docAKR
download 
Reklamacja Transkrypt
AKR
Pulsacje Pc1/Pc5 Kilometrowego Promieniowania Radiowego Ziemi (AKR) Roman Schreiber Centrum Badań Kosmicznych PAN 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 1 / 42 Zorza polarna na Alasce – zdjęcie Jan Curtis 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 2 / 42 Zorza polarna (Iowa) 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 3 / 42 Zorza widziana z orbity wokółziemskiej 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 4 / 42 Mapa występowiania zórz – Elias Loomis (1860) 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 5 / 42 Zorza jest “produktem ubocznym” znacznie bardziej rozległych zjawisk 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 6 / 42 Prosta klasyfikacja obszarów związanych z generacją zórz i AKR 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 7 / 42 Bardziej kompletne zestawienie aktywnych obszarów magnetosfery 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 8 / 42 Źródło AKR i jego odwzorowanie na owalu zorzowym 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 9 / 42 Źródło AKR - I 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 10 / 42 Źródło AKR - II Warunki niezbędne dla niestabilności masera cyklotronowego • fpe/fce << 1 • ∂f/ ∂vperp > 0 tzn. rozkład prędkości w kształcie “podkowy” • Ziemski AKR: powstaje na liniach sił pola magnetycznego w obszarach akceleracji powyżej strefy zórz • AKR zaobserwowano dla wszystkich planet jowiszopodobnych • Może być również odpowiedzialne za promieniowanie radiowe gwiazd i AGN 16 czerwiec 2007 Begelman, Ergun, Rees 2005 ApJ XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 11 / 42 Źródło AKR - III FAST Observations of AKR Source Region (Ergun et al. Ap. J. 538, 456) Shell instability 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 12 / 42 Związek źródeł AKR z dyskretnymi łukami zorzowymi - I 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 13 / 42 Związek źródeł AKR z dyskretnymi łukami zorzowymi - II 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 14 / 42 Pulsacje AKR - I 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 15 / 42 Pulsacje AKR - II 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 16 / 42 Pulsacje AKR - III 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 17 / 42 Inny przykład 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 18 / 42 Jeszcze jeden przykład 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 19 / 42 Tutaj częstotliwość modulacji jest około 1.3 mHz 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 20 / 42 Te same pulsacje widoczne są z dwóch różnych satelitów 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 21 / 42 Wiatr słoneczny wzbudza drgania linii sił ziemskiego pola magnetycznego 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 22 / 42 Obszarów pobudzanych do drgań może byc więcej 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 23 / 42 Częstotliwości pulsacji dla 115 przypadków (obserwacje POLRADa) 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 24 / 42 Łuki zorzowe świecą zgodnie z pulsacjami AKR... 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 25 / 42 Chandra zaobserwowała pulsujący obszar na Jowiszu 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 26 / 42 Prawdopodobnie również związany z FLR 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 27 / 42 Zorze zmieniają się również na Saturnie 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 28 / 42 Skandynawska sieć magnetometrów IMAGE 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 29 / 42 Pulsacje pola magnetycznego związane z FLR 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 30 / 42 Co wynika z naszych obserwacji 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 31 / 42 Chociaż źródła AKR są dość daleko od stacji IMAGE... 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 32 / 42 Podsumowanie I ● udało się nam zaobserwować około 60 przypadków pulsacji AKR w zakresie 1 – 4 mHz odpowiadających zakresowi pulsacji Pc-5 ziemskiego pola magnetycznego ● w wielu wypadkach można mówić o modulacji intensywności AKR - obecne w widmie drobne struktury pojawiają się i znikają w takt pulsacji ● istnieje wyraźna korelacja (r = 0.87) pomiędzy częstotliwościami pulsacji AKR a obserwowanymi w tym samym czasie w obrębie skandynawskiej sieci magnetometrów IMAGE częstotliwościami FLRów co wskazuje na związek obydwu zjawisk ● przyczyną modulacji AKR są pola elektryczne równoległe do kierunku pola magnetycznego generowane przez stojące inercyjne (kinetyczne) fale Alfvéna będące wynikiem nieliniowej ewolucji rezonansu linii sił pola magnetycznego ● szczegóły w pracy: J.Hanasz, H. de Feraudy, R. Schreiber, and M. Panchenko, Pulsations of the auroral kilometric radiation, Journal of Geophysical Research, 111, doi:10.1029/2005JA011302, 2006 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 33 / 42 Popatrzmy teraz na AKR w znacznie krótszej skali czasowej... (1) (2) (3) 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 34 / 42 Ewolucja mocy AKR w czasie (zintegrowanej w pasmie emisji) +0.25 -0.47 -1.19 -1.91 -2.63 6s -3.36 0.00 3.68 16 czerwiec 2007 7.37 Time [s] 11.06 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 14.75 18.43 35 / 42 Skalogram mocy AKR - integracja w pasmie 76-78 kHz 12.68 6.39 3.17 1.58 6s 0.79 0.00 1.99 16 czerwiec 2007 3.98 5.98 7.95 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 9.94 36 / 42 Analogia Tamao Chi and Russell, 2005 Fale EMIC generowane w obszarze równika geomagnetycznego wędrują w kierunku Ziemi aby następnie zmierzać do obszaru generacji AKR (transformując się po drodze do kinetycznych fal alfvenowskich). Niosą z sobą sygnaturę częstotliwościową obszaru równika w którym powstały – częstotliwość cyklotronowa protonów – i modulują natężenie AKR w źródle (podobnie do fal EMIC generowanych znacznie bliżej źródeł AKR i omawianych przez Xin'a i Menietti'ego w ich ostatniej pracy (2007)) 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 37 / 42 Model gęstości elektronowej (Denton et al., 2004) 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 38 / 42 Dopasowanie Najlepsze dopasowanie zapóźnień czasowych w funkcji położenia obszaru generacji fal EMIC w płaszczyźnie równika geomagnetycznego. Odległości pomiędzy kolejnymi maksimami modulacji natężenia AKR odpowiadające zmiennemu okresowi fal EMIC zostały przeliczone na wartości parametru McIllwaina L (za pośrednictwem równikowej częstotliwości cyklotronowej elektronów. Czas zapóźnienia został obliczony jako suma dwóch całek (zapóźnienie w płaszczyźnie równika i wzdłuż linii sił pola magnetycznego odpowiadającej danej wartości L). Użyty został model dipolowy pola magnetycznego i model koncentracji elektronowej Denton et al., (2004). 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 39 / 42 “Wąsy” na niskich częstotliwościach 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 40 / 42 Jeszcze inny przykład - “striations” zmieszane z pulsacjami 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 41 / 42 Podsumowanie II ● potrzebny jest bardziej realistyczny model pola magnetycznego (Cyganienko) ● nie znamy ew. zależności zjawiska od globalnych indeksów aktywności magnetosferycznej (jak np. index Kp) – model “równikowy” jest wrażliwy na geometrię pola magnetycznego ● dla analizowanych przypadków nie znamy położenia źródeł AKR ● podobna charakterystyka częstotliwościowa zjawiska może powstać w wyniku oddziaływania z falami EMIC produkowanymi lokalnie – aby uzyskać ten sam zakres częstotliwości zakładamy emisję fal EMIC poprzez jony tlenu ● powstawanie “wąsów” można wyjaśnić wchodzeniem fal Alfvena z góry do coraz rzadszych obszarów wnęki w której generowany jest AKR 16 czerwiec 2007 XII Spotkania Bieszczadzkie - Dwerniczek 42 / 42
