ИСТИНА

Цель проекта – определить механизмы воздействия параметров солнечного ветра и ММП на согласованную динамику магнитосферных токов, частиц кольцевого тока (КТ) и внешнего электронного радиационного пояса (ВРП) магнитосферы Земли.

Solar wind and interplanetary magnetic field (IMF) variations play the key role in magnetoasphere dynamics. They control directly or indirectly development of magnetospheric current systems, auroral electrons precipitation in high latitudinal ionosphere, losses and acceleration of trapped particles, but physical mechanisms of these processes are not clear to the end. Special interest is variations of two particle populations in the internal magnetosphere which determine the magnetosphere state: ring current ions and energetic electrons of the outer radiation belt. Development and decay of the ring current take place as an answer to changes of interplanetary medium conditions and due to intramagnetospheric processes (magnetospheric substorms, wave activity) also controlled by solar wind and IMF. Ring current variations lead to changes of the magnetic field inside the outer radiation belt energetic electron trap that affects electron flux dynamics. Interplanetary medium parameter changes influence and on other large scale current systems in the magnetosphere. The geomagnetic tail current – the largest “reservoir” of charged particles in the Earth`s magnetosphere influence on outer radiation belt state especially. Coupled dynamics of magnetospheric magnetic field, ring current and outer electron radiation belt will be considered. Experimental data of space missions (АСЕ, Themis, Van Allen Probes, NOAA/POES, GOES, Meteor M1 and М2, Electro L) and magnetospheric magnetic field modeling results on the base of the A2000 paraboloid model will be used for evaluation of interplanetary medium parameter impact on inner magnetosphere conditions. Simultaneous measurements on low, nearequatorial and geosynchronous orbits allow to evaluate dynamical features of particle fluxes of different energy during geomagnetic disturbances. Generation features of storm current systems and dynamics of outer radiation belt electron fluxes will be study under different orientation of IMF.

На основе сравнительного анализа экспериментальных данных по потокам частиц кольцевого тока и энергичных электронов внешнего радиационного пояса будут получены эмпирические зависимости энергетических, временных и пространственных характеристик кольцевого тока и потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса от параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля во время геомагнитных бурь. Эволюция внутренней магнитосферы будет рассмотрена как согласованная динамика магнитосферных токов, частиц кольцевого тока и внешнего электронного радиационного пояса магнитосферы Земли. Будет изучена роль популяций частиц КТ разных энергий в формировании возмущенной магнитосферы. На основе параболоидной модели А2000 будет выполнено моделирование ранее неучтенных токовых систем (модель частичного кольцевого тока) и выработка принципов прогнозирования динамики потоков энергичных электронов на фазах восстановления геомагнитных бурь. Будут восстановлены спектры захваченных протонов и электронов в приэкваториальной области магнитосферы на разных фазах магнитной бури и проведено исследование энергетической зависимость максимумов КТ и РПЗ на разных фазах бурь и для разных условий в солнечном ветре. Сопоставление потоков частиц на низких и высоких орбитах позволит дать оценку возможности использования данных измерений потоков энергичных электронов на низковысотных КА (серии POES и Метеор) для диагностики внешнего радиационного пояса. Будет определена относительная роль адиабатических и не-адиабатических эффектов в распаде и восстановлении внешнего радиационного пояса на разных фазах магнитной бури и при разных условиях в солнечном ветре и ММП. Исследование динамики потоков энергичных электронов внешнего радиационного пояса позволит сделать очередной шаг к пониманию того, при каких внешних и внутримагнитосферных факторах преобладают те или иные физические механизмы, управляющие потоками электронов. Он значим, как для науки, так и для обеспечения радиационной безопасности космических полетов.

Настоящее исследование должно дать дополнительные сведения о механизмах формирования и динамике кольцевого тока и внешнего электронного радиационного пояса на разных фазах магнитной бури на основе данных современных космических экспериментов на КА POES, Themis, Van Allen Probes. Авторами разработаны оригинальные методики, позволяющие получать временные вариации и долготные распределения для потоков частиц кольцевого тока, регистрируемых спутниками на низких орбитах, что дает возможность изучать структуру и динамику кольцевого тока, его симметричных и асимметричных частей [Kalegaev and Vlasova, 2011, 2013, 2015]. Авторы разработали модель высокоширотной границы внешнего радиационного пояса Земли [Калегаев и др., 2018]. Участники проекта участвовали в ряде исследований, посвященных изучению крупномасштабных токовых систем магнитосферы Земли [Alexeev et al., 1996; 2001; Калегаев и Макаренков, 2006; Калегаев и др , 2008]. Основные направления исследований связаны с изучением механизмов воздействия солнечного ветра на динамику магнитосферных токовых систем, исследованием структуры и временных вариаций магнитосферного магнитного поля во время магнитных бурь на основе анализа экспериментальных данных и теоретических моделей взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли.