Роль низкочастотных волн в динамике энергичных частиц радиационных поясов Земли по данным многоспутниковых экспериментов.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-22-00135

НазваниеРоль низкочастотных волн в динамике энергичных частиц радиационных поясов Земли по данным многоспутниковых экспериментов.

Руководитель Шкляр Давид Рувимович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук , г Москва

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-503 - Ионосферная и космическая плазма

Ключевые слова низкочастотные волны, энергичные заряженные частицы, радиационные пояса Земли, дифференциальные потоки частиц, перенос энергии, питч-угловое рассеяние, высыпание частиц

Код ГРНТИ29.27.45

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен исследованию динамики энергичных частиц радиационных поясов Земли, обусловленной их взаимодействием с низкочастотными волнами в диапазоне между протонной и электронной гирочастотами, часто определяемом как свистовый диапазон. Этот диапазон включает нижнюю гибридную частоту, выше которой свистовые волны могут распространяться как в квази-продольном режиме, при котором магнитное поле волны (в системе СГС) существенно превышает электрическое, так и в квазирезонансном режиме, при котором свистовая волна является квазиэлектростатической. В этом случае свистовая волна может эффективно взаимодействовать как с энергичными электронами, в основном, на черенковском резонансе, так и с энергичными протонами на высоких циклотронных резонансах. При этом возможен эффективный обмен энергией через волну между энергичными протонами и электронами, который может приводить к появлению в радиационных поясах релятивистских электронов, что представляет собой фундаментальную научную проблему, важную для понимания энергетических процессов в околоземной плазме. Эта проблема находится в центре внимания исследователей последние десятилетия, однако ее решения на качественно новом уровне в настоящее время становится возможным благодаря многоспутниковым экспериментам, таким как Cluster, THEMIS, Van Allen Probes, ARASE, в которых проводятся многокомпонентные волновые измерения и измерения дифференциальных потоков энергичных частиц, определяющих их функцию распределения, в том числе и непосредственно в радиационных поясах Земли. Другой актуальной задачей проекта является выяснение роли сигналов наземных ОНЧ передатчиков в ускорении энергичных электронов радиационных поясов Земли. Несмотря на то, что эта задача рассматривалась ранее рядом авторов, самосогласованного решения этой задачи, которое бы учитывало изменение амплитуды передатчика в результате резонансного взаимодействия до настоящего времени не существует. Поскольку нелинейное резонансное взаимодействие сигнала передатчика с энергичными электронами в приэкваториальной области магнитосферы, где существуют захваченные по фазе частицы, приводит к заметному изменению амплитуды сигнала, это изменение существенно влияет на процесс ускорения волной захваченных по фазе частиц. Важным новым моментом настоящего проекта будет исследование резонансного взаимодействия волн и частиц не только с традиционной точки зрения обмена энергией между волнами и частицами, но также как механизма обмена энергией между различными группами частиц через волну. Так, например, квазиэлектростатические свистовые волны вблизи нижнего гибридного резонанса, возбуждаемые неустойчивым распределением ионов кольцевого тока, и одновременно взаимодействующие с энергичными электронами могут служить посредником для эффективного переноса энергии от протонов к электронам. Многоспутниковые эксперименты, в которых проводятся измерения потоков энергичных частиц с недоступным ранее временным и пространственным разрешением, с одновременными многокомпонентными волновыми измерениями являются хорошей основой для решения задач проекта.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шкляр Д.Р., Лужковский А.А. RESONANT INTERACTION OF ELECTRONS WITH A VLF TRANSMITTER SIGNAL: SELF-CONSISTENT DESCRIPTION 44th COSPAR Scientific Assembly 2022, 44th COSPAR Scientific Assembly 2022 (год публикации - 2022)

2. Титова Е.Е., Шкляр Д.Р., Маннинен Ю. Broadband Whistler Waves and Differential Electron Fluxes in the Equatorial Region of the Magnetosphere behind the Plasmapause during Substorm Injections. Pleiades Publishing, Ltd, Geomagnetism and Aeronomy, Vol. 62, No4, pp. 399–412. (год публикации - 2022)
10.1134/S0016793222040168

3. Артеха Н.С., Шкляр Д.Р. Kinetic Description of a Whistler Wave Propagating in Plasma Along the Magnetic Field. Pleiades Publishing, Ltd, Plasma Physics Reports, Vol. 48, No. 7, pp. 754–767 (год публикации - 2022)
10.1134/S1063780X2260044X

4. Шкляр Д.Р., Титова Е.Е., Любчич А.А. Two-Band Whistler-Mode Waves Outside the Plasmapause: Observational Features and Theoretical Constructions URSI, VOL. 4, pages 1-5 (год публикации - 2023)
10.46620/22-0034

5. Артеха Н.С., Шкляр Д.Р. Дисперсионные характеристики низкочастотных электронных волн в магнитоактивной плазме произвольной плотности. Dispersion Characteristics of Low-Frequency Electron Waves in a Magnetoactive Plasma of Arbitrary Density (английская версия) ФГБУ "Издательство "Наука"; Pleiades Publishing, Ltd (English version), том 49, № 11, с. 1127–1139. Vol.49, No. 11, pp. 1309-1321 (English version) (год публикации - 2023)
10.31857/S0367292123600838

6. Лужковский А.А., Шкляр Д.Р. Energy transfer between various electron populations via resonant interaction with whistler mode wave Wiley-Blackwell, Journal of Geophysical Research: Space Physics (год публикации - 2024)
10.1029/2023JA031962

7. Шкляр Д.Р., Титова Е.Е., Любчич А.А. Analysis of Two-Band VLF Spectra Observed by Van Allen Probe B URSI (год публикации - 2023)
10.46620/URSIGASS.2023.0820.HAMP9498

Публикации