Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Гелиофизика и физика солнечной системы

Диссертационная работа:

Кирпичев Игорь Петрович. Характеристики распределения частиц в области каспа, внешней области кольцевого тока и ближнем плазменном слое магнитосферы Земли : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.03.03 Москва, 2007 119 с. РГБ ОД, 61:07-1/592

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Содержание работы 15

Актуальность и практическая значимость работы 15

Новизна работы 15

Глава 1. Краткое описание и интеркалибровка приборов 17

1.1 Особенности работы приборов КОРАЛЛ, ДОК-2 и СКА-2 на 19
спутнике ИНТЕРБОЛ/Хвостовой зонд

1.2 Восстановление полных ионных дифференциальных спектров 22
ионов

  1. Интеркалибровка детекторов КОРАЛЛа 24

  2. Интеркалибровка приборов КОРАЛЛ и ДОК-2 25

  3. Моделирование движения заряженных частиц 26 Глава 2. Структура потоков частиц в полярном каспе 30

  1. Структура магнитного поля и траектории частиц в области 30 полярного каспа

  2. Характеристики потоков низкоэнергичных ионов во внешнем 35 каспе

2.3 Частицы высоких энергий в области каспа 42
Глава 3. Характерные особенности дифференциальных спектров 54
протонов и давления плазмы в области перехода от дипольных к
вытянутым в хвост магнитным силовым линиям (ОПДВ)

3.1 Переходная область от дипольных к вытянутым в хвост 54
магнитным силовым линиям

3.2 Динамика спектров в области ОПДВ 64

  1. Событие 13 ноября 1995 года 65

  2. Событие 17 ноября 1995 года 69

  3. Ионные дифференциальные спектры в области ОПДВ 72

  4. Измеряемые спектры частиц и каппа-распределение 78

3.3 Расчет радиальных профилей давления и оценка величины 82
плотности поперечных токов

  1. События 13 октября 1995 г и 13 марта 1996 г 84

  2. Расчет давления и сравнение с моделью Цыганенко и 88

Мукаи-2003

3.3.3 Оценка величины плотности поперечных токов в предположении магнитостатического равновесия

Заключение

Основные положения, выносимые на защиту

Список публикаций по теме диссертации

Список литературы

Введение к работе:

Актуальность темы

Актуальность и практическая значимость работы связана с необходимостью выявления характерных закономерностей формирования распределения частиц, токов и плазмы в магнитосфере Земли, создания количественных моделей магнитосферных процессов и взаимодействия магнитосферы с солнечным ветром, решению задач в рамках решения проблемы предсказания «Космической погоды».

Цели и задачи исследования

Цель исследования состояла в выяснении основных закономерностей процессов формирования потоков частиц и плазмы во внешнем каспе и в области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям. Связь этих областей обусловлена существованием замкнутых внутри магнитосферы дрейфовых траекторий частиц, соединяющих эти две области.

Реализация целей исследования требовала решения следующих задач:

проведения интеркалибровки приборов, измерявших потоки частиц с различными энергиями и питч-углами в перекрывающихся энергетических диапазонах в эксперименте Интербол/Хвостовой зонд;

проведения численного моделирования траекторий частиц в магнитосфере Земли;

проведение анализа формы функции распределения частиц в области внешнего каспа;

определение угловой анизотропии потоков частиц в области внешнего каспа;

проведение проверки теоретического предположения о существовании квазизахваченных ионов с энергиями 10-25 кэВ в области внешнего каспа;

исследование динамики потоков частиц с энергией 1-3 МэВ;

сравнение предсказаний теорий появления энергичных частиц в области внешнего каспа с результатами экспериментальных наблюдений;

получение энергетических спектров частиц в диапазоне энергий 1 кэВ – 3 МэВ в области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям;

изучение динамики спектров частиц в области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям;

проведение аппроксимаций наблюдаемых спектров каппа-распределением;

изучение динамики параметров каппа-распределения;

определение профилей давления вдоль траекторий полета спутника;

проведение анализа радиального хода давления;

проведение сравнения результатов наблюдений профилей давления с существующими моделями;

исследование области перехода от плазменного слоя к кольцевому току;

определение величины поперечных токов в плазме, поддерживаемых в приближении магнитостатического равновесия наблюдаемыми профилями давления.

Научная и практическая ценность работы

Научная ценность работы связана с получением новых экспериментальных результатов, имеющих существенное значение для описания процессов в высокоширотной магнитосфере.

Практическая ценность работы связана с возможностью использования полученных результатов при решении прикладных задач, возникающих при освоении околоземного космического пространства. Полученные результаты могут быть использованы при решении проблемы проникновения частиц внутрь магнитосферы и динамики суббуревых и буревых процессов внутри магнитосферы, определяющих «космическую погоду».

Научная новизна полученных результатов

В работе представлены новые результаты, полученные в процессе обработки и анализа данных, на спутнике ИНТЕРБОЛ/Хвостовой зонд в двух не достаточно изученных на сегодняшний момент областях магнитосферы – во внешнем каспе и области перехода от дипольных магнитных силовых линий к вытянутым в хвост в период 1995-1999 гг.

  1. Впервые получены дифференциальные спектры ионов в высокоширотной магнитосфере (внешний касп) и области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям в диапазоне от 1 кэВ до 3 МэВ с энергетическим разрешением в диапазоне 25-800 кэВ превышающем результаты предшествующих наблюдений.

  2. На основе оригинальной методики по систематизации случаев с ярко выраженной анизотропией функции распределения ионов с энергией 10-25 кэВ в области внешнего каспа впервые представлено экспериментальное подтверждение наличия квазизахвата частиц в данном районе.

