2.2. Фундаментальные и прикладные научные исследования в области Физики космической плазмы, энергичных частиц, Солнца и солнечно- земных связей

Тема ПЛАЗМА. Проведение фундаментальных исследований в области физики космической плазмы, солнечно-земных связей и физики магнитосферы. Научный руководитель чл.-корр. РАН Л.М. Зеленый

1. Обнаружены неизвестные ранее особенности распределения депрессий магнитного поля зеркального типа в переходной области между околоземной ударной волной и магнитопаузой.

Предложена новая система координат MIPM для исследования динамических процессов в магнитослое - между околоземной ударной волной и магнитопаузой. Использование информации о параметрах межпланетной плазмы и магнитного поля, и последних аналитических моделей ударной волны (развитой в ИКИ) и магнитопаузы, позволяет определить относительное положение события зеркального типа между ударной волной и магнитопаузой и его угловые координаты в этой системе координат.

Новая система координат MIPM позволила провести детальный статистический анализ относительной частоты регистрации событий зеркального типа в магнитослое по данным измерений магнитного поля спутником ISEE 1 c разрешением 4 сек за 10 лет его работы.

На большой статистике подтверждены результаты предыдущих исследований - такие события в основном наблюдаются в прилегающей к магнитопаузе части магнитослоя.

Впервые обнаружено, что в подсолнечной части магнитослоя события зеркального типа наиболее часто регистрируются посредине между ударной волной и магнитопаузой. Область их наиболее частой регистрации приближается к магнитопаузе только с ростом зенитного угла при удалении от подсолнечной точки (Рис. 1).

Впервые показано, что события зеркального типа наиболее часто наблюдаются в «утренней» части магнитослоя, вниз по потоку за квазиперпендикулярной частью фронта ударной волны, тогда как их интенсивность больше с «вечерней» стороны магнитослоя, вниз по потоку за квазипараллельной частью фронта ударной волны.

(д.ф.-м.н. М.И. Веригин, т. 333-32-33, verigin@iki.rssi.ru;

M.I. Verigin, M. Tátrallyay, G. Erdős, G.A Kotova, Magnetosheath - Interplanetary Medium Reference Frame: Application for a Statistical Study of Mirror Type Waves in the Terrestrial Plasma Environment, subm. to Adv. Space Res, assigned No. JASR-D-04-00945, 2004).

2. Продолжение изучения природы и происхождения пучков «Почти Моноэнергетических Ионов» (ПМИ).

В 2004 г. основное внимание уделялось выяснению связи ПМИ, наблюдавшихся в эксперименте ДОК-2 (проект Интербол) перед фронтом околоземной ударной волны (ОЗУВ), со столкновениями тангенциальных разрывов (токовых слоев-ТС) в солнечном ветре с этой ударной волной, которая также является ТС. По данным нескольких КА определялись ориентация и скорость тангенциальных разрывов и моделировалось их движение при пересечении ОЗУВ. Выяснение относительного положения КА, на которых наблюдались ПМИ (Интербол и, иногда, Geotail), и их магнитного соединения с линией пересечения ТС в момент регистрации ПМИ позволило бы проверить нашу гипотезу о происхождении ПМИ. Согласно этой гипотезе ПМИ ускоряются во всплесках потенциального электрического поля, возникающих при разрывах волокон ТС.

В ходе работы были собраны данные о магнитных полях и параметрах солнечного ветра по нескольким КА и спектры ПМИ для 44 из 61 событий, выбранных для анализа. Определение нормали к ТС и его скорости является далеко не тривиальной задачей и требует применения различных методов в разных случаях. Поэтому мы изучали эти методы и сравнивали их результаты там, где это было возможно. Среди изученных методов были: метод наименьших вариаций магнитного поля, метод 4-х точек наблюдения, метод 3-х точек плюс информация о скорости солнечного ветра. Были подготовлены соответствующие программы (Matlab). Предварительные результаты этой работы докладывались на 27-й Генеральной ассамблее ЕGS (Ницца, 2002 г.).

(к.ф.-м.н. В.Н. Луценко, т. 333-20-00, vlutsenk@iki.rssi.ru).

3. Показано, что резкие границы мелкомасшабных структур солнечного ветра могут быть столь тонкими, как несколько гирорадиусов протонов. На этих границах часто нарушается баланс полного (теплового плюс магнитного) давления.

(м.н.с. М.О. Рязанцева; д.ф.-м.н. Г. Н. Застенкер, т. 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru;

G.N. Zastenker, An overview of new concepts deduced from Interball solar wind investigations, “Multiscale processes in the Earth magnetosphere. From Interball to Cluster”, eds. J.-A. Sauvaud and Z. Nemecek, p.37-56, 2004;.

M. Riazantseva, G. Zastenker, J. Richardson, The characteristics of sharp (small-scale) boundaries of solar wind plasma and magnetic field structures, Advances in Space Research, 2004, submitted).

4. Установлено, что в форшоке возбуждаются быстрые ионно-звуковые волны, дающие синфазные вариации плазмы и поля с периодами от долей секунды до десятков секунд.

(д.ф.-м.н. Г. Н. Застенкер; к.ф.-м.н. П. Эйгес, т. 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru;

G.N. Zastenker, An overview of new concepts deduced from Interball solar wind investigations, in book “Multiscale processes in the Earth magnetosphere. From Interball to Cluster”, eds. J.-A. Sauvaud and Z. Nemecek, p.37-56, 2004;

N. N. Shevyrev, G. N. Zastenker, P. E. Eiges, Magnetosheath Low-Frequency Waves observed by INTERBALL-1, "Problems of Geocosmos", 2004, in press).

5. Получено, что в магнитослое уровень вариаций плазмы и магнитного поля сильно зависит от характеристик ударной волны (квази-параллельная или квазиперпендикулярная), а вблизи магнитопаузы могут развиваться зеркальные волны с противофазными колебаниями плазмы и поля.

(н.с. Н.Н.Шевырев; д.ф.-м.н. Г.Н.Застенкер, т. 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru;

N.N. Shevyrev, G.N. Zastenker, P.E. Eiges, Magnetosheath Low-Frequency Waves observed by INTERBALL-1, "Problems of Geocosmos", 2004, in press);

N.N. Shevyrev, G.N. Zastenker, P.E. Eiges, and J.D. Richardson, Low Frequency Waves observed by INTERBALL-1 in Foreshock and Magnetosheath, Advances in Space Research, 2004, submitted).

6. Динамическое взаимодействие потока плазмы с горячим погранслоем геомагнитной ловушки.

Экспериментально исследовано динамическое взаимодействие потока плазмы с локальным препятствием, в котором доминирует поперечное давление горячей плазмы: β_i= nT_i/ W_b >2 (W_b= B²/8π – магнитное давление, n, T_i – плотность и температура ионов). Это происходит над полюсами магнитных ловушек в областях минимума модуля магнитного поля, заполненных внешней (по происхождению) плазмой. Работа является продолжением исследований (Савин и др., 2001), когда изучался другой крайний случай - остановка и хаотизация плазмы «жестким» магнитным барьером. Основным отличием является переход к неоднородному нестационарному режиму обтекания, в котором кинетическая энергия потока не преобразуется полностью в каскады нелинейных волн в застойной зоне перед препятствием, а сначала «сбрасывается» вниз по течению в ускоренных магнитозвуковых струях. Взаимодействие плазма-плазма осуществляется посредством волн большой амплитуды. Ожидается, что изучаемый нами динамический режим обтекания может пролить свет на процессы переноса массы и энергии на границах астрофизических объектов и лабораторных ловушек, а также дать возможность изучать взаимодействие плазма- плазма дистанционно - по вторичным излучениям в ускоренных неоднородных струях.

