Solar-Terrestrial Physics Solar-Terrestrial Physics Солнечно-земная физика / Solnechno-Zemnaya Fizika / Solar-Terrestrial Physics 2712-9640 39169 10.12737/szf-71202102 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Statistical properties of auroral kilometer radiation: based on ERG (ARASE) satellite data Статистические свойства аврорального километрового радиоизлучения по наблюдениям на спутнике ERG (ARASE) Колпак Валерия Игоревна Kolpak Valeria Igorevna lera.kolpak@yandex.ru Могилевский Михаил Менделевич Mogilevsky Michael Mendelevich mogilevsky2012@gmail.com

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-5809-0921 Чугунин Дмитрий Владимирович Chugunin Dmitriy Vladimirovich dimokch@mail.ru Чернышов Александр Александрович Chernyshov Aleksandr Aleksandrovich achernyshov@iki.rssi.ru Моисеенко Ирина Леонидовна Moiseenko Irina Leonidovna moiseenko.irine@gmail.com Кумамото А. Kumamoto A. kumamoto@stpp.gp.tohoku.ac.jp Тсучия Ф. Tsuchiya F. tsuchiya@pparc.gp.tohoku.ac.jp Касахара Е. Kasahara E. kasahara@is.t.kanazawa-u.ac.jp Шойи М. Shoji M. masafumi.shoji@nagoya-u.jp Миеши Е. Mieshi E. miyoshi@isee.nagoya-u.ac.jp Шинохара И. Shinohara I. iku@stp.isas.jaxa.jp Институт космических исследований РАН Москва Россия Space Research Institute of RAS Moscow Russian Federation Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» Москва Россия National Research University “Higher School of Economics” Moscow Russian Federation Институт космических исследований РАН Москва Россия Space Research Institute of RAS Moscow Russian Federation Институт космических исследований РАН Москва Россия Space Research Institute of RAS Moscow Russian Federation Институт космических исследований РАН Москва Россия Space Research Institute of RAS Moscow Russian Federation Институт космических исследований РАН Москва Россия Space Research Institute of RAS Moscow Russian Federation Университет Тохоку Сэндай Япония Tohoku University Sendai Japan Университет Тохоку Сэндай Япония Tohoku University Sendai Japan Университет Канадзава Канадзава Япония Kanazawa University Kanazawa Japan Университет Нагойя Нагойя Япония Nagoya University Nagoya Japan Университет Нагойя Нагойя Япония Nagoya University Nagoya Japan Институт космонавтики и астронавтики, Японское агентство аэрокосмических исследований Токио Япония Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency Tokyo Japan 7 1 13 20 19 08 2020 11 11 2020 https://naukaru.ru/en/nauka/article/39169/view

. В данной работе впервые исследованы одновременно зарегистрированные одним спутником сигналы аврорального километрового радиоизлучения (АКР) от источников в авроральных областях Северного и Южного полушарий. В ходе выполнения настоящего исследования проведена подробная статистическая обработка непрерывных измерений АКР продолжительностью более двадцати месяцев на спутнике ERG (Arase), которая позволила подтвердить ранее полученные результаты о расположении источников АКР и сезонных изменениях интенсивности излучения. Открытые вопросы о процессах в источнике АКР могут быть решены с использованием данных о диаграмме направленности излучения в различных геомагнитных условиях. Для ответа на эти вопросы сделана оценка угла раствора конуса диаграммы направленности АКР в вечернем и утреннем секторах магнитосферы Земли.

In this work, we have studied the signals of auroral kilometer radiation (AKR) from sources in the auroral regions of the Northern and Southern hemispheres simultaneously recorded by one satellite. We have carried out a detailed statistical analysis of more than 20 months of continuous AKR measurements made by the ERG satellite (also known as Arase). This made it possible to confirm the previously obtained results on the location of AKR sources and seasonal changes in the radiation intensity. Open questions about the processes in the AKR source can be solved using data on the radiation pattern under various geomagnetic conditions. To answer these questions, we have estimated the cone angle of directional diagrams in the dusk and dawn sectors of Earth’s magnetosphere.

 авроральное километровое радиоизлучение магнитосфера авроральная активность спутниковые измерения auroral kilometer radiation magnetosphere auroral activity satellite measurements Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 18-29-21037). This work was funded by RFBR (project No. 18-29-21037)

