Техника инверсии магнитограмм

4.3 Формирование Авроральных Дуг

Полярные сияния - верхняя атмосферная эмиссия видимого света, появляются в результате высыпания первоначальных 1-10 keV электронов. Существуют в основном два типа полярных сияний, диффузионные и дискретные, на которые сияния морфологически классифицируются (Акасофу 1976). Дискретные полярные сияния, включая яркие, активные авроральные формы сияний как авроральные дуги, связаны с электронами, распределенными по относительно узкого энергетического диапазона около нескольких keV (например, Эванс 1968). Угловое распределение этих электронов найдено, что бы достигнуть максимума во втекающем направлени вдоль линий магнитного поля (например, Arnoldy и др.. 1974; Mizera и др.. 1976), указывая на ускорение электрическими полями, совмещенными параллельными линиями поля в дугах полярных сияний. Те же самые поля могут ускорить ионосферные ионы вверх (например, Шелли и др. 1976; Mizera и Fennell 1977; Чиу и Шульц 1978). С другой стороны электронные высыпания по разбросанному полярному сиянию распределяется по широкому кольцу с энергией, которая ускоряется электрическими полями.

Взаимодействие магнитосферы и высокоширотной ионосферы - зависят от известного, очень нелинейного процесса. Высыпания материальной точки, осуществляющиеся в местах токов, могут изменить проводимость ионосферы и, следовательно, распределения ионосферных токов. Поскольку ионосферный ток должен закрываться посредством продольных токов, увеличение или уменьшение в авроральном токе системы приводит к "замкнутому" процессу обратной связи. Иными словами, самосогласованной, зависящих от времени обращения среди полярных сияний электроструи, поле-токов проводимости аксессуаров и связанные с ними электрического поля должны сопровождаться, чтобы понять, как дуги полярных сияний формируются в рамках магнитосферно-ионосферной связи. Взаимодействие (или обратная связь) между продольными токами, переносимыми МГД волнами, и повышенной ионизацией, вызванной этими токами, производит непостоянную волну в полярной ионосфере. 

Эта связь была признана Сато, который применял смешанный  кругооборот в котором магнитосферным откликом на ионосферную электропроводность управлял принятый характерный импеданс в магнитосфере, и Rothwell, который применял принятый параметр, выражающий эффективность разряда чрезмерных обвинений (или ионосферная электропроводность) как продольные токи. В этих попытках магнитный отклик, как предполагалось, был дан постоянным импедансом, игнорируя неоднородность магнитосферы.Люссак исследованал обратную связь между магнитосферой и ионосферой посредством модели альфвеновской волны, описанной Lusak и Dum. Предпологается, что эта модель альфвеновской волны создана в ионосфере для выполнения продольных токовбудет проходить частичного отражения по мере его распространения в сторону больших высот в магнитосфере, потому что альфвеновская скорость меняется по силовым линиям. Во всяком случае, так называемые обратные нестабильности могут давать место в магнитосферно-иносферной системе.

Miura и Sato выполнил детализированные изучения моделирования, в которых нелинейные, связанные уравнения, показывающие повышения ионосферной проводимости, продольного тока, и характерном импедансе в магнитосфере решены. Как время прохода в моделированной схеме, ионосферно-магнитосферные увеличениях неустойчивости обратной связи приводят к высыпаниям ускоренных электронов, совпадающих с вытекающим продольными токами. На моделировании начальная "фоновая" конфигурация была задана, чтобы представить эмпирическое распределение крупномасштабной системы продольного тока и потенциальное снижение через полярную шапку. Рисунок 4.19 показывает пример их числовых результатов. Верхние три полярных графика показывают, временные развития многократных авроральных дуг были образованны по направлению к полюсной стороне предполуночного аврорального овала и к экваторной стороне овальной постполуночи. Две диаграммы на более низкой панели распределения ионосферных текущих векторов и электрического дрейфа для T = 30. Хотя такую мелкомасштабную структуру было трудно наблюдать (для примера полей прекрасного масштаба и токов, связанных с мелкомасштабными авроральными дугами, см. Sugiura и др. 1982 и Weimer и др. 1985), процессы неустойчивости обратной связи, кажется, в состоянии создать такую структуру.

Движение авроральных дуг может также быть адресовано на компьютерных изучениях моделирования с точки зрения ионосферных процессов обратной связи. Lysak (1986) показывал то что по направлению к полюсу, движение авроральных дуг может быть воспроизведено, соответствуя по направлению к полюсу расширение во время фазы расширения авроральных суббурь. В частности хотя Сато (1978) и Миура и Сато (1980) применял модель обратной связи, чтобы успокоить авроральные дуги, Lysak (1986) продемонстрированный, что движение динамического полярных сияний, достигая приблизительно 10 km/s, может также быть за счет модели обратной связи.