При исследовании взаимодействия потока бесстолкновительной плазмы с покоящейся плазмой на границе геомагнитной ловушки обнаружен внешний погранслой с переходом сверхальвеновского дозвукового ламинарного потока к динамическому режиму, в котором образуются ускоренные магнитозвуковые струи и замедленные альвеновские течения с характерным временем релаксации 10-20 минут. Нелинейное взаимодействие флуктуаций в исходном потоке с волнами, отраженными от препятствия, объясняет наблюдаемую хаотизацию потока. Черенковский резонанс магнитозвуковой струи с биениями колебаний погранслоя и набегающего потока является вероятным механизмом ее образования. В системе отсчета потока вновь прибывающие частицы ускоряются электрическими полями на границе погранслоя, самосогласованно возникшими в результате предыдущих взаимодействий волна- частица, причем инерциальный дрейф набегающих ионов в нарастающем в сторону границы поперечном электрическом поле количественно объясняет их наблюдаемое ускорение. Магнитозвуковые струи могут уносить вниз по потоку до половины импульса невозмущенного потока, их динамическое давление на порядок превосходит давление магнитного поля на границе препятствия. Появление неравновесных струй и флуктуации погранслоя синхронизованы магнитозвуковыми колебаниями набегающего потока на 1-2 мГц.

(к.ф.-м.н. С.П. Савин, т. 333-11-00, ssavin@iki.rssi.ru;

Савин, С. П., Л. М. Зеленый, Э. Амата, Й. Бюхнер, Я Бленцки, др. Динамическое взаимодействие потока плазмы с горячим погранслоем геомагнитной ловушки, Письма в ЖЭТФ, 79, № 8, 452-456, 2004;

Savin S., L. Zelenyi, E. Amata, J. Buechner, J. Blecki, et al. Magnetosheath interaction with high latitude magnetopause: dynamic flow chaotization, Planetary Space Sci., accepted, 2004).

7. Ускоренные электроны в низкоширотном пограничном слое по наблюдениям на спутнике Интербол-1.

Проведен анализ наблюдений электронов в низкоширотнoм пограничном слое на фланге магнитосферы по данным спутникa Интербол-1. Известно, что в низкоширотном пограничном слое наблюдаются двух потоковые распределения электронов. Также известно, что электронная температура в низкоширотном пограничном слое увеличивается при уменьшении концентрации в плазме. Мы обнаружили, что скорость электронов в направлении, параллельном магнитному полю, в этом случае изменяется самосогласованно при изменении плотности плазмы. Именно, форма распределения электронов по скоростям не изменяется в log-log шкале. Это показывает, что параллельные скорости электронов уменьшаются в обратной пропорции по отношению к плотности плазмы в низкоширотном пограничном слое. Это указывает на возможную роль механизма Ферми как ускорительного механизма. Дополнительно это показывает, что магнитные силовые линии в пограничном слое являются замкнутыми.

(д.ф.-м.н. О.Л. Вайсберг, т. 333-34-56, olegv@iki.rssi.ru;

O.L. Vaisberg, L.A. Avanov, V.N. Smirnov, J.-A. Sauvaud, and N.L. BorodkovaAccelerated electrons in the LLBL as observed by Interball on February 15, 1996. Planetary and Space Science, 2004, accept).

8. Выполнен анализ временной последовательности суббури 10.II. 1997 г. (активизация суббури по наземным признакам в 5.25 UT) и оценивается е влияние на движение низкоширотной границы магнитосферы.

В результате анализа данного события получено:

a) Активизация данной суббури начинается с разрыва токового слоя вблизи Земли (сначала наблюдается диполизация магнитного поля вблизи Земли), а образование нейтральной линии происходит через несколько минут после начала токового разрыва. В данном событии формирование нейтральной линии и перенос магнитного потока к Земле не может объяснить диполизацию магнитного поля, наблюдаемую вблизи Земли. Высокоскоростной поток плазмы, который переносит магнитный поток к Земле и может влиять на конфигурацию магнитного поля около Земли, зарегистрирован позднее (через 16 мин после начала суббури по наземным данным).

б) Почти одновременно с началом суббури и разрывом тока хвоста (диполизацией в ближнем хвосте магнитосферы) регистрируются многократные пересечения магнитопаузы на вечерней стороне магнитосферы с периодом колебаний границы ~80 сек, близким к периоду Pi2 пульсаций (40-150 сек). Получен высокий коэффициент корреляции (К=0.67) между амплитудой Pi2 пульсаций на станции Gillam и отфильтрованной (в диапазоне частот, соответствующих Pi2 пульсациям) амплитудой вариации Bz компоненты магнитного поля, наблюдаемой при переходе через границу магнитосферы.

в) Наблюдаемые многократные пересечения магнитопаузы нельзя объяснить вариацией параметров солнечного ветра. Измерения на WIND показывают, что внешние условия в солнечном ветре меняются незначительно. Из оценок эмпирической модели Sh98 следует, что реально наблюдаемая граница магнитосферы находится примерно на ~2Re дальше от Земли, чем это предсказывает модель. Результаты проверки критерия возбуждения неустойчивости К-Г в МГД приближении позволяют предположить, что данная неустойчивость затухает до начала движения границы магнитосферы.

г) Полученные результаты позволяют предположить возможную связь кратковременных движений границы с разрывом поперечного тока хвоста и формированием суббуревой токовой петли.

(к.ф.-м.н. Н.С.Николаева, т. 333-40-24, н.с., nnikolae@iki.rssi.ru;

Nikolaeva N.S., V.A. Parkhomov, N.L. Borodkova, S.I. Klimov, M.N. Nozdrachev, et al., The development of the magnetospheric substorm and its influence on the magnetopause motion, доклад на Международной конференции в Праге, 2003 г., Planet. Space Sci, 2004, in press;

Николаева Н., В.А. Пархомов, Н.Л. Бородкова, С.И. Климов, М.Н. Ноздрачев и др., . Магнитосферная суббуря и движение магнитопаузы, Космич. Исслед., 2004 в печати).

9. Многозондовые исследования особенностей импульсного локального ускорения пучков ионов в магнитосфере.

Исследования пучков ионов (бимлетов) с помощью многозондовых измерений дали новые результаты по сравнению с результатами, полученными с одного космического аппарата. Обнаружены следующие характерные свойства ионных пучков без энергетической дисперсии и энерго-диспергированных структур в хвосте магнитосферы:

а) Анализ пространственной структуры бимлета, выполненный по данным многоспутниковых измерений CLUSTER (четыре спутника), позволил установить, что бимлет не является прямолинейной, вытянутой вдоль магнитного поля структурой, (как предполагалось ранее), а имеет вид «змейки», образованной в результате развития шланговой неустойчивости, возникающей при выходе бимлета из токового слоя в месте его генерации в дальнем хвосте магнитосферы. Установлено, что продольный размер бимлета во много раз превышает его поперечный размер, и составляет несколько десятков радиусов Земли, в то время как размер бимлета в направлении поперек магнитного поля не превышает одного радиуса Земли. Это доказывает, что бимлеты генерируются в пространственно локализованных участках токового слоя геомагнитного хвоста (рис.1).

б) Изучены два типа энерго-диспергированных ионных структур в диапазоне 1-30 кэВ на высотах 10000 - 25000 км, формирующихся в авроральной зоне при распространении пучков ионов из хвоста магнитосферы (данные «Интербол-2» CLUSTER). Обнаружено, что протонные структуры первого типа VDIS (Velocity Dispersed Ion Structues), состоят из нескольких (3-5) субструктур. Характерной особенностью каждой субструктуры является зависимость энергии от времени пересечения субструктуры спутником: сначала наблюдаются высокоэнергичные, затем низкоэнергичные ионы. Это доказывает их временную природу. Структуры второго типа TDIS (Time of flight Dispersed Ion Structures) представляют собой повторяющиеся структуры H+ (а также O+), имеющие максимальную энергию ~ 20-25 кэВ и постоянную энергию отсекания снизу > 2 кэВ. Характерные свойства двух типов ионных структур показывают, что VDIS может состоять из пучков ионов (бимлетов), генерирующихся на разных расстояниях протяженного токового слоя в экваториальной области пограничного плазменного слоя на расстояниях от 30 до 100 радиусов Земли, в то время как TDIS формируются из пульсирующих ионных пучков в достаточно компактной области вблизи внешнего края центрального плазменного слоя (рис. 2).

Рис.1. Приведен мгновенный «фотоснимок» бимлета. Из рисунка ясно видно, что бимлет представляет собой «змейку» распространяющуюся в плоскости X’Y’. Причем ширина этой змейки в направлении Y’ составляет всего 0.25Re, в то время как длина бимлетной структуры вдоль направления X’ не менее 25Re. Таким образом, бимлет представляет собой вытянутую вдоль магнитного поля плазменную структуру.

Рис.2. Приводится АО- и АЕ- индексы (верхняя панель), энерго-временная спектрограмма ионов (средняя панель), средняя энергия ионов (нижняя панель). Структура VDIS наблюдается в UT = 03:08 - 03:16 и состоит из отдельных субструктур, сформированных ионными пучками (бимлетами) из хвоста магнитосферы.

(к.ф.-м.н. Е.Е. Григоренко, т. 333-14-67, elenagrigorenko2003@yahoo.com;

д.ф.-м.н. Р.А. Ковражкин, т. 333-54-77, kovrazhkin@romance.iki.rssi.ru;

чл.-корр. РАН Л.М. Зеленый, т. 333-51-22, lzelenyi@iki.rssi.ru;

Grigorenko E.E., A.O. Fedorov, E.Yu. Budnik, J.-A. Sauvaud, L.M. Zelenyi, H.Reme, M.W.Dunlop, E. Penou, Spatial structure of beamlets according to CLUSTER observations.//Planetary Space Sci., 2004 (accepted for publication);

J.-A. Sauvaudand R. A. Kovrazhkin, Two types of energy dispersed ion structures at the plasma sheet boundary, J. Geophys. Res., 2004, in press).

10. Определение крупномасштабной геометрии токового слоя хвоста магнитосферы Земли по данным проекта Кластер.

Реализация многоспутникового проекта Кластер впервые позволила на регулярной основе определять конфигурацию токового слоя хвоста магнитосферы Земли прямыми, а не косвенными методами. На примере трех первых лет наблюдений (2001-2003) установлены средняя форма токового слоя на макромасштабах, закономерности его утоньшения перед геомагнитной суббурей, а также среднемасштабная динамическая структура слоя во время его колебаний. Локальные колебания слоя приводят к его утоньшению и тенденции к наблюдению вертикальных слоев.

Установлено, что макроструктура слоя в целом характеризуется: значительным средним наклоном нейтрального слоя в плоскости YZ на флангах (до 40^о), достаточно заметным средним наклоном нормали слоя в направлении к/от Земли (XZ) (до 15-20^о). Конфигурация слоя в общем совпадает с предсказанием новой модели Tsyganenko & Fairfield 2004.

(д.ф.-м.н. А.А. Петрукович А.А., т. 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru;

А. Petrukovich, W. Baumjohann, R. Nakamura, A. Runov, A. Balogh, Cluster vision of the magnetotail current sheet on a macro-scale, J. Geophys. Res., 2004, in press).

11. Построение самосогласованной аналитической модели тонких токовых слоев с учетом электростатических эффектов.

Создана и развита самосогласованная модель тонких токовых слоев, в которой натяжение магнитных силовых линий уравновешивается инерцией пролетающих через слой ионов. Модель основывается на решении уравнений типа Грэда - Шафранова в квазиадиабатическом приближении. Квазиадиабатичность позволяет построить усредненное равновесие, основанное на сохранении приближенного инварианта движения I_z. Рассмотрено влияние электронной популяции (в приближении ведущего центра) и соответствующих электростатических полей, необходимых для поддержания квазинейтральности плазмы. Предполагается, что электронная популяция движется достаточно быстро, чтобы поддерживать квазиравновесное Больцмановское распределение вдоль силовых линий. Показано, что в случае изотропного давления электронов электростатические эффекты могут привести к частичному расщеплению профиля плотности тока и образованию «двугорбой» бифурцированной структуры. Исследована зависимости этого эффекта от соотношения температур ионов и электронов, величины нормальной компоненты магнитного поля и среднего магнитного момента электронов. Проведено сравнение с данными спутников CLUSTER и GEOTAIL, которые показали возможность образования бифурцированных токовых структур в хвосте магнитосферы во время фазы накопления суббури.

В рамках данной модели проведен анализ влияния анизотропной электронной популяции на тонкую структуру тонких токовых слоев. Электростатический эффект, в случае анизотропного давления электронов, приводит к интересной особенности профиля плотности тока - образованию очень узкого и интенсивного пика электронного тока вблизи нейтральной плоскости. Этот пик обусловлен дрейфом электронов, связанным с кривизной магнитных силовых линий и обусловлен минимумом кривизны силовых линий вблизи нейтральной плоскости. Соответствующий профиль магнитного поля становится более «крутым» вблизи нейтральной плоскости, при этом основными носителями полного тока через слой являются ионы, а не электроны. Проведен анализ зависимости самосогласованных профилей плотности тока от отношения температур ионов и электронов, кривизны магнитных силовых линий и среднего магнитного момента электронов. Проведено сравнение с недавними данными спутников CLUSTER, которые продемонстрировали, что в хвосте магнитосферы Земли могут существовать расщепленные тройные токовые слои с одним пиком в центре и максимумами по краям.

(чл.-корр. РАН Л.М. Зеленый, т. 333-51-22, 333-25-88, lzelenyi@iki.rssi.ru;

к.ф.-м.н. Х.В. Малова, т. 333-25-00, mlv@dec1.sinp.msu.ru;

L.M.Zelenyi, H.V.Malova, V.Yu.Popov, D.Delcourt, A.S.Sharma, Nonlinear equilibrium structure of thin currents sheets: influence of electron pressure anisotropy, Nonlinear Processes in Geophysics, v. 11 , pp.1-9, 2004;

L.M.Zelenyi, H.V.Malova, V.Yu.Popov, D.C.Delcourt, A.S.Sharma, “Bifurcated” thin current sheets in the Earth’s magnetosphere: comparison of model and “in situ” observations, Advances in Space Research, 2004, in press).

12. Численное моделирование нелинейной динамики заряженных частиц в модели расщепленного токового слоя.

Исследована нелинейная динамика частиц в расщепленных «толстых» слоях, через которые проходит поток заряженных частиц с адиабатическим параметром k ~ 1 (параметр k пропорционален квадратному корню отношения минимального радиуса кривизны магнитной силовой линии к максимальному ларморовскому радиусу). Показано, что рассеяние магнитного момента частиц может быть представлено как результат возмущения гиродвижения импульсной центробежной силой. В двойном слое, где радиус кривизны дважды проходит через минимум вдоль силовой линии, повторное воздействие импульсной центробежной силы может привести к существенному изменению магнитного момента частицы. В расщепленном слое могут существовать три разных режима изменения магнитного момента: систематическое усиление магнитного момента частиц с малыми питч-углами, пренебрежимо малое изменение моментов при больших питч-углах, и, в промежуточном случае, их уменьшение или увеличение, в зависимости от фазы гировращения. В двойных слоях двукратное применение модели центробежного импульса может приводить к непредсказуемому уменьшению или увеличению магнитных моментов частиц. Показано, что набег фазы гировращения во время и после центробежных импульсов играет критическую роль в процессах рассеяния магнитных моментов. В частности, режим движения частиц при k³ 1, характе-ризующийся в случае одногорбой конфигурации сильно хаотическим поведением частиц, для двойных слоев может носить квазиадиабатический характер: скачки магнитного момента частиц на входе в систему и выходе из нее компенсируются, в результате полное изменение магнитного момента пренебрежимо мало.

(к.ф.-м.н., Х.В. Малова, т. 333-25-00, mlv@dec1.sinp.msu.ru;

чл.-корр. РАН Л.М. Зеленый, т. 333-51-22, 333-25-88, lzelenyi@iki.rssi.ru;

Delcourt D.C., H.V. Malova, L.M.Zelenyi, Dynamics of charged particles in bifurcated current sheets: the k~1 regime, J.Geophys.Res., v.109, A01222, doi: 10.1029/2003JA010167, 2004).

13. Исследование эффекта расщепления дрейфовых оболочек при движении частиц в магнитосфере Земли.

Проведено численное моделирование дрейфового движения заряженных частиц во внутренней области магнитосферы Земли. Ионы и электроны трассировались в вакуумной 3-мерной модели магнитосферы с целью исследовать эффект расщепления дрейфовых оболочек (эффект Шабанского), связанный с существованием минимумов магнитного поля на дневной стороне Земли вблизи каспов. Были проинтегрированы полные уравнения движения частиц с использованием метода Рунге-Кутта-Мерсона. Продемонстрирована возможность проявления эффекта расщепления дрейфовых оболочек. Захваченные в области земного диполя частицы, которые двигаются вблизи поверхности раздела между областями баунс-осцилляций с пересечением экватора и области осцилляций вблизи высокоширотного минимума, как оказалось, совершают азимутальный дрейф вокруг Земли проходя на дневной стороне через области каспов. Созданные численные коды позволили оценить времена инжекции частиц и область дисперсии частиц по энергиям, причем эти оценки находятся в согласовании с данными спутников Интербол.

(к.ф.-м.н. Х.В. Малова, т. 333-25-00, mlv@dec1.sinp.msu.ru;

Antonova, A. E., H. V. Malova, Numerical simulations of charged particle motion in the outer Earth's magnetosphere. 1. A study of Shabansky effect, Proc. Int. Conf. on "Auroral phenomena and solar-terrestrial relations" in memory of Prof. Galperin, February 4-7 2003, Moscow (Russia), 2004, in press);

Antonova, A. E., H. V. Malova, Numerical simulations of charged particle motion in the outer Earth's magnetosphere, 2, consequences of drift shell branching, Proc. Int. Conf. "Problems of Geocosmos", May 24-28, 2004, St-Petersburg, Russia, 2004, in press).

14. Нетрадиционный аналитический подход к исследованию сильной турбулентности в сложных нелинейных динамических системах вдали от теплового равновесия.

Рассмотрены возможности применения топологических методов, как при описании структурных свойств турбулентного состояния, так и о переходе к кинетическим уравнениям в дробных производных в исследованиях, касающихся микроскопических характеристик среды. Особое внимание уделяется так называемой постоянной протекания C ≈ 1,327… – универсальной константе, описывающей топологию неравновесных (квази)стационарных состояний в сложных нелинейных динамических системах, допускающих самоорганизованное критическое поведение. Подробно рассмотрены процессы формирования степенных спектров мощности в турбулентных средах. Предложены решения ряда актуальных проблем, стоящих перед современной космической электродинамикой: построение самосогласованной модели турбулентного токового слоя, анализ явления магнитосферной суббури, обсуждение вопросов, связанных с образованием и эволюцией крупномасштабных магнитных полей в фотосфере Солнца и межпланетном пространстве.

(чл.-корр. РАН Л.М.Зеленый, т. 333-25-88, 333-51-22, lzelenyi@iki.rssi.ru;

д. ф.-м. н. А.В.Милованов, т. 333-45-34, amilovan@mx.iki.rssi.ru;

Л.М.Зеленый, А.В.Милованов, Фрактальная топология и странная кинетика: от теории перколяции к проблемам космической электродинамики, Успехи физических наук, т.174, № 8, 809-852, 2004).

15. Динамика возникновения хаоса и ускорения заряженных частиц при взаимодействии с волнами в конфигурациях магнитного поля типа хвоста магнитосферы Земли.

Изучено возникновение хаотической динамики заряженных частиц при резонансных взаимодействиях волна-частица в конфигурациях магнитного поля типа хвоста магнитосферы Земли за счет эффектов захвата в резонанс и рассеяния на резонансе.

Исследовано поведение адиабатических инвариантов заряженных частиц в конфигурациях магнитного поля типа хвоста магнитосферы Земли и планет в присутствии монохроматической электростатической или электромагнитной волны. В отсутствие волн движение частицы является комбинацией быстрых колебаний поперек плоскости симметрии магнитосферного хвоста и медленных колебаний вдоль этой плоскости и может быть хаотичным из-за многократных смен режима быстрых колебаний (переходов через сепаратрису, Й.Бюхнер, Л.М.Зеленый, 1989). Энергия частицы сохраняется. Присутствие волны приводит к изменениям энергии частицы, однако для волны малой амплитуды энергия частицы оказывается адиабатическим инвариантом при движении вдали от поверхностей резонанса волна-частица, т.е. поверхностей в фазовом пространстве, на которых фазовая скорость волны равна проекции скорости частицы на направление распространения волны. Показано, что в ходе медленных колебаний вдоль плоскости симметрии хвоста скорость частицы медленно изменяется, частица многократно попадает на эти резонансные поверхности. Изучены захват в резонанс с последующим выбросом из резонанса и рассеяние на резонансе, приводящие к разрушению адиабатической инвариантности энергии, возникновению хаоса в движении частиц и их транспорту в фазовом пространстве с существенным изменением энергии. Вычислено характерное время развития хаоса. Для случая, когда хаос, связанный с переходами через сепаратрису, развивается медленнее, чем хаос из-за резонансных явлений, получены асимптотические формулы для вероятности захвата в резонанс и амплитуды рассеяния на резонансе, описано движение захваченных в резонанс частиц вплоть до момента их выброса из резонанса. Изученный процесс представляет интерес для интерпретации наблюдений взаимодействия потоков заряженных частиц с хвостом магнитосферы Земли.

(чл.-корр. РАН Л.М. Зеленый, т. 333-51-22, lzelenyi@iki.rssi.ru;

д.ф.-м.н. А.И.Нейштадт, т. 333-51-45, aneishta@iki.rssi.ru;

к.ф.-м.н Д.Л.Вайнштейн, т. 333-53-46, dmitri@engineering.ucsb.edu;

D.L.Vainchtein, E.V.Rovinsky, L.M.Zelenyi, and A.I. Neishtadt, Resonances and particle stochastization in nonhomogenious electromagnetic fields, J.Nonlinear Sci. v.14, 173-205, 2004).

16. Разработаны общие методы описания локализованных осесимметричных электростатических возмущений в бесстокновительной магнитоактивной плазме.

Основная цель исследований состояла в выяснении качественных отличий между трехмерными возмущениями и существенно одномерными (плоскими) нелинейными модами Бернштейна-Грина-Крускала (БГК) типа электронных дыр фазовой плотности, эффективный заряд которых обусловлен дефицитом захваченных электронов. Применительно к рассматриваемому классу задач записана система уравнений Власова-Пуассона, описывающая стационарные самосогласованные возмущения, которая может служить основой для изучения разнообразных трехмерных электростатических структур в плазме, помещенной в постоянное однородное магнитное поле.

Установлено необходимое условие существования трехмерных аналогов одномерных электронных дыр. Согласно этому условию в довольно сильном магнитном поле дефицит захваченных электронов может обеспечивать достаточный эффективный положительный заряд, необходимый для существования трехмерного солитона, в то время как в слабых магнитных полях это условие нарушается так, что трехмерные аналоги одномерных БГК дыр не существуют. Это хорошо согласуется с результатами численного моделирования трехмерных электронных дыр. Однако благодаря проведенному анализу стало ясно, что причиной быстрого распада электронных дыр в слабых магнитных полях является отсутствие равновесных состояний, а не их неустойчивости, как утверждалось ранее в ряде работ.

Параллельно с исследованием качественной структуры электронных дыр в магнитоактивной плазме были построены простейшие замкнутые модели трехмерных локализованных возмущений данного типа в пренебрежении эффектами конечного ларморовского радиуса. Поскольку строгий анализ системы уравнений, описывающей трехмерные электростатические возмущения, практически невозможен ввиду неинтегрируемого характера уравнений движения заряженных частиц, важное значение приобретает развитие приближенных методов описания динамики частиц в поле электростатической потенциальной ямы. В этом направлении проведен ряд работ. В частности, установлено условие захвата частицы в адиабатическом приближении с учетом конечности ларморовского радиуса. Установлено, что условие захвата становится более жестким с ослаблением магнитного поля. Найденное условие захвата можно использовать в расчетах плотности захваченных частиц в потенциальной яме довольно произвольной формы, что удобно при решении широкого класса задач о локализованных возмущениях магнитоактивной плазмы с учетом самосогласованного электрического поля, пространственная зависимость которого обычно заранее не известна.

(к.ф.-м.н. В.Л.Красовский, т.333-41-67, vkrasov@mx.iki.rssi.ru;

V. L. Krasovsky, H. Matsumoto, Y. Omura. Effect of trapped-particle deficit and structure of localized electrostatic perturbations of different dimensionality, Journal of Geophysical Research, v.109, A04217, doi: 10.1029/2003A010198, 2004; .V.L.Krasovsky, H.Matsumoto, Y.Omura. On the three-dimensional configuration of electrostatic solitary waves, Nonlinear Processes in Geophysics, v. 11, p. 313-318, 2004).

17. Исследовано формирование спектров ленгмюровских колебаний, возбуждаемых в замагниченной бесстолкновительной плазме с низкочастотной турбулентностью, вследствие развития пучково-плазменной неустойчивости.

В рамках квазилинейного статистического приближения выведены уравнения, описывающие динамику формирования спектров. Полученные уравнения учитывают рассеяние возбуждаемых электронным пучком волн на заданном фоне флуктуаций плотности плазмы, как на малые, так и на большие углы. Вследствие рассеяния ленгмюровских волн происходит перераспределение энергии колебаний в фазовом пространстве и, при соответствующих параметрах, формируются спектры с характерным изгибом в области максимальных значений спектра. Численные расчеты, проведенные при параметрах плазмы характерных для полярной шапки магнитосферы Земли, дают возможность объяснить форму спектров ленгмюровских колебаний, зарегистрированных на борту спутника ИНТЕРБОЛ-2 при пролетах в этой области.

(к.ф.-м.н. Т.М. Буринская, т. 333-45-34, tburinsk@classic.iki.rssi.ru;

Т.М. Буринская, Ж.Л. Рош, М.М. Могилевский, Спектры ленгмюровских колебаний в замагниченной плазме с низкочастотной турбулентностью, Физика плазмы, т.30, N9, 756-760, 2004).

18. Развита модель генерации и распространения Аврорального километрового излучения в пространственно ограниченной плазменной каверне.

Экспериментальные данные, полученные при пролетах космических аппаратов через области генерации Аврорального километрового излучения (АКР), показали, что источниками АКР являются ограниченные в пространстве полости, заполненные горячей и разреженной плазмой и отделенные от окружающей более плотной и холодной плазмы границами с характерной шириной меньше длины волны АКР. В связи с этим было проведено исследование развития электронной циклотронно-мазерной неустойчивости, ответственной за генерацию АКР, в пространственно ограниченной плазменной каверне. Получено дисперсионное уравнение, найдены квантованные наборы собственных мод и показано, что в общем случае в системе могут существовать только асимметричные решения. Для ряда мод проведено численное исследование их распространения в источнике с учетом глобальной неоднородности магнитного поля Земли. Результаты расчетов показали, что фактор усиления рассмотренных волн до момента их выхода из плазменной каверны значительно выше аналогичного в однородной среде.

(к.ф.-м.н. Т.М.Буринская, т. 333-45-34, tburinsk@classic.iki.rssi.ru;

T.M. Burinskaya, J.L. Rauch, Propagation of Auroral Kilometric Radiation in plasma cavities, 12-th International Congress on Plasma Physics, Book of Abstracts, 28, 2004).

19. Исследовано распространение альфвеновских волн в двумерно неоднородной плазме, находящейся в криволинейном магнитном поле.

Эти волны описываются одномерным уравнением, формально совпадающим с уравнением для случая квази-однородного прямого поля с модифицированной альфвеновской скоростью, учитывающей продольную зависимость коэффициентов Ламе. Влияние геометрии магнитного поля по-разному проявляется для тороидальной и полоидальной мод альфвеновских волн. В случае двумерной плоско-параллельной конфигурации магнитного поля полоидальная мода эффективно отражается от областей сгущения/разрежения силовых линий. Этот эффект может обеспечивать образование альфвеновских квази-резонаторов на незамкнутых силовых линиях.

(к.ф.м.н. В.А. Пилипенко, т. 8-903-6184666, pilipenk@augsburg.edu;

Pilipenko, N. Mazur, E. Fedorov, M. J. Engebretson, and D. L. Murr, Alfven wave reflection in a curvilinear magnetic field and formation of Alfvenic resonators on open field lines, J. Geophysical Res., 2004, in press).

20. Для оценки роли УНЧ волн в передаче энергии из магнитосферы в энергию полярных сияний построена теоретическая модель, описывающая взаимодействие альвеновских волн с комбинированной системой магнитосфера-область аврорального ускорения-ионосфера.

Развитый математический формализм обобщает предшествующие модели альвеновских волн в плазме с продольным падением потенциала для криволинейного магнитного поля. Вклад альвеновских волн в энергетический баланс авроральной области существенно зависит от соотношения между поперечным масштабом волны (точнее, от проекции этого масштаба на ионосферный уровень) и характерного параметра модели – диссипативной альвеновской длины. Альвеновские структуры с поперечными масштабами порядка 10 км могут эффективно передавать энергию авроральным электронам. Результаты разработанной модели поддерживают гипотезу о том, что альвеновские волны могут дополнительно накачивать энергию в ускорение авроральных электронов и тем самым приводить к усилению яркости полярных сияний. При разумных предположениях о форме спектра альвеновских всплесков показано, как при оптимальных соотношениях между параметрами волны и верхней ионосферы степень передачи энергии авроральным электронам может достигать ~30-50%, что позволяет теоретически обосновать результаты наблюдений на спутнике Polar.

(к.ф.м.н. В.А.Пилипенко, т. 8-903-6184666, pilipenk@augsburg.edu;

Pilipenko, V., E. Fedorov, M. J. Engebretson, and K. Yumoto, Energy budget of Alfven wave interactions with the auroral acceleration region, J. Geophys. Res., 109, A10204, doi:10.1029/2004JA010440, 2004).

21. Модель изменения интенсивности АКР и модификации его спектра.

По результатам статистической обработки измерений аврорального километрового излучения (АКР) в эксперименте ПОЛЬРАД на спутнике ИНТЕРБОЛ-2 выявлена зависимость размеров и местоположения области генерации АКР от геомагнитной активности – при увеличении магнитных возмущений область генерации поднимается вверх и расширяется. На основе двухлетних измерений выделены сезонные вариации интенсивности АКР: максимум излучения наблюдается в зимний, а минимум – в летний период. Делается предположение, что сезонные вариации и зависимость спектра от геомагнитной активности имеют единую физическую природу - изменение концентрации фоновой плазмы в области источника АКР, обусловленное потоками плазмы из ионосферы в магнитосферу.

a) Изменение спектра АКР при различной геомагнитной активности.

Рис.1. Спектры АКР (усредненные за один месяц), построенные по результатам измерений в декабре 1997 года прибором ПОЛЬРАД на спутнике ИНТЕРБОЛ-2: сплошная кривая – спектр излучения при спокойных геомагнитных условиях (Кр меньше или равно 1+), пунктирная кривая – спектр при возмущенных условиях (Кр ~ 4). Подъем сигнала на низких частотах (ниже 20-30 кГц) – ОНЧ свистовые излучения.

б) Сезонные вариации интенсивности АКР

Построена аналитическая зависимость интенсивности АКР с учетом взаимного положения спутника и источника:

I = Kp – (Кр/4) (1- cos (2π t/12 – 0.5236))(1 - cos (2π t/8.5 - 2.217))

где Кр – индекс геомагнитной активности.

Из анализа модели следует, что изменение интенсивности источника происходит периодически в течение года. Период равен 12 месяцам. Максимум излучения приходится на декабрь, а минимум – на июнь.

Рис. 2. Сравнение модельной интенсивности с результатами измерений АКР на частоте 300 кГц в течение двух лет (октябрь 1996 – август 1998). Кривая 1 (сплошная) – результаты измерений (шкала слева), кривая 2 (пунктир) – модельная зависимость интенсивности АКР.

В работах Грин и др. 2004 и Олсон и др. 2004 было показано, что существуют сезонные изменения спектра АКР – в летний период излучение на высоких частотах не наблюдается, а на низких становится более интенсивным. На основании этих измерений авторы приходят к выводу, что область генерации АКР в летнее время поднимается вверх по силовой трубке. Это происходит из-за нагрева ионосферы под действием солнечного излучения и, как следствие этого, увеличения восходящих из ионосферы потоков заряженных частиц. Увеличение плотности плазмы, вызванное восходящими потоками, приводит к нарушению условия генерации АКР на низких высотах.

В нашем эксперименте мы наблюдаем аналогичные изменения спектра при изменении геомагнитной активности. Это может быть связано с тем, что свойства авроральной ионосферы сильно зависят от потоков высыпающихся частиц. Под действием высыпающихся энергичных частиц происходит нагрев и увеличение плотности ионосферы, аналогичные изменениям параметров ионосферы под действием солнечного излучения. Такие изменения в ионосфере вызывают увеличение потоков восходящих частиц, что, в свою очередь, приводит к увеличению высоты области генерации АКР. Влияние восходящих потоков будет сказываться в большей степени на малых высотах, поскольку при изотропном распределении скоростей частиц в ионосфере, только малая их часть достигнет высот верхней границы генерации АКР.

(к.ф.-м.н. М.М. Могилевский; И.Л. Моисеенко; т.333-14-33, mogilevsky@romance.iki.rssi.ru;

Olson, A., P. Janhunen, M. Mogilevsky, J. Hanasz, J.S. Pickett, G.K. Parks, Observational study of generation mechanism of substorm-associated low-frequency AKR emission, Ann. Geophys., vol. 22, No.10, 3571-3582, 2004;

М.М. Могилевский, И.Л. Моисеенко, Я.Ханаш, Изменение спектра и длиннопериодные вариации интенсивности АКР по измерениям на спутнике ИНТЕРБОЛ-2, Письма в АЖ, 2004, в печати).

22. Продолжение исследования Тонких Дисперсионных Структур (ТДС) в спектрах энергичных частиц в авроральной зоне, обнаруженных в эксперименте

ДОК-2 (проект Интербол).

В 2004 г. в основном закончена систематизация и анализ данных по ТДС, полученных на Авроральном и Хвостовом зондах Интербол (более 400 событий).

Построены спектрограммы, определены моменты Т0 начала градиентного дрейфа частиц. Продолжалась работа по численной обратной (по времени) симуляции движения ионов и электронов от места и момента наблюдения до Т=Т0 с целью определения места инжекции частиц. Предварительные результаты этой работы докладывались на конференции в Праге в сентябре 2003 г.

Указанная симуляция движения частиц проводится с использованием модельного магнитного поля и, помимо определения положения источника частиц, поможет проверить и уточнить эти модели.

(к.ф.-м.н. В.Н.Луценко, т. 333-20-00, vlutsenk@iki.rssi.ru;

Lutsenko V.N., Kirpichev I.P., Grechko T.V. and D. Delcourt, “Source Positions for Energetic Particles Responsible for the Fine Dispersion Structures: Numerical Simulation Results”, Planetary and Space Science, accepted 2004).

23. По восстановленным спектрам (приборы КОРАЛЛ, ДОК-2 И СКА-2) было рассчитано ионное давление. Полученный профиль давления имел сравнительно гладкую форму. Давление монотонно нарастало с уменьшением геоцентрического расстояния вплоть до 6 R_E. Проведено сравнение измеренных профилей давления с профилями давления модели Цыганенко и Мукаи-2003. По профилям давления рассчитано распределение поперечных токов.

Проведенный анализ показывает, что результаты измерений потоков частиц в эксперименте ИНТЕРБОЛ-1 дают возможность восстанавливать распределение давления с точностью по разрешению энергии вдоль траектории полета КА, превышающей проводившиеся ранее измерения радиальных градиентов.

Показано, что давление плавно возрастает при переходе из области плазменного слоя в область кольцевого тока (с ночной стороны и на флангах), без характерного провала, предполагаемого в некоторых теоретических работах. Профили давления содержат особенности (возмущения) с масштабами 1000-2000 км, которые могут быть связаны как с прохождением МГД волн, так и со стационарными пространственными неоднородностями. К сожалению, на основе измерений одним спутником не удается пока найти однозначный ответ на этот вопрос. Однако можно отметить, что если наблюдаемые особенности являются пространственными структурами, они могут быть источниками мультиплетных магнитостатически равновесных структур продольного тока на авроральных силовых линиях. Проводилось сравнение измеренных профилей давления с профилями давления модели Цыганенко и Мукаи-2003. Показано, что на участках монотонного нарастания давления в направлении к Земле могут быть выделены области плато плазменного давления. Результаты проведенного анализа показали, что возникновение областей плато давления может объяснить возникновение зазора между листами в картине Ииджимы и Потемры 1976. Но данный вывод требует дальнейшей проверки.

Рис.1. Внешние условия и распределения (расчетное и модельное) внутреннего плазменного давления. Сверху вниз: ориентация ММП относительно оси Y_GSM; величина ММП; динамическое давление солнечного ветра; временной профиль внутреннего плазменного давления (измеренного – жирная кривая и модельного - звездочки).

Полученные радиальные градиенты давления плазмы использованы для вычисле-ний поперечных токов в приближении магнитостатического равновесия. Определенные в данной работе значения поперечных токов согласуются с данными ранних работ.

