Везде

RAS PhysicsГеомагнетизм и аэрономия Geomagnetism and Aeronomy

  • ISSN (Print) 0016-7940
  • ISSN (Online) 3034-5022

Influence of space weather conditions on the intermittency of the Pi3 irregular geomagnetic pulsations

You can
PII
S3034502225020047-1
DOI
10.7868/S3034502225020047
Publication type
Article
Status
Published
Authors
N. А. Kurazhkovskaya
  • Occupation: Borok Geophysical Observatory
  • Affiliation: Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences
B. I. Klain
  • Occupation: Borok Geophysical Observatory
  • Affiliation: Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences
А. Yu. Kurazhkovskii
  • Occupation: Borok Geophysical Observatory
  • Affiliation: Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume 65 / Issue number 2
Pages
179-196
Abstract
The influence of substorms intensity, solar wind and interplanetary magnetic field (IMF) parameters on the pattern of amplitude distributions (intermittency) of Pi3 pulsation bursts observed in the night sector of the magnetosphere during substorms development was studied. One-minute digital magnetic field observation data from Arctic and Antarctic observatories were used for the analysis (Heiss Island and Mirny). The index α, which reflects the slope of the cumulative distribution function of the Pi3 burst amplitudes, was considered as the main characteristic of the Pi3 pulsation intermittency. It was shown that the distributions of Pi3 burst amplitudes, depending on space weather conditions, obeyed different power laws. It was found that the α value in the northern and southern hemispheres was greater during the development of weak substorms than during the development of strong and moderate substorms. It was shown that the α values in the two hemispheres were comparable when Pi3 bursts were excited against the background of slow solar wind flows, at the northward direction of the IMF Bz component and at a high level of solar wind plasma turbulence. Under other analyzed conditions, an asymmetry in the change in the α index was found. It is assumed that the intermittency index α qualitatively characterizes the level of plasma turbulence in the region of excitation of Pi3 pulsation bursts.
Keywords
высокоширотная магнитосфера геомагнитные пульсации космическая погода суббури перемежамость турбулентность
Date of publication
02.06.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
42

