Pulsacje Kilometrowego Promieniowania Radiowego Ziemi (AKR) na
częstotliwościach magnetosferycznych pulsacji Pc1
Roman Schreiber
Centrum Badań Kosmicznych PAN
Zorza polarna (Iowa)
Zorza widziana z orbity wokółziemskiej
Mapa występowiania zórz – Elias Loomis (1860)
Zorza jest “produktem ubocznym” znacznie bardziej rozległych zjawisk
Prosta klasyfikacja obszarów związanych z generacją zórz i AKR
Źródło AKR - I
Mutel et al., 2006 Ergun et al., 2000
Warunki niezbędne dla niestabilności masera cyklotronowego (Mutel, 2006)
• f
pe/f
ce<< 1
• ∂f/ ∂v
perp> 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
Begelman, Ergun, Rees 2005 ApJŹródło AKR - II
Źródło AKR - III
Ergun et al., 2000
Związek źródeł AKR z dyskretnymi łukami zorzowymi
Mutel, 2006
Pulsacje AKR - I
Pulsacje AKR - II
(1)
(2)
(3)
Popatrzmy teraz na AKR w znacznie krótszej skali czasowej...
Jak to widać z czterech satelitów misji CLUSTER
“Wąsy” na niskich częstotliwościach
Ewolucja mocy AKR w czasie (zintegrowanej w pasmie emisji)
6 s
0.00 3.68 7.37 Time [s] 11.06 14.75 18.43
-3.36 -2.63 -1.91 -1.19 -0.47 +0.25
Cluster SC2 spacecraft 18h 30m to 19h 10m UT
Widmo półgodzinne
MLT = 6.88 MLAT = -72
oL = 122
20 sekund...
Widmo pulsacji AKR (FFT 2180 pts) – 8 sekund
Widmo z nałożonymi uśrednionymi profilami intensywności
Dryf struktur w czasie
Dryf struktur w funkcji częstotliwości
Prędkości źródeł AKRw funkcji wysokości generacji
Jeszcze inny przykład - “striations” zmieszane z pulsacjami
Data początek UT czas trwania [s] F
puls[Hz] f [kHz]
Jun 22, 2003 18:45:56 15 2.7 – 1.6 47
Aug 3, 2003 13:16:48 11 3.0 57
May 16, 2005 13:27:08 5 2.2 80
May 16, 2005 13:28:23 3 3.25 77
May 16, 2005 13:40:16 12 1.87 75
May 16, 2005 13:44:58 66 2.05 65
May 16, 2005 13:50:53 2 3.6 73
May 16, 2005 13:51:00 12 4.0 – 2.5 68
May 16, 2005 13:58:20 4 4.25 70
May 16, 2005 13:58:54 3 3.0 56
May 16, 2005 13:58:58 6 4.0 56
May 16, 2005 14:16:18 10 1. 7 – 1.3 55
May 16, 2005 14:16:30 13 2.33 55
May 16, 2005 14:44:11 53 2.21 57
May 16, 2005 14:48:11 15 1.73 48
16 maja 2005 między 1327 UT a 1448 UT miało miejsce 13 zjawisk Pc1-AKR w trakcie fazy powrotnej silnej burzy magnetycznej która rozpoczęła się dzień wcześniej 15 maja 2005
o 0500 UT.
ACE: max B solar wind ~ 57 nT
max V solar wind ~ 1000 km/s
Związki z aktywnością magnetosferyczną (?)
Podsumowanie
●
pulsacje AKR w zakresie Pc1 tłumaczymy obecnością we wnęce zorzowej inercyjnych fal Alfvena powstających na wysokościach ~ 13 000 km z fal Pc1 (EMIC) propagujących się z odległych obszarów magnetosfery
●
prędkości i kierunek dryfu struktur AKR pasują do prędkości inercyjnych fal Alfvena propagujących się w kierunku Ziemi z prędkościami
3 000 – 15 000 km/s
●
zmieniające się podłużne pola elektryczne produkują okresowo niestabilne rozkłady elektronów odpowiedzialne za generację AKR
●
zjawisko jest b.rzadkie, możliwym wytłumaczeniem jest fakt, że czasy lokalne generacji AKR i pulsacji zachodzą słabo na siebie
●