(н.с. И.П.Кирпичев, т. 333-14-67, ikir@ares.iki.rssi.ru;

И.П. Кирпичев, Распределение давления плазмы в геомагнитном хвосте в области перехода от дипольных к квазидипольным и вытянутым магнитным силовым линиям: событие 13 ноября 1995 г. Космические исследования, 2004, в печати;

I.P.Kirpichev, E.E.Antonova, N.L. Borodkova, E.Yu.Budnik, V.N.Lutsenko, N.F.Pisarenko, E.I.Morozova, Yu. I. Yermolaev,The features of the ion plasma pressure distributions in the near Earth plasma sheet, Planetary and Space Science, 2004, in press).

24. Проектирование токовых систем Ииджимы-Потемры на экваториальную плоскость по двум моделям Цыганенко 1996 и 2001 и оценка вкладов интегральных токов (зоны 1), приходящихся на область низкоширотного пограничного слоя.

Основываясь на двух моделях магнитного поля (Цыганенко 1996 и 2001) было произведено проектирование токовых систем Ииджимы и Потемры на экваториальную плоскость магнитосферы. Рассчитывалось интегральное распределение токов и оценен интегральный вклад части токов зоны 1, приходящийся на область низкоширотного пограничного слоя. Не более 17% интегрального тока зоны 1 может быть объяснено процессами в низкоширотном пограничном слое в утреннем секторе, и не более 10 % - в вечернем.

(к.ф.-м.н., Е.Е. Антонова, т. 333-41-88, antonova@orearm.iki.rssi.ru;

E.E.Antonova, I.P.Kirpichev, M.V.Stepanova, Magnetosphere-ionosphere interactions and the formation of the magnetospheric plasma pressure profile Substorms-7, Proceedings of the 7th International Conference on Substorms, Levi, Finland, February 2004, p. 73-80, 2004).

25. Анализ возможной взаимосвязи между всплесками высокоэнергичных протонов и усилением давления в хвосте магнитосферы.

Были выделены 3 вида событий: скоррелированные всплески потоков высокоэнергичных протонов (> 1 МэВ) и интегрального давления; уединенные всплески высокоэнергичных протонов на фоне плавно меняющегося давления (“островки”); смешанный тип.

(д.ф.-м.н. Н.Ф. Писаренко, т. 333-41-88, mira@iki.rssi.ru;

Pisarenko, N.F.; Kirpichev, I.P.; Antonova, E.E. The relationship between "islands" of high energy ions and electrons and plasma pressure distribution in the Earth's magnetotail: Case study, Geophysical Research Abstracts, volume 6, 2004).

26. Образование каверн плотности в плазмосфере Земли вблизи полуночного сектора во время AE интенсификаций при небольших магнитных бурях.

Показано, что каверны плотности в плазмосфере Земли, обнаруженные по данным измерений тепловой плазмы на спутнике Магион-5 и по данным свечения гелия на КА IMAGE (“notch”), образуются вблизи полуночного сектора во время AE интенсификаций при небольших магнитных бурях. Подтверждено, что даже сильная магнитная буря приводит к общему уменьшению размеров и к значительному понижению плотности во всей плазмосфере только в случае продолжительной суббуревой активности. Даже сильная магнитная буря 6-7 апреля 2000 г. (max Kp = 9- , min Dst ~ -290 nT), но сопровождавшаяся изолированным импульсом АЕ, привела к уменьшению плотности только в узком после полуночном секторе плазмосферы. Образование каверн очевидно связано с возрастанием радиального или азимутального электрического поля в ограниченной области внутренней магнитосферы. Для выявления механизма, ответственного за образование каверн плотности в плазмосфере, необходимы одновременные измерения холодной плазмы и электрического поля.

(к.ф.-м.н. Г.А. Котова, т. 333-32-89, kotova@iki.rssi.ru;

G. Kotova, V. Bezrukikh, M. Verigin, and J. Šmilauer, In situ observations of low-density regions inside the plasmasphere, Earth, Planets and Space, 56(10), 989-996, 2004).

G. Kotova et al., Interrelation of plasmasphere density distribution with auroral electrojet index, J. Adv. Space Res., 2004 submitted).

27. Обнаружение радиально бифуркирующих плазмосферных особенностей с помощью EUV/ IMAGE: первые наблюдения возможных стоячих ULF волн во внутренней магнитосфере.

На основе наблюдений, выполненных в период времени с 19:38 по 22:11 UT 28 июня 2000 г., с помощью изображающего спектрометра EUV, установленного на KA IMAGE, впервые зарегистрированы бифуркирующие плазмосферные особенности в распределении гелиевой компоненты плазмы в ночном секторе плазмосферы в виде увеличения плотности. Эти особенности стабильны во время наблюдений и вращаются со скоростью ~67% скорости вращения Земли. На основе двумерной модели плазмосферы, которая включает в себя наличие стоячих азимутальных волн на расстояниях L=1.8 и L=2.5, показано, что такая плазмосферная конфигурация возникла как результат конвективного движения ULF стоячей волны. Предварительное исследование показывает, что во время наблюдений на магнитометрической сети IMAGE были зарегистрированы осцилляции в узком диапазоне частот ~0.68 mHz, которые совпадают с результатами моделирования. Подобные частотные структуры были найдены во временном ходе модуля скорости солнечного ветра. Предполагается, что наблюдаемые радиальные увеличения плотности гелиевой компоненты плазмы в ночном секторе плазмосферы может возникнуть в результате нерезонансных колебаний, вызванных солнечным ветром.

(к.ф.-м.н. Л.А.Аванов, т. 256-961-7672, Levon.Avanov@msfc.nasa.gov;

Adrian M.L., D.L. Gallagher, L.A. Avanov, IMAGE EUV observation of radially bifurcated plasmaspheric features: First observations of a possible standing ULF waveform in the inner magnetosphere, J. Geophys. Res., VOL. 109, A01203, doi:10.1029/2003JA009974, 2004).

28. Тепловая структура дневной плазмосферы.

На основе результатов измерения концентрации и температуры холодной плазмы на Интерболе-1 (Хвостовом зонде) в ноябре 1995 г. и Интерболе-2 (Авроральном зонде) в августе 1996 г. – в периоды, близкие к минимуму солнечного цикла, и на спутнике Магион-5 в июне 2000 г., в период, близкий к максимуму цикла, рассматривалась тепловая структура дневного сектора плазмосферы.

Как показали измерения на всех трех КА, в спокойных геомагнитных условиях, на высотах 5000км<Н<16000км, вопреки предсказаниям моделей плазмосферы, наблюдался рост температуры ионов водорода холодной плазмы. Высотный градиент составлял ~0.5^o/км при изменении геомагнитной широты в пределах 10^о<λ<40^o. Рост температуры холодной плазмы на указанных высотах может быть связан с суточной конвекцией холодной плазмы в геомагнитном поле и/или с немаксвелловским распределением холодной плазмы на высотах ~0.5R_E

Максимальные значения температуры протонов в глубине плазмосферы, измеренные на Хвостовом и Авроральном зондах, составляли ~4000 – 6000K, на спутнике Магион-5 - 7500К – 8500К. Полученные результаты следует рассматривать, как указание на зависимость тепловой структуры плазмосферы от фазы солнечного цикла.

В области 2.5<L<5 при λ<40^o, как правило, перед плазмопаузой регулярно регистри-ровалось крупномасштабное понижение температуры ионов водорода на ~2000K. Природа этого понижения не известна. По-видимому, это явление связано с процессами в подстила-ющей ионосфере.

(к.ф.-м.н. В.В. Безруких, т. 333-20-11, vbez@romance.iki.rssi.ru;

Безруких В. В., Котова Г. А., Веригин М. И., Шмилауер Я., Тепловая структура дневной плазмосферы по данным Хвостового и Аврорального зондов и спутника Магион-5, Космические исследования, 2004, в печати).

