp. 1858-1862.
13. Yermolaev Yu.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Catalog of large-scale solar wind phe-nomena during 1976-2000. Kosmicheskie issledovaniya [Cosmic Res.]. 2009, vol. 47, no. 2, pp. 99-113. (In Russian).
14. Yermolaev Yu.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Specific interplanetary conditions for CIR-, Sheath-, and ICME- induced geomagnetic storms obtained by double superposed epoch analysis. Ann. Geophysicae. 2010, vol. 28, pp. 2177-2186.
15. Yermolaev Y.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Y. Geoeffectiveness and efficiency of CIR, sheath, and ICME in generation of magnetic storms. J. Geophys. Res. 2012, vol. 117, A00L07. DOI:https://doi.org/10.1029/2011JA017139.
16. Yermolaev Yu.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Does the duration of the magnetic storm recovery phase depend on the storm development rate in its main phase? 2. New method. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomag-netism and Aeronomy]. 2016, vol. 56, no. 3, pp. 296-301. (In Russian).
17. URL: ftp://ftp.iki.rssi.ru/omni/ (accessed May 12, 2016).
18. URL: http://wdc.kugi.kyoto.u.ac.jp/index.html (accessed May 12, 2016).