References

  1. 1. Будаев В.П., Савин С.П., Зеленый Л.М. Наблюдение перемежаемости и обобщенного самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса // УФН. Т. 18. № 9. С. 905–952. 2011. https://doi.org/10.3367/UFNr.0181.201109a.0905
  2. 2. Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Антонова Е.Е., Зверев В.Л. Влияние параметров плазмы солнечного ветра на интенсивность изолированных магнитосферных суббурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 58. № 3. С. 311–323. 2018. https://doi.org/10.7868/S001679401803001X
  3. 3. Дэспирак И.В., Любчич А.А., Клейменова Н.Г. Разные типы потоков солнечного ветра и суббури в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 59. № 1. С. 3–9. 2019. https://doi.org/10.1134/S001679401901005X
  4. 4. Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю. Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976-2000 гг. // Космич. исслед. Т. 47. № 2. С. 99–113. 2009.
  5. 5. Захаров В.Е., Пушкарев А.Н., Швец В.Ф., Яньков В.В. О солитонной турбулентности // Письма в ЖЭТФ. Т. 48. Вып. 2. С. 79–82. 1988.
  6. 6. Клайн Б.И., Куражковская Н.А., Куражковский А.Ю. Перемежаемость в волновых процессах // Физика Земли. № 10. С. 25–34. 2008.
  7. 7. Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Биттерли Ж., Биттерли М. Длиннопериодные (T=8‒10 мин) геомагнитные пульсации в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 38. № 4. С. 38‒48. 1998.
  8. 8. Клейменова Н.Г., Антонова Е.Е., Козырева О.В., Малышева Л.М., Корнилова Т.А., Корнилов И.А. Волновая структура магнитных суббурь в полярных широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 52. № 6. С. 785–793. 2012.
  9. 9. Козырева О.В., Мягкова И.Н., Антонова Е.Е., Клейменова Н.Г. Высыпания энергичных электронов и геомагнитные пульсации Pi3 в полярных широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 49. № 6. С. 777‒785. 2009.
  10. 10. Куражковская Н.А., Клайн Б.И. Влияние геомагнитной активности, параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (ММП) на закономерности перемежаемости геомагнитных пульсаций Pi2 // Солнечно-земная физика. Т. 1. № 3. С. 11–20. 2015. https://doi.org/10.12737/11551
  11. 11. Куражковская Н.А., Клайн Б.И. Поляризационные характеристики высокоширотных геомагнитных пульсаций Pi3 // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 61. № 2. С. 195–210. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021010107
  12. 12. Левашов Н.Н., Попов В.Ю., Малова Х.В., Зеленый Л.М. Моделирование турбулентности с перемежаемостью в космической плазме // Космич. исслед. Т. 60. № 1. С. 11–16. 2022. https://doi.org/10.31857/S0023420622010083
  13. 13. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нелинейной динамики. М.: Эдиториал УРСС, 335с. 2000.
  14. 14. Моисеев А.В., Стародубцев С.А., Мишин В.В. Особенности возбуждения и распространения по азимуту и меридиану длиннопериодных Pi3 колебаний геомагнитного поля 8 декабря 2017 г. // Солнечно-земная физика. Т. 6. № 3. С. 56–72. 2020. https://doi.org/10.12737/szf-63202007
  15. 15. Пудовкин М.И., Распопов О.М., Клейменова Н.Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Часть II. Короткопериодические колебания геомагнитного поля. Л.: Изд-во ЛГУ, 271 с. 1976.
  16. 16. Akasofu S.I. Roles of north-south component of interplanetary magnetic-field on large-scale auroral dynamics observed by DMSP satellite // Planetary and Space Science. V. 23. № 10. P. 1349–1354. 1975. https://doi.org/10.1016/0032-0633 (75)90030-6
  17. 17. Bartucelli M., Constantin P., Doering C.R., Gibbon J.D., Gisselfält M. On the possibility of soft and hard turbulence in the complex Ginzburg-Landau equation // Physica D. V. 44. P. 421–444. 1990. https://doi.org/10.1016/0167-2789 (90)90156-J
  18. 18. Consolini G., De Michelis P. Fractal time statistics of AE index burst waiting times: evidence of metastability // Nonlinear Processes in Geophysics. V. 9. P. 419–423. 2002. https://doi.org/10.5194/npg-9-419-2002
  19. 19. Dobias P., Wanliss J.A. Intermittency of storms and substorms: is it related to the critical behaviour? // Ann. Geophys. V. 27. P. 2001–2018. 2009. https://doi.org/10.5194/angeo-27-2011-2009
  20. 20. Fu H., Yue C., Zong Q.-G., Zhou X.-Z., Fu S. Statistical characteristics of substorms with different intensity // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 126, e2021JA029318. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JA029318
  21. 21. Han D.-S., Yang H.-G., Chen Z.-T., Araki T., Dunlop M.W., Nosé M., Iyemori T., Li Q., Gao Y.-F., Yumoto K. Coupling of perturbations in the solar wind density to global Pi3 pulsations: A case study // J. Geophys. Res. V. 112. A05217. 2007. https://doi.org/10.1029/2006JA011675
  22. 22. Hsu T.-S., McPherron R.L. A statistical study of the relation of Pi2 and plasma flows in the tail // J. Geophys. Res. V. 112. A05209. 2007. https://doi.org/10.1029/2006JA011782
  23. 23. Kubyshkina M., Semenov V., Erkaev N., Gordeev E., Dubyagin S., Ganushkina N., Shukhtina M. Relations between vz and Bx components in solar wind and their effect on substorm onset // GRL. V. 45. 2018. https://doi.org/10.1002/2017GL076268
  24. 24. Martines-Bedenko V.A., Pilipenko V.A., Hartinger M., Partamies N. Conjugate properties of Pi3/Ps6 pulsations according to Antarctica-Greenland observations // Russian Journal of Earth Sciences. V. 22. ES4006. 2022. https://doi.org/10.2205/2022ES000805
  25. 25. Matsuoka H., Takahashi K., Yumoto K., Anderson B.J., Sibeck D.G. Observation and modeling of compressional Pi3 magnetic pulsations // J. Geophys. Res. V. 100. № A7. P. 12103–12115. 1995. https://doi.org/10.1029/94JA03368
  26. 26. Nagano H., Suzuki A., Kim J. S. Pi3 magnetic pulsations associated with substorms // Space Sci. V. 29. №. 5. P. 529‒553. 1981. https://doi.org/10.1016/0032-0633 (81)90067-2
  27. 27. Newell P.T., Gjerloev J.W., and Mitchell E.J. Space climate implications from substorm frequency // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 118. P. 6254–6265. 2013. https://doi.org/10.1002/jgra.50597
  28. 28. Newell P.T., Liou K., Gjeroev J.W., Sotirelis T., Wing S., Mitchell E.J. Substorm probabilities are best predicted from solar wind speed // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 146. P. 28–37. 2016. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2016.04.019
  29. 29. Phan T.D., Gosling J.T., Paschmann G., Pasma C., Drake J.F, Øieroset M., Larson D., Lin R.P., Davis M.S. The dependence of magnetic reconnection on plasma β and magnetic shear evidence from solar wind observation // Astrophys J. Lett. V. 719:L199˗L203. 2010. https://doi.org/10.1088/2041-8205/719/2/L199
  30. 30. Pilipenko V., Kozyreva O., Hartinger M., Rastaetter L., Sakharov Y. Is the global MHD modeling of the magnetosphere adequate for GIC prediction: the May 27–28, 2017 storm // Cosmic Research. V. 61. № 2. P. 120–132. 2023. https://doi.org/10.1134/S0010952522600044
  31. 31. Saito T. Long period irregular magnetic pulsations Pi3 // Space Sci. Rev. V. 21. P. 427‒467. 1978. https://doi.org/10.1007/BF00173068
  32. 32. Suzuki A., Nagano H., Kim J.S. A statistical study on characteristics of high latitude Pi3 pulsations // J. Geophys. Res. V. 86. № A3. P. 1345–11354. 1981. https://doi.org/10.1029/JA086iA03p01345
  33. 33. Tanskanen E.I., Pulkkinen T.I., Viljanen A., Mursula K., Partamies N., Slavin J.A. From space weather toward space climate time scales: Substorm analysis from 1993 to 2008 // J. Geophys. Res. V. 116. A00I34. 2011. https://doi.org/10.1029/2010JA015788
  34. 34. Yagova N.V., Pilipenko V.A., Lanzerotti L.J., Engebretson M.J., Rodger A.S., Lepidi S., Papitashvili V.O. Two-dimensional structure of long-period pulsations at polar latitudes in Antarctica // J. Geophys. Res. V. 109. A03222. 2004. https://doi.org/10.1029/2003JA010166
  35. 35. Wang X., Tu C.-Y., He J.-S., Wang L.-H. Ion-scale spectral break in the normal plasma beta range in the solar wind turbulence // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 123. P. 68–75. 2018. https://doi.org/10.1002/2017JA024813
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library