РЕЗОНАНСНОЕ УСКОРЕНИЕ ЧАСТИЦ В ХВОСТЕ МАГНИТОСФЕРЫ

1. РЕЗОНАНСНОЕ УСКОРЕНИЕ ЧАСТИЦ В ХВОСТЕ МАГНИТОСФЕРЫ Артемьев А.В., Луценко В.Н., Петрукович А.А., Зелёный Л.М. ИКИ РАН

2. Фронты диполяризации themis cluster Runov et al., 2009 Apatenkov et al., 2007 Direction of front propagation Bz front 0 x y Ey Electric field 0 x Sergeev et al., 2009

3. Interball-tail Частицы высоких энергий Космические Исследования 1998 Ионы с энергиями < 25кэВ Магнитное поле AnGeo 1997 AnGeo 1997

4. Наблюдения фронтов диполизации

5. Ускоренные частицы ~200 кэВ ~100 кэВ ~100 кэВ

6. Механизм ускорения На частицы, движущиеся вместе с фронтом, действует электрическое поле Ey Скорость фронта Величина фонового магнитного поля Частицы ускоряются вдоль фронта Оценка электрического поля даёт: Ey~5 mV/m Время, необходимое иону, что бы набрать энергию e~150кэВ Эффект захвата частиц T~10 c

7. Динамика частицы в поле электромагнитной волны z The wave propagates along x-axis B0+Bz B0 - the uniform magnetic field Bz - the magnetic field of the wave Ey - the electric field of the wave x Ey y This system can be written in the form of a Hamiltonian system with 1.5 degrees of freedom (Chirikov et al. 1991, Neishtadt et al. 2009)

8. Capture into resonance Condition of existing of magnetic field null Phase portrait The area Asurrounded by the trajectory is an adiabatic invariant: its value is approximately conserved in the evolution Numerical modeling of ion capture into resonance with wave Area under separatrix Neishtadt et al. 2009

9. Сопоставление теории и наблюдений Ускорение частиц вдоль фронта приводит к связи масштабов фронта вдоль направления Утро-Вечер Ry и величины энергии Распределение значений электрического поля Распределение значений энергии ускоренных частиц

10. Пространственные масштабы фронта диполяризации Среднее значение ширины фронта диполяризации для статистики из 125 случаев наблюдения Распределение величин масштабов фронта диполяризации

11. Interball-Geotail Оценка масштаба, основанная на измеряемой энергии Оценка масштаба, основанная на измеряемой энергии

12. Роль токов ускоренных частиц Ток частиц, ускоряемых вдоль фронта диполяризации Ток частиц, поддерживающий перепада магнитного поля на фронте вероятность захвата электронов Peи вероятность захвата протонов Pp Pe ~Pp Pe <<Pp Плотность фоновой плазмы

13. Выводы: • На фронтах диполизации наблюдаются группы частиц(ионов) больших энергий (~100keV) • В качестве механизма ускорения частиц можно рассматривать ускорение захваченных ионов полем Ey~vpBz • Сопоставление энергий ускоренных частиц и значений электрического поля Ey~vpBz позволило оценить масштаб фронта диполяризации: Ry[2.5, 10]REи <Ry>~6RE