Баллонная/перестановочная неустойчивость в ближнем хвосте

Е.В. Панов1, Р. Накамура1, В. Баумйоханн1, М.Г. Кубышкина2, А.В. Артемьев3, В.А. Сергеев2, А.А. Петрукович3, В. Ангелопулос4

1IWF ÖAW, 2СПбГУ, 3ИКИ РАН, 4IGPP UCLA.

Многоспутниковые наблюдения THEMIS

3

Теории суббурь до THEMIS

4

Наблюдения THEMIS 28.02.2008

@7:10UT P2, P3, P4 Пересекли ПС

5

@7:10-7:38UT сильные колебания поля T~100сек

Наблюдения THEMIS 28.02.2008

6

@7:39UT Пересоединение между 11 и 16 РЗ

Наблюдения THEMIS 28.02.2008

7

@7:39UT Пересоединение между 11 и 16 РЗ

8

Эволюция слоя согласно модели AM-03

9

AM-03:Поперечный ток растет, особенно в перегибе

Точка перегиба в X=-10 RE

Ток увеличивается, особенно в месте сгиба

10

АМ-03: Поле в долях уменьшается

Формируется вложенный токовый слой

Растет минимум магнитного поля

Градиенты плазмы и поля в точке перегиба

11

Идентификация моды

Pritchett, P. L., and F. V. Coroniti (2010)

Наблюдения THEMIS Моделирование

12

Сосисочная структура осцилляций слоя

Наблюдения THEMIS

TP4= TP4 минус 50 секунд

Моделирование

13

Пример 2

Суббуря исследована в Sergeev et al., (2012)

14AGU 2010

Пример 3

Волна яркости в авроре (Uritsky et al., 2009)

15

Бóльшие BZМéньшие BZ Дрейф по YРастяжение по X

BZ (слева) и Vele (справа) в XY плоскости

Y

Pritchettand

Coroniti, (2010)

16

•Частота: 0.01млГц•Скорость дрейфа:•100 км/с вдоль Y•Ширина пальцев ~1 РЗ

Дрейф пальцев с утра на вечер

17AGU 2010

С 7:30 до 7:38 UT:

-Пальцы вытянулись 6 to 16 РЗ

-Амплитуды колебаный плазмы и поля выросли

-Поперечный ток достиг десятков нА/м2 (сформировался ТТС)

-в 7.38 UT ТТС стал одномерным

-Формируется токовый клин в ионосфере

Удлинение пальцев и пересоединение ТТС

18AGU 2010

interchange mechanism will speed up any mechanism forviolating frozen in flux in a thin plasma sheet

Yang, J., R. A. Wolf, and F. R. Toffoletto (2011)

19

Yang, J., R. A. Wolf, and F. R. Toffoletto (2011)

20

Энтропия между -11 и -16 РЗ

21

2222

Выводы

Анализ наблюдений THEMIS от 28.02.2008 между 6:50 и 7:50 UT показал:

• Плазменный слой был согнут около 11 РЗ на 15 градусов (предположительно солнечным ветром).

• С изгибом значительно выросли колебания, вызванные раскачкой кинетической баллонной/перестановочной неустойчивостью в обратном градиенте BZ.

• В процессе развития неустойчивости сформировался

одномерный (без BZ) ТТС, в котором наблюдались признаки пересоединения между при -16<X<-11 РЗ.

23

Neutral Sheet Bending

Fast bending @7:10-7:20UT between two stable states

24

PS Bending FollowedSolar Wind Direction Change

25

Oscillation Growth FollowedPS Bending

26

CS Bending as a Source of Negative dBZ/dXPritchett, P. L., and F. V. Coroniti (2010)

Our configuration

27

Evolution of dBZ/dX

28

Oscillations During Weak PS Bending

Single Spacecraft Esimate of dBZ/dX

dBZ/dX~1nT over 500 km

30

Neutral Sheet Location and Current Density

Interchange Fingers Grew & 1D CS Formed @7:38

BZ

dBZ/dt

(ExB/B2)Z

VX

VY

Ln(J)

gradXP

δP

gradXBZ

32AGU 2010

Reconnection Indeed Seen in PIC Modeling

Pritchett, P. L., and F. V. Coroniti (2011)

No physical explanation given