Эффекты магнитного пересоединения в Токовом Слое

1. Эффекты магнитного пересоединения в Токовом Слое ближнего хвоста по данным спутников Cluster и DSP. Григоренко Е.Е.1, Зеленый Л.М.1, Колева Р.2, Сово Ж.-А.3 1Институт космических исследований РАН, Москва, Россия 2ИКСИ БАН, София, Болгария 3IRAP, Тулуза, Франция

2. Магнитное пересоединение в ближнем хвосте. Эффекты в окрестности ТС: • С земной стороны от X-линии: • диполизация магнитного поля (+δBZ) • быстрые конвективные потоки плазмы, движущиеся к Земле(BBFs) • Со стороны хвоста: • южное направление Bz • движение плазмоида от Земли • (Baumjohann et al., 1989;1999; Angelopoulos et al., 1992; Sergeev et al., 1993; 2003; Nagai et al., 1998; • Petrukovich et al., 1998; Nagai et al., 2001; Runov et al., 2003 и т.д.) • Утоньшение и бифуркация ТС • Квадрупольная структура BY

3. Наблюдения Cluster и DSP на близких Y-координатах (ΔY < 1 Re) Cluster:поток плазмы от Земли, VX ~ -500 км/с BZ< 0 DSP: поток плазмы к Земле, VX ~ 900 км/с BZ > 0 Признаки пересоединения между спутниками Cluster and DSP at close Y

4. Наблюдения Cluster Поворот YZ ~ на 300 Характерные масштабы: ΔY ~ 0.2 Re; ΔZ ~ 0.13 Re

5. Квадрупольная структура BY. В окрестности магнитной X-линии наблюдается квадрупольная структура BY, обусловленная Холловскими токами, вытекающими из области пересоединения (Nagai et al., 2001;2003; Runov et al., 2003)

6. Структура Токового Слоя (ТС). Предположение: слой Харриса (максимальная плотность тока в НС) линейный градиент ΔBX/ΔZ L ~ 2·ΔZ·BX0/ΔBX BX0 – магнитное поле вне слоя (5 нТ) ΔZ - расстояние между парой спутников; ΔBX – разность напряженностей магнитного поля Толщина ТС сравнима с расстоянием между спутниками ~ 0.1 Re (Runov et al., 2002; Nakamura et al., 2002; Sergeev et al., 2003)

7. Максимум продольного тока сдвинут к нейтраль-ной плоскости по отноше-нию к максимуму перпен-дикулярного тока.

8. Потоки ионов, ускоренных перпендикулярно и параллельно МП. Наблюдения Cluster-1. Cluster-1 and -4 (bad data) are closest to the NS. Cl-1 начинает наблюдать сильный поток плазмы движущийся в хвост перпендикулярно МП в 03:43:05 UT Параллельный поток начинает наблюдается с 03:47:26 UT по 03:49:55 UT. В середине интервалапоток ускоренных ионов движется в хвост параллельно МП Изменения характера движения являются временными, а не пространственными.

9. Распределение параллельной скорости ионов относительно BXуказывает на то, что наблюдаемые изменения происходят во времени, а не в пространстве. Параллельный поток ионов всегда двигался от Земли. Длительность его наблюдения составила ~ 2.5 мин.

10. Сравнение наблюдений Cluster-1 and -3 observations. ~03:43:30 – 03:47:10 UT:оба s/c приближаются к НС и наблюдают перпендикулярный поток от Земли. ~03:47:10 – 03:48:15 UTоба s/c наблюдают параллельный поток от Земли, причем как в ПС, так и вблизи НС ~03:48:15 – 03:50 UT Cl-1 наблюдает параллельный поток от Земли, находясь ближек НС, чем Cl-3, который наблюдает перпендикуляр- ный поток от Земли! Наблюдения ускоренных потоков на Cl-3 прекращается раньше чем на Cl-1 (в ~ 03:49:46 UT), что возможно связано с выходом во внешний ПС.

11. Наблюдения DSP DSP в южном ПС 2 популяции ионов: поток к Земле VX≥1000 км/с и фоновая горячая плазма Начало регистрации параллельного потока в ~ 03:43:30 UT, что на ~30 с позже, чем Cluster. Источник (X-линия)на X ~ -14 – -16 Re. Силовые линии внешнего ПС не вовлечены в процесс пересоединения. Parallel flow in PS perpendicular flow closer to NS

12. Наземные наблюдения. FCC PBQ DSP BLC Заметных вариаций в геомагнитном поле не наблюдалось

13. PBQ FCC 10 nT BLC Амплитуда вариаций горизонтальной компоненты МП на станциях PBQ и FCC (близкие по широте к проекции DSP) ~ 10 нТ. Вариация H- компонентыМП на BLC (близкий меридиан и меньшая широта) - менее 5 нТ

14. Результаты наблюдений • Одновременные измерения Cluster и DSP в ЦПС и вблизи ТС хвоста показали: • Возможное наличие области магнитного пересоединения на X~ -14 - -16 Re и связанные с ним эффекты: • - утоньшение ТС (до ~ 0.1 Re) • - бифуркацию ТС • - эпизодическое наблюдение квадрупольной структуры BY(1-2 мин). • Процесс имел нестационарный характер: • - «перемежаемость» потоков ускоренных ионов, движущихся • перпендикулярно и параллельно МП во времени и в пространстве.