Микровсплески ультрафиолетового излучения в авроральной зоне по данным многоканального изображающего фотометра

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Осенью 2021 г. в обсерватории «Верхнетуломская» Полярного геофизического института (ПГИ) был установлен многоканальный изображающий фотометр системы PAIPS. В течение первого сезона работы (2021 / 2022 гг.) измерения проводились в течение 163 ночей в трех режимах, отличающихся временным разрешением: 2.5, 320 мкс и 41 мс. Высокое временное разрешение позволяет исследовать тонкую временную структуру свечения, представляющюю собой короткие (менее 1 с) всплески ультрафиолетового излучения (УФ), т. н. «микровсплески», которые могут быть одиночными или следовать сериями. Обнаружены и проанализированы длительные серии микровсплесков, зарегистрированные 27–29.XI.2021. Показано, что серии всплесков имеют сложную временную структуру, отдельные всплески имеют несколько пиков с интервалами в 100–400 мс, интервалы между всплесками составляют порядка 1 с и появляются пачками длительностью от нескольких секунд до минут. Серии возникают как в спокойных геомагнитных условиях, так и во время суббурь, частота и амплитуда всплесков во втором случае в разы больше.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Д. Щелканов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Физический факультет

Россия, Москва

А. А. Белов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Физический факультет

Россия, Москва

П. А. Климов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

В. Д. Николаева

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

Р. Е. Сараев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына; Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Россия, Москва