29. Моделирование изменений параметров среднеширотной ионосферы в области быстрой (1-5 км/сек) конвекции плазмы (поляризационного джета, PJ).

Существование таких, как PJ, областей быстрой конвекции приводит к значительным изменениям параметров ионосферной плазмы. Вследствие фрикционного нагрева температура ионов повышается, что приводит к “вздутию” ионосферы.

С помощью магнитогидродинамической модели TUBE-7 проведен ряд расчетов концентраций и температур основных ионов и электронов при наличии быстрой конвекции. В этом случае уменьшается значение интегральной педерсеновской проводимости (в основном из-за уменьшения концентрации плазмы в F-слое). Проведены расчеты для разных скоростей конвекции, инвариантных широт и начальных условий в силовой трубке.

(к.ф.-м.н. Н. Ю. Бузулукова, В.В. Вовченко, т. 333-11-22, nat@aster.iki.rssi.ru, материал готовится к печати).

30. Электронная температура в субавроральной F-области на восстановительной фазе больших магнитных бурь и при развитии поляризационного джета.

Проанализированы измерения параметров тепловой плазмы в F-области ионосферы для более 150 пролетов спутников AUREOL-3, DE-2, IK-24 во время геомагнитных возмущений. Интенсивный разогрев элекронов до 6000⁰ K в полосе протяженностью 4-8 градусов по широте наблюдается на восстановительной фазе больших магнитных бурь. Это связано с диссипацией энергии ионов кольцевого тока и формированием “классических” красных дуг. (SAR-arc).

В структурах протяженностью 1-3 градуса по широте электронная температура повышена до 3000-3500⁰ K. Формирование таких структур связано с суббуревой активностью и возникновением полосы поляризационного джета. Здесь происходит генерация SAR-arc из за фрикционного разогрева плазмы сильным электрическим полем. Таким образом, рассмотренные экспериментальные данные подтверждают, что существуют два физически различных типа субавроральных красных дуг. В частности, это необходимо учитывать при изучении статистических параметров SAR-arc в зависимости от индексов геомагнитной активности.

(к.ф.-м.н. В.Л. Халипов, т. 333-32-89, khalipo@iki.rssi.ru; н. с. В.Ф. Губский, т. 333-32-89; к.ф.-м.н. В.В. Афонин, т. 333-10-23;

V.L. Khalipov, V.F. Gubsky, V.V. Afonin, E.D. Bondar’,A.E.Stepanov, SAR –arc characteristics in the region of ring current dissipation and during polarization jet development, Proceeding of the 27^th Annual Seminar Physics of Auroral Phenomena, Apatity, pp. 21-24, 2004).

31. Зависимость оттока ионосферных ионов кислорода в полярной шапке от интенсивности полярного дождя.

На основе данных приборов ГИПЕРБОЛОИД и ИОН спутника ИНТЕРБОЛ-2 в полярной шапке было проведено сравнение потоков восходящих ионосферных ионов (полярный ветер) со слабыми потоками электронов (полярный дождь). По-видимому, существует сильная зависимость потоков ионов О⁺ даже от слабых изменений интенсивности полярного дождя.

На рисунке представлена зависимость количества случаев детектирования двух разных типов оттока ионосферной плазмы от потока электронов полярного дождя. Тип 1 (показан синим) – детектируются только потоки ионов Н⁺, потоки ионов О⁺ за порогом чувствительности. Тип 2 (показан красным) – детектируются как ионы Н⁺, так и ионы О⁺.

(н.с. Д.В.Чугунин, к.ф.-м.н. Л.В.Зинин, т. 333-11-22, dimokch@iki.rssi.ru;

Chugunin D.V., Zinin L.V., Dubouloz N., Polar wind observations on INTERBALL-2 satelite, Auroral phenomena and solar-terrestrial relations, Proceedings of Conference in Memory of Yuri Galperin, CAWSES Handbook-001, p. 57-75, 2004).

32. Обнаружено, что при малых концентрациях плазмы в ионосфере полярных широт (~ 10³см^-3), когда дебаевский радиус становится сопоставимым с Ларморовским, регистрируются необычные вольт-амперные характеристики зонда Ленгмюра.

(д.ф.-м.н. Г.Л.Гдалевич, т.333-52-55, ggdalevi@iki.rssi.ru;.

Gdalevich G., Bankov N., Chapkynov S., Todorieva L., Ionospheric irregularities and their influence on plasma parameter measurements by Langmuire probes, COSPAR 2004 / Abstract ‘COSPAR04-A-01376 C4.2 0061-04’, Adv. Space Res., JASR-D-04-00941, submitted 2004).

33. Показано, что резкие изменения концентрации (bubbles) могут локально возникать на высотах ~ 900 км в экваториальной области, тогда как ранее предполагалось только поднятие их снизу.

(д.ф.-м.н. Г.Л.Гдалевич, т. 333-52-55, ggdalevi@iki.rssi.ru;

Gdalevich G.L., Bankov N., Chapkynov S., Todorieva L. Observation for sharp changes of ionospheric ion concentration and electromagnetic field measurement at 900 km altitude on equatorial latitudes by Intercosmos-Bulgaria 1300 satellite data. COSPAR 2004, Abstract COSPAR 04-A-01376 D3/C1.3-0088-04’, Adv. Space Res., JASR-D-04-0083, submitted 2004).

34. Проверка работоспособности плазменной аппаратуры SPM эксперимента ROMAP европейского проекта ROSETTA/LANDER.

В 2004 г. проведено 3 сеанса связи с КА ROSETTA Европейского Космического Агентства. На КА в спускаемом аппарате LANDER был установлен плазменный эксперимент ROMAP, в состав которого входил ионно-электронный спектрометр SPM.

Основной научной задачей прибора ROMAP является изучение взаимодействия плазмы солнечного ветра с кометной ионосферой, в частности:

- долговременные измерения на поверхности кометы ее активности как функцию от

расстояния до Солнца;

- магнитные измерения во время посадки КА на комету и определение остаточной

намагниченности ядра;

- измерение электрических свойств ядра с целью выявления ее общей проводимости;

- измерения заряда и потенциала спускаемого аппарата.

Хотя основные задачи плазменного прибора ROMAP могут быть решены только во время, и после посадки КА на комету, проверка аппаратуры в период круиза КА обусловлена необходимостью знания ее статуса после старта КА и определения основных технических параметров эксперимента ROMAP.

Результаты проверки аппаратуры следующие:

- вся электроника, включая высоковольтные генераторы для питания 3-х канальных электронных умножителя (SEM), работает нормально;

- все зарядные усилители и усилители постоянного тока (УПТ) для регистрации частиц работают без сбоев и практически не имеют шумов в пределах заданных чувствительностей;

- несмотря на то, что все три умножителя перед стартом находились на открытом воздухе без специальных условий хранения больше года, они по-прежнему работоспособны и не потеряли чувствительность;

- электронный спектрометр, рассчитанный на регистрацию потоков электронов в диапазоне от 0.4 эВ до 4 кэВ, во время сеансов связи в мае и октябре 2004 г. регистрировал потоки фотоэлектронов с элемента КА и часть потока солнечного ветра;

- по-видимому, баки с жидким азотом, установленные на КА для коррекции траектории КА, несколько текут. На это указывает тот факт, что аппаратура работает только при напряжениях на умножителях для уровней 1 и 2. Из 5-ти. При более высоком напряжении, вероятно, происходит пробой, что говорит об относительно высоком давлении газа вблизи аппаратуры ROMAP.

Общий вывод: аппаратура работает нормально. Однако, во избежание снижения уровня пробоя для высоковольтного напряжения из-за возможной коррозии на изоляторе в результате частых пробоев, имеет смысл не включать аппаратуру вплоть до посадки спