Interakce meziplanetárních Interakce meziplanetárních rázových vln (IPS) rázových vln (IPS) ss foreshock foreshockemem a a jejich odezva v magnetosféře Zemějejich odezva v magnetosféře Země

Kateřina AndréeováKateřina Andréeová

Lubomír PřechLubomír Přech

OsnovaOsnova

• MotivaceMotivace• RRázové vlny a diskontinuityázové vlny a diskontinuity• Struktury okolo ZeměStruktury okolo Země• Interakce IPS s BSInterakce IPS s BS• Přiklady pozorováníPřiklady pozorování

• 10.8.199810.8.1998• 15.9.199915.9.1999

• ZávěrZávěr

MotivaceMotivace

• Sluneční aktivita ovlivňuje všechny procesy v Sluneční aktivita ovlivňuje všechny procesy v magnetosféře Zeměmagnetosféře Země• je třeba tyto jevy předvídat na základě je třeba tyto jevy předvídat na základě

monitorování sluneční činnostimonitorování sluneční činnosti• Projevy sluneční aktivity zprostředkovává SW Projevy sluneční aktivity zprostředkovává SW

se zamrzlým magnetickým polem formou se zamrzlým magnetickým polem formou různých struktur a nestabilit různých struktur a nestabilit

• Další poruchy a nestability jsou generovány Další poruchy a nestability jsou generovány interakcí SW s magnetosférou Zeměinterakcí SW s magnetosférou Země

Parkerova spirParkerova spirálaála

DiskontinuityDiskontinuity

• KontaktnKontaktní nespojitost í nespojitost BBnn ≠≠ 0 0

• Tangenciální nespojitost Tangenciální nespojitost BBnn == 0 0

• Rotační nespojitost Rotační nespojitost uunn = konst = konst

RázovéRázové vlnyvlny• Paralelní rázová vlnaParalelní rázová vlna• Perpendikulární rázová vlnaPerpendikulární rázová vlna

• ve ve vvětšině ětšině ppřípadů se jedná o řípadů se jedná o šikmou rázovou vlnušikmou rázovou vlnu ... ... BBnn ≠ 0≠ 0 a a BBt t ≠ 0≠ 0

• rozlišujeme rozlišujeme tyto tyto ppřřípady:ípady: • rychlá rázová vlnarychlá rázová vlna• pomalá rázová vlnapomalá rázová vlna

Rázová vlnaRázová vlna vvswsw NNpp VVthth BB

Rychlá FSRychlá FS vzrůstávzrůstá VzrůstáVzrůstá VzrůstáVzrůstá vzrůstávzrůstá

Rychlá RSRychlá RS vzrůstávzrůstá klesáklesá klesáklesá klesáklesá

Pomalá FSPomalá FS vzrůstávzrůstá vzrůstávzrůstá vzrůstávzrůstá klesáklesá

Pomalá RSPomalá RS vzrůstávzrůstá klesáklesá klesáklesá vzrůstávzrůstá

Bn

Struktury okolo ZeměStruktury okolo Země

Ion Foreshock

Electron Foreshock

Interakce meziplanetárních rázových Interakce meziplanetárních rázových vln a diskontinuit s BSvln a diskontinuit s BS

• BS a IPS/RD/TD/MHD vlny před kolizí rozdělují prostor na 3 oblastiBS a IPS/RD/TD/MHD vlny před kolizí rozdělují prostor na 3 oblasti• BS BS mmůže interagovat se 4 případy IPS:ůže interagovat se 4 případy IPS:

• FFS - forward fast shockFFS - forward fast shock• RFS - reverse fast shockRFS - reverse fast shock• FSS - forward slow shockFSS - forward slow shock• RSS - reverse slow shockRSS - reverse slow shock

• BS BS mmůže interagovat se 2 případy RD:ůže interagovat se 2 případy RD:• Forward RDForward RD• Reverse RDReverse RD

• Interakcí TD s BS za určitých okolností vznikne HFAInterakcí TD s BS za určitých okolností vznikne HFA• BS může interagovat se 3 typy MHD vln:BS může interagovat se 3 typy MHD vln:

• Slow-Mode WaveSlow-Mode Wave• Fast-Mode Wave Fast-Mode Wave • Alfvén-Mode WaveAlfvén-Mode Wave

Interakce meziplanetárních rázových Interakce meziplanetárních rázových vln a diskontinuit s BSvln a diskontinuit s BS

• Po interakci IPS a RD s BS se může vytvořit až 6 různých Po interakci IPS a RD s BS se může vytvořit až 6 různých oblastí oddělených následujícími strukturami:oblastí oddělených následujícími strukturami:

• BS - bow shockBS - bow shock• FS - fast shockFS - fast shock• SE - slow expansion wave SE - slow expansion wave • CD - contact discontinuityCD - contact discontinuity• SS - slow shockSS - slow shock• IS - intermediate shockIS - intermediate shock

Schématický obrázek interakce IPS s BS a MP:

Tim

e

XS

S´

BS MP

CD

BS´

MP´Solar wind

Magnetosphere

MSH

10.8.199810.8.1998m

agn

etic

fie

ldfl

ux

ACE Wind IMP-8 Interball-1 Geotail

• Forward fast shock: Wind v čase 0031 UT, Interball-1 v čase 0048 UT• ACE, Wind, IMP-8, Interball-1 a Geotail ve slunečním větru• Interball-1 před kvazi-paralelní BS• Interball-1 pozoroval pomalý nárůst magnetického pole a toku plazmatu

• ACE, Wind, IMP-8, Geotail ~ 30 s • Interball-1 ~ 17 min

• Wind: n = (-0.53,-0.44,0.73)RH

• MA(U) = 6.9 MA(D) = 3.5

B

15.9.199915.9.1999ACE Wind IMP-8 Interball-1 Geotail

• Forward fast shock: Wind v čase 2008 UT, Interball-1 v čase 2021 UT• ACE a Wind ve slunečním větru, Interball-1 v MSH, Geotail, Polar a GOES v magnetosféře• Po průchodu FFS se změnila IMF konfigurace → Geotail v oblasti za Q║ BS

• Wind: n = (-0.78,0.28,0.55)MX • MA(U) = 10.1 MA(D) = 7.4 • BD / BU = 2.1

Q║

Q║

Q║

PolarGOES8

x

x

x

x

Interball-1

Geotail

GOES820:18

Polar

20:19

y=5*Btot(P) – 1000nT

20:20

Interball-1

GOES 8

Geotail

Shrnutí a závěr 1.Shrnutí a závěr 1.• Pozorování ze dne 10.8.1998 ukázal případ, kdy se družice

Interball-1 vyskytovala ve slunečním větru v oblasti před kvazi-paralelní rázovou vlnou – v oblasti foreshocku. Další data ze slunečního větru byly: ACE, Wind, Geotail a IMP-8. Na těchto družicích byl pozorován ostrý náběh v magnetickém poli a toku plazmatu slunečního větru, řádově 30 s. Interball-1 pozoroval pomalý nárůst magnetického pole a toku plazmatu, řádově 17 minut. Další data z magnetosféry nebyly k dispozici.

Shrnutí a závěr 2.Shrnutí a závěr 2.• Pozorování ze dne 15.9.1999 v zemské magnetosféře ukazuje

porovnatelné amplitudy a podobný náběh magnetického pole. Interball-1 pozoroval menší nárůst v amplitudě (řádově 20%), v MSH. Polar byl blízko u Země (MS), takže pozoroval malý skok v magnetickém poli.

• Po průchodu IPS se změnila konfigurace IMF. Poté se Geotail dostal za kvazi-paralelní rázovou vlnu. Pozoroval v magnetosféře fluktuace magnetického pole, což bylo pravděpodobně způsobené foreshockem. GOES 8 pozoroval menší fluktuace než Geotail – byl dále (ve směru ke Slunci) od Geotailu a tak pozoroval fluktuace, které mají původ v magnetosféře Země.

• Odhadnuté kolmé vzdálenosti k magnetopauze byly: 1.5 a 1.6 RE, pro 2 S/C.