Бенедиктов Е.А., Гетманцев Г.Г., Митяков Н.А. и др. Результаты измерений интенсивности радиоизлучения на частотах 725 и 1525 кГц при помощи аппаратуры, установленной на спутнике «ЭЛЕКТРОН-2» // Иссл. космического пространства / под ред. Скудрина Г.А. М.: Наука, 1965. 581 с. Benediktov E.A., Getmancev G.G., Mitjakov N.A., Rapoport V.A., Sazonov Ju.A., Tarasov A.F. Results of measuring the intensity of radio emission at 725 and 1525 kHz frequencies using the equipment installed on “ELECTRON-2” satellite. Issledovanija kosmicheskogo prostranstva: [Space exploration]. Moscow, Nauka Publ., 1965, 581 p. (In Russian). Буринская Т.М., Рош Ж.Л. Волноводный режим циклотронной мазерной неустойчивости в областях плазмы с пониженной плотностью // Физика плазмы. 2007. Т. 33, № 1. С. 28. Benson R.F. Harmonic auroral kilometric radiation of natural origin. Geophys. Res. Lett. 1982, vol. 9, pp. 1120-1123. DOI: 10.1029/GL009i009p01120. Могилевский М.М., Моисеенко И.Л., Ханаш Я. Изменения спектра и длинноволновые вариации интенсивности АКР по измерениям на спутнике ИНТЕРБОЛ-2 // Письма в АЖ, 2005. Т. 31, № 6. С. 474. Benson R.F., Calvert W. ISIS-1 observations of the source of AKR. Geophys. Res. Lett. 1979, vol. 6, p. 479. Могилевский М.М., Романцова Т.В., Ханаш Я. и др. Об источнике аврорального километрового излучения // Письма в ЖЭТФ, 2007. Т. 86. Вып. 11. С. 819-821. Burinskaja T.M., Rosh Zh.L. Waveguide regime of cyclotron maser instability in plasma regions with reduced density. Fizika plazmy [Plasma Phys.]. 2007, vol. 33, no. 1, p. 28. (In Russian). Чугунин Д.В., Чернышов А.А., Моисеенко И.Л. и др. Мониторинг области ускорения электронов при помощи аврорального километрового радиоизлучения // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60, № 5. С. 566-575. DOI: 10.31857/S0016794020040033. Chugunin D.V., Chernyshov A.A., Moiseenko I.L., Viktorov M.E., Mogilevskij M.M. Monitoring of the electron-acceleration region with auroral kilometric radiation. Geomagnetism and Aeronomy. 2020, vol. 60, iss. 5, p. 538-546. DOI: 10.1134/S0016793220040039. Benson R.F. Harmonic auroral kilometric radiation of natural origin // Geophys. Res. Lett. 1982. Vol. 9. P. 1120-1123. DOI: 10.1029/GL009i009p01120. Gurnett D.A. The Earth as a radio source: Terrestrial kilometric radiation. J. Geophys. Res. 1974, vol. 79, p. 4227. Benson R.F., Calvert W. ISIS-1 observations of the source of AKR // Geophys. Res. Lett. 1979. Vol. 6. P. 479. Kasaba Y., Matsumoto H., Hashimoto K., Anderson R.R. The angular distribution of auroral kilometric radiation observed by GEOTAIL spacecraft. Geophys. Res. Lett. 1997, vol. 24, p. 2483. Gurnett D.A. The Earth as a radio source: Terrestrial kilo-metric radiation // J. Geophys. Res. 1974. Vol. 79. P. 4227. Kasaba Y., Ishisaka K., Kasahara Y., Imachi T., Yagitani S., Kojima H., Matsuda S., Shoji M., Kurita S., Hori T., Shinbori A., Teramoto M., Miyoshi Y., Nakagawa T., Takahashi N., Nishimura Y., Matsuoka A., Kumamoto A., Tsuchiya F., Nomura R. Wire Probe Antenna (WPT) and Electric Field Detector (EFD) of Plasma Wave Experiment (PWE) aboard the Arise satellite: specifications and initial evaluation results. Earth, Planets and Space. 2017, vol. 69, iss. 1, article id. 174, 18 p. DOI: 10.1186/s40623-017-0760-x. Kasaba Y., Matsumoto H., Hashimoto K., Anderson R.R. The angular distribution of auroral kilometric radiation observed by GEOTAIL spacecraft // Geophys. Res. Lett. 1997. Vol. 24. P. 2483. Kasahara Y., Kasaba Y., Kojima H., Yagitani S., Ishisaka K., Kumamoto A., et al. The Plasma Wave Experiment (PWE) on board the Arase (ERG) satellite. Earth, Planets and Space. 2018, vol. 70, iss. 1, article id. 86, 28 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0842-4. Kasaba Y., Ishisaka K., Kasahara Y., et al. Wire Probe Antenna (WPT) and Electric Field Detector (EFD) of Plasma Wave Experiment (PWE) aboard the Arase satellite: specifications and initial evaluation results // Earth, Planets and Space. 2017. Vol. 69, iss. 1. Article id. 174. 18 p. DOI: 10.1186/s40623-017-0760-x. Kumamoto A., Tsuchiya F., Kasahara Y., Kasaba Y., Kojima H., Yagitani S., Ishisaka K., Imachi T., Ozaki M., Matsuda S., Shoji M., Matsuoka A., Katoh Y., Miyoshi Y., Obara T. High Frequency Analyzer (HFA) of Plasma Wave Experiment (PWE) onboard the Arase spacecraft. Earth, Planets and Space. 2018, vol. 70, iss. 1, article id. 82. 14 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0854-0. Kasahara Y., Kasaba Y., Kojima H., et al. The Plasma Wave Experiment (PWE) on board the Arase (ERG) satellite // Earth, Planets and Space. 2018. Vol. 70, iss. 1. Article id. 86. 28 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0842-4. Kurth W.S., Baumback M.M., Gurnett D.A. Direction finding measurements of auroral kilometric radiation. J. Geophys. Res. 1975, vol. 80, p. 2764. Kumamoto A., Tsuchiya F., Kasahara Y., et al. High Frequency Analyzer (HFA) of Plasma Wave Experiment (PWE) onboard the Arase spacecraft // Earth, Planets and Space. 2018. Vol. 70, iss. 1. Article id. 82. 14 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0854-0. Louarn P., Le Quéau D. Generation of the auroral kilometric radiation in plasma cavities-II. The cyclotron maser instability in small size sources. Planet. Space Sci. 1996, vol. 44, no. 3, p. 211. Kurth W.S., Baumback M.M., Gurnett D.A. Direction finding measurements of auroral kilometric radiation // J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80. P. 2764. Miyoshi Y., Shinohara I., Takashima T., Asamura K., Higashio N., Mitani T., Kasahara S., Yokota S., Kazama Y., Wang S.-Yu, Tam S.W.Y., Ho P.T.P., Kasahara Y., Kasaba Y., Yagitani S., Matsuoka A., Kojima H., Katoh Y., Shiokawa K., Seki K. Geospace Exploration Project ERG. Earth, Planets and Space. 2018a, vol. 70, iss. 1, article id. 101, 13 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0862-0. Louarn P., Le Quéau D. Generation of the auroral kilometric radiation in plasma cavities-II. The cyclotron maser instability in small size sources // Planet. Space Sci. 1996. Vol. 44, no. 3. P. 211. Miyoshi Y., Hori T., Shoji M., Teramoto M., Chang T.F., Segawa T., Umemura N., Matsuda S., Kurita S., Keika K., Miyashita Y., Seki K., Tanaka Y., Nishitani N., Kasahara S., Yokota S., Matsuoka A., Kasahara Y., Asamura K., Takashima T., Shinohara I. The ERG Science Center. Earth. Planets and Space. 2018b, vol. 70, iss. 1, article id. 96, 11 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0867-8. Miyoshi Y., Shinohara I., Takashima T., et al. Geospace Exploration Project ERG // Earth, Planets and Space. 2018a. Vol. 70, iss. 1. Article id. 101. 13 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0862-0. Mogilevsky M.M., Moiseenko I.L., Hanasz J. Spectral variations and long-period intensity variations of auroral kilometric radiation from INTERBALL-2 satellite measurements. Pis’ma v Astronomicheskii zhurnal [Astronomy Lett.]. 2005, vol. 31, iss. 6, pp. 422-426. DOI: 10.1134/1.1940115. Miyoshi Y., Hori T., Shoji M., et al. The ERG Science Center // Earth, Planets and Space. 2018b. Vol. 70, iss. 1. Article id. 96. 11 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0867-8. Mogilevsky M.M., Romancova T.V., Hanash Ja., Burinskaja T.M., Shrajber R. About the source of auroral kilometric radiation. Pis’ma v ZhETF [J. Experimental and Theoretical Phys. Lett.]. 2007, vol. 86, iss. 11, pp. 819-821. (In Russian). Wu C.S., Lee L.C. A theory of the terrestrial kilometric radiation // Astrophys. J. 1979. V. 230. P. 621. Wu C.S., Lee L.C. A theory of the terrestrial kilometric radiation. Astrophys. J. 1979, vol. 230, p. 621. Xiao F., Zhou Q., Su Z., et al. Explaining occurrences of auroral kilometric radiation in Van Allen radiation belts // Geophys. Res. Lett. 2016. Vol. 43. P. 11971-11978. DOI: 10.1002/2016GL71728. Xiao F., Zhou Q., Su Z.,He Z., Yang C., Liu S., He Y., Gao Z. Explaining occurrences of auroral kilometric radiation in Van Allen radiation belts. Geophys. Res. Lett. 2016, vol. 43, pp. 11971-11978. DOI: 10.1002/2016GL71728. Zarka P. Auroral radio emissions at the outer planets: Observations and theories // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103. P. 20159. Zarka P. Auroral radio emissions at the outer planets: Observations and theories. J. Geophys. Res. 1998, vol. 103, p. 20159. URL: https://ergsc.isee.nagoya-u.ac.jp (дата обращения 18 июня 2020 г.). URL: https://ergsc.isee.nagoya-u.ac.jp (accessed June 18, 2020). URL: https://ergsc.isee.nagoya-u.ac.jp/cef/test/erg_test.cgi?site (дата обращения 18 июня 2020 г.). URL: https://ergsc.isee.nagoya-u.ac.jp/cef/test/erg_test.cgi?site (accessed June 18, 2020).