С. А. Шаракин

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: shchelkanov.kd18@physics.msu.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ripoll J.F., Claudepierre S.G., Ukhorskiy A.Y. et al. Particle Dynamics in the Earth’s Radiation Belts: Review of Current Research and Open Questions // J. Geophysical Research: Space Physics. 2020. V. 125. Iss. 5. Art. ID. e2019JA026735. https://doi.org/10.1029/2019JA026735
  2. Anderson K.A., Milton D.W. Balloon observations of X-rays in the auroral zone: 3. High time resolution studies // J. Geophysical Research. 1964. V. 69. Iss. 21. P. 4457–4479.
  3. Solar Anomalous Magnetospheric Particle Explorer. https://lasp.colorado.edu/sampex/ (дата обращения: 05.08.2023)
  4. Baker D.N., Mason G.M. Figueroa et al. An overview of the Solar Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) mission // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1993. V. 31. Iss. 3. P. 531–541. https://doi.org/10.1109/36.225519
  5. Douma Emma, Rodger Craig, Blum Lauren et al. Occurrence characteristics of relativistic electron microbursts from SAMPEX observations: Occurrence of relativistic microbursts // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 8096–8107. https://doi.org/10.1002/2017JA024067
  6. Douma E. Relativistic Electron Microbursts: Properties and Possible Plasma Wave Drivers (Thesis, Doctor of Philosophy). Otago: University of Otago, 2018. 409 pp. http://hdl.handle.net/10523/8771
  7. Shumko M., Gallardo-Lacourt B., Halford A.J. et al. A Strong Correlation Between Relativistic Electron Microbursts and Patchy Aurora // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48. P. 8811–8818. https://doi.org/10.1029/2021GL094696
  8. Time History of Events and Macroscale Interactions During Substorms (THEMIS). https://themis.igpp.ucla.edu/instrument_asi.shtml (дата обращения: 11.08.2023).
  9. Shumko M., Blum L.W., Crew A.B. Duration of individual relativistic electron microbursts: A probe into their scattering mechanism // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48. Art. ID. e2021GL093879. https://doi.org/10.1029/2021GL093879
  10. Marshall R.A., Nicolls M., Sanchez E. et al. Diagnostics of an artificial relativistic electron beam interacting with the atmosphere // Geophys. Res. Space Physics. 2014. V. 119. P. 8560–8577. https://doi.org/10.1002/2014JA020427.
  11. Marshall R.A., Xu Wei, Kero Antti et al. Atmospheric effects of a relativistic electron beam injected from above: Chemistry, electrodynamics, and radio scattering // Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 2019. V. 6. Iss. 6. https://doi.org/10.3389/fspas.2019.00006
  12. Turunen Esa, Verronen Pekka T., Seppala Annika et al. Impact of different energies of precipitating particles on NOx generation in the middle and upper atmosphere during geomagnetic storms // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2009. V. 71. P. 1176–1189. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.07.005
  13. Oyama S., Kero A., Rodger C.J. et al. Energetic electron precipitation and auroral morphology at the substorm recovery phase // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 6508–6527. https://doi.org/10.1002/2016ja023484
  14. Miyoshi Y., Saito S., Kurita S. et al. Relativistic electron microbursts as high‐energy tail of pulsating aurora electrons // J. Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120. P. 2754–2766. https://doi.org/10.1029/2020GL090360
  15. Fasil Tesema, Noora Partamies, Hilde Nesse Tyssøy et al. Observations of precipitation energies during different types of pulsating aurora // Ann. Geophys. 2020. V. 38. P. 1191–1202. https://doi.org/10.5194/angeo-38-1191-2020
  16. Loss through Auroral Microburst Pulsations. URL: https://lamp-mission.sites.uiowa.edu/. (дата обращения: 11.08.2023)
  17. Taku Namekawa, Takefumi Mitani, Kazushi Asamura et al. Simultaneous Precipitation of Sub-Relativistic Electron Microburst and Pulsating Aurora Electrons // Authorea Preprints. 2023. https://doi.org/10.22541/essoar.168167378.83120518/v1.
  18. Brito T., Woodger L., Hudson M. et al. Energetic radiation belt electron precipiation showing ULF modulation // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. Iss. 22. Art.ID. L22104. https://doi.org/10.1029/2012GL053790
  19. Balloon Array for Radiation Belt Relativistic Electron Losses. URL: https://barrel.rmillan.host.dartmouth.edu/ (дата обращения: 11.08.2023).
  20. Woodger L.A., Halford A.J., Millan R.M. et al. A summary of the BARREL campaigns: Technique for studying electron precipitation // J. Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120. P. 4922–4935. https://doi.org/10.1002/2014JA020874
  21. Klimov P., Sharakin S., Belov A. et al. System of Imaging Photometers for Upper Atmospheric Phenomena Study in the Arctic Region // Atmosphere. 2022. V. 13. Iss. 10. Art. ID. 1572. https://doi.org/10.3390/atmos13101572
  22. Thorne R.M. Energetic radiation belt electron precipitation: a natural depletion mechanism for stratospheric ozone // Science. 1977. V. 195. Iss. 4275. P. 287–289. https://doi.org/10.1126/science.195.4275.28
  23. Ozaki M., Shiokawa K., Kataoka R. et al. Localized mesospheric ozone destruction corresponding to isolated proton aurora coming from Earth’s radiation belt // Scientific Reports. 2022. V. 12. Art. ID. 16300. https://doi.org/10.1038/s41598–022–20548–2.
  24. Turunen E., Kero A., Verronen P.T. et al. Mesospheric ozone destruction by high-energy electron precipitation associated with pulsating aurora // Geophysical Research Atmospheres. 2016. V. 121. P. 11852–11861. https://doi.org/10.1002/2016JD025015.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) УФ-микровсплеск (вставка – карта сработавших каналов); (б) осциллограммы метеорного события, цветом показаны разные каналы, черная линия – интегральная кривая свечения, вставка – карта сработавших каналов; (в) осциллограммы для пролета спутника (цветные линии – сигнал в пикселях, черная – интегральная кривая свечения; (г) осциллограмма пролета самолета с характерными двухпиковыми всплесками сигнальных огней.

Скачать (336KB)
Метаданные
3. Рис. 2. АЕ-индекс геомагнитной активности в период 27–30.XI.2021. Красным цветом показаны временные интервалы регистрации последовательности УФ-микровсплесков.

Скачать (113KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сверху: результаты наблюдения микровсплесков 27.XI.2021. Слева показана кривая свечения от момента заката до 02:00 UTC. Справа – временной интервал, содержащий микровсплески. Розовыми маркерами отмечены отобранные микровсплески. Положение интервала на кривой свечения обозначено красной стрелкой. Снизу: тоже самое для 29.XI.2021 г.

Скачать (294KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределения УФ-микровсплесков по амплитуде. Слева – для дней с низкой геомагнитной активностью (27 и 28.XI.2021). Справа – для дня с высокой геомагнитной активностью (29.XI.2021).

Скачать (141KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024