  3. Впервые зарегистрированы интенсивные потоки (~103 см-2с-1) высокоэнергичных (с энергией ~1 МэВ) ионов в области внешнего каспа.

  4. Впервые непрерывно прослежены вариации дифференциальных спектров ионов и давления плазмы в области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям в ночные часы на геоцентрических расстояниях от 6 до 12 RE (ранее существовал пробел данных в этой области).

  5. Впервые выделены случаи, когда на профиле давления наблюдается плато: форма спектров частиц, с уменьшением геоцентрического расстояния, практически не изменяется (в области от L = 11 RE до L = 6 RE) при незначительных вариациях энергий в максимумах спектров.

  6. Впервые предложено возможное объяснение существования «зазора» между областями продольных токов зоны 1 и зоны 2 Ииджимы и Потемры, основанное на предположении гидростатического равновесия и существования областей плато на профиле давления.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных в работе результатов обусловлена использованием и сопоставлением данных разных приборов при наблюдениях на спутнике Интербол/Хвостовой зонд, хорошим согласием измеряемых величин с опубликованными ранее данными при лучшем энергетическом разрешении.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Исследована структура функции распределения ионов с энергией 10-25 кэВ в области внешнего северного полярного каспа. Обнаружены случаи с ярко выраженной анизотропией, что может свидетельствовать о наличии квазизахвата частиц в данном районе.

  2. Впервые зарегистрированы интенсивные потоки (~103 см-2с-1) высокоэнергичных (с энергией ~1 МэВ) ионов в области внешнего каспа. Показано, что в рассматриваемых событиях основным источником этих ионов вероятнее всего является ударная волна.

  3. Разработана методика интеркалибровки приборов, измерявших потоки частиц на спутнике ИНТЕРБОЛ/Хвостовой зонд. Получены дифференциальные спектры ионов в диапазоне энергий от 0.1 кэВ до 3 МэВ по данным одновременных измерений приборов КОРАЛЛ, ДОК-2 и СКА-2 с энергетическим разрешением превышающем результаты предшествующих исследований.

  4. Исследованы вариации спектров частиц и давления плазмы в области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям на геоцентрических расстояниях от 6 до 12 RE. Определены радиальные градиенты давления. Показано, что в магнитоспокойных условиях плазменный слой непрерывно переходит в кольцевой ток. Выделены случаи, когда на профиле давления наблюдается плато.

  5. Рассчитана плотность магнитостатически равновесных поперечных токов в области перехода от дипольных к вытянутым в хвост магнитным силовым линиям. Показано, что в области плато давления плотности поперечных и соответственно продольных токов малы, что может объяснить существования «зазора» между областями продольных токов зоны 1 и зоны 2 Ииджимы и Потемры.

Личный вклад соискателя

Соискателем проделана большая работа по выделению, обработке и анализу экспериментального материала, лично разработаны программы обработки данных, проведено сравнение полученных результатов с теоретическими и эмпирическими моделями. Автор работы внес определяющий вклад в получение приводимых результатов.

Апробация работы

Результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: на XXVI, XXVII, XXVIII Генеральных ассамблеях Европейского геофизического сообщества (Ницца, Франция, 2000; Ницца, Франция, 2001; Ницца, Франция, 2002), на EGS-AGU-EUG совместной ассамблее (Ницца, Франция, 2003), на Генеральных ассамблеях Европейского геонаучного союза (EGU) (Ницца, Франция, 2004, 2005), на международных симпозиумах по проекту ИНТЕРБОЛ (Звенигород, Россия, 1999; Киев, Украина, 2000), на международном симпозиуме в память Ю.И. Гальперина (Москва, Россия, 2003), на конференциях COSPAR (Варшава, Польша 2000, 2004), на COSPAR-ESA коллоквиуме (Konstancin-Jeziorna, Poland, 2001), на V международной конференции по суббурям (Санкт-Петербург, Россия, 2000), на конференции NATO (о. Крит, Греция, 2000), на First S-Ramp Conference (Саппоро, Япония, 2000), на симпозиуме D3.5 Multiscale structure of the dynamic processes in the critical magnetospheric regions (Boston University, USA, 2000),

а также на семинарах ИКИ РАН.

Публикации

Результаты диссертационной работы опубликованы в 10 научных работах.

Структура и объем диссертации

Подобные работы
Панов Евгений Валентинович
Изучение токовых слоев на границе магнитосферы Земли по данным четырех спутников кластер
Багаутдинова Гульназ Ришатовна
Исследование характеристик изотропных границ в магнитосфере Земли
Русанов Алексей Александрович
Исследование физических процессов во внутренней магнитосфере Земли
Кришталь Александр Нектариевич
МЕЛКОМАСШТАБНЫЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ПРЕДВСПЫШЕЧНОЙ ПЛАЗМЕ ПЕТЕЛЬ В АКТИВНОЙ ОБЛАСТИ СОЛНЦА
Савин Сергей Петрович
Экспериментальное исследование нелинейных взаимодействий и процессов переноса плазмы в критических областях на границе магнитосферы
Гольдварг Татьяна Борисовна
Исследование квазипериодических процессов в активных областях Солнца
Клепиков Дмитрий Владимирович
Особенности динамики магнитных полей в полярных областях Солнца
Аршукова Ирина Леонидовна
МГД неустойчивости искривленных токовых слоев в областях обтекания планет солнечным ветром
Дэспирак Ирина Вадимовна
Исследование взаимосвязи полярных сияний, явлений в плазменном слое магнитосферы и условий в межпланетной среде
Оводков Денис Александрович
Динамика заряженных частиц в токовых слоях бесстолкновительной плазмы магнитосферы Земли

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net