Якутск, Россия
Якутск, Россия
Известно, что в области главного ионосферного провала (ГИП) наблюдается повышение температуры электронов Te в периоды геомагнитных возмущений. В настоящей работе проведено исследование особенностей формирования областей повышения электронной температуры в субавроральной ионосфере на основе сопоставления результатов численного моделирования и измерений концентрации электронов ne и Те на ИСЗ CHAMP в условиях умеренной геомагнитной активности. Показано, что в зависимости от положения терминатора и мирового времени UT конфигурации областей повышения Те в субавроральной ионосфере в разные сезоны существенно различаются. Так, в зимний период возможны формирования кольцеообразной и серпообразной областей, а в равноденственный и летний периоды — в основном серпообразной различной длины и четкости.
субавроральная ионосфера, численная модель, повышение электронной температуры, сезонные особенности, кольцевой ток, кольцеобразная и серпообразная области, ИСЗ CHAMP
ВВЕДЕНИЕ
В работах [Brace et al., 1982; Kofman, 1984; Prölls, 2006] по экспериментальным данным были обнаружены эффекты повышения температуры электронов в субавроральной ионосфере. В работе [Prölls, 2006] по данным спутника DE-2 исследовано повышение температуры электронов Te в субавроральной ионосфере. Установлено, что область повышения Te пространственно совпадает с положением главного ионосферного провала (ГИП). Численному моделированию теплового режима высокоширотной ионосферы, включая субавроральную, посвящен ряд работ [Клименко и др., 1991; Мингалева, Мингалев, 1992; David et al., 2011; Mingaleva, Mingalev, 1996; Prölls, 2006; Schunk et al., 1986], в которых изучены причины формирования областей с повышенными температурами. Показано, что повышения Te связаны с нисходящими потоками тепла, электрическими полями и пониженными значениями концентрации электронов ne в области ГИП. В [Бюхнер и др., 1983; Крымский, 1990; Cole, 1965; Prölls, 2006] сделано предположение, что возможной причиной повышения Te в субавроральной ионосфере может быть кольцевой ток, который возрастает в периоды возмущений. Тепло, генерируемое частицами кольцевого тока на высотах нескольких радиусов Земли, за счет высокой теплопроводности электронного газа может передаваться вниз вдоль силовых линий геомагнитного поля на высоты F-слоя ионосферы, приводя к повышению Te.
Целью настоящей работы является исследование особенностей формирования областей повышения Te в субавроральной ионосфере в разные сезоны с помощью численной модели высокоширотной ионосферы и данных ИСЗ CHAMP.
1. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 528 с.
2. Бюхнер Й., Леман Х.Р. О возможном механизме магнитосферного происхождения температурного пика в главном ионосферном провале // Physical Processes in Main Ionospheric Trough Region. Praha: Geofyz. Ustav CSAV, 1983. 203 c.
3. Голиков И.А., Гололобов А.Ю., Попов В.И. Численное моделирование теплового режима высокоширотной ионосферы // Вестник Северо-Восточного федерального университета. 2012. Т. 9, № 3. С. 22-28.
4. Голиков И.А., Гололобов А.Ю., Попов В.И. Моделирование распределения температуры электронов в области F2 высокоширотной ионосферы для условий зимнего солнцестояния // Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2, № 4. С. 54-61. DOI:https://doi.org/10.12737/19424.
5. Клименко В.В., Кореньков Ю.Н., Намгаладзе А.А. и др. Численное моделирование «горячих пятен» в ионосфере Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, № 3. С. 554-557.
6. Крымский П.Ф. Азимутальные токи и нагрев плазмы вблизи плазмопаузы в периоды возмущений // Геомагнетизм и аэрономия. 1990. Т. 30, № 5. С.747-752.
7. Мингалева Г.И., Мингалев В.С. Проявления эффекта повышения электронной температуры в главном ионосферном провале за счет внутренних процессов в разные сезоны // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, № 2. С.83-87.
8. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977. 656 с.
9. Brace L.H., Theis R.F., Hoegy W.R. A global view of F region electron density and temperature at solar maximum // Geophys. Res. Lett. 1982. V. 9, N 9. P. 989-992. DOI: 10.1029/ GL009i009p00989.
10. Chapman S. The absorption and dissociative of ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere on a rotation Earth // Proc. Phys. Soc. 1931. V. 43, N 5. P. 483-501. DOI:https://doi.org/10.1088/0959-5309/43/5/302.
11. Cole K.D. Stable auroral red arcs, sinks for energy of Dst main phase // J. Geophys. Res. 1965. V. 70, N 7. P. 1689-1709. DOI:https://doi.org/10.1029/JZ070i007p01689.
12. David M., Schunk R.W., Sojka J.J. The effect of downward electron heat flow and electron cooling processes in the high-latitude ionosphere // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2011. V. 73, N 16. P. 2399-2409. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2011.
13. Fang X., Randall C., Lummerzheim D., Solomon S.C. Electron impact ionization: A new parameterization for 100 eV to 1 MeV electrons // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. A09311. DOI:https://doi.org/10.1029/2008JA013384.
14. Heppner J.P. Empirical model of high electric field // J. Geophys. Res. 1977. V. 82, N 7. P. 1115-1125. DOI:https://doi.org/10.1029/JA 082i007p01115.
15. Kofman W. Very high electron temperature in the daytime F region at Sondrestrom // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 1, N 9. P. 912-922. DOI:https://doi.org/10.1029/GL011i009p00919.
16. Mingaleva G.I., Mingalev V.S. The formation of electron temperature hot spots in the main ionospheric trough by the internal processes // Ann. Geophys. 1996. V. 15, N. 8. P. 816-825. DOI:https://doi.org/10.1007/s00585-996-0816-x.
17. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., et al. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparison and scientific issues // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A12. P. 1501-1516. DOI:https://doi.org/10.1029/2002JA009430.
18. Prölls G.W. Subauroral electron temperature enhancement in the nighttime ionosphere // Ann. Geophys. 2006. V. 25, N 24. P. 1871-1885.
19. Reigber C., Lühr H., Schwintzer P. CHAMP mission status // Adv. Space Res. 2002. V. 30. P. 129-134. DOI: 10.1016/ S0273-1177(02)00276-4.
20. Schunk R.W., Nagy A.F. Electron temperature in the F regions of the ionosphere: theory and observations // Rev. Geophys.: Space Phys. 1978. V. 16, N 3 P. 355-399. DOI: 10.1029/ RG016i003p00355.
21. Schunk R.W., Sojka J.J., Bowline M.D. Theoretical study of the electron temperature in the high-Latitude ionosphere for solar maximum and winter conditions // J. Geophys. Res. 1986. V. 91, N 11. P. 12041-12054. DOI:https://doi.org/10.1029/JA091iA11p12041.
22. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V. Auroral precipitation model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. V. 102. P. 157-171. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.05.007.
23. Xiong C., Lühr H., Ma S.Y. The subauroral electron density trough: Comparison between satellite observations and IRI-2007 model estimates // Adv. Space Res. 2013. V. 51, N 4. P. 536-544. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2011.09.021.
24. URL: http://isdc-old.gfz-potsdam.de (дата обращения 8 августа 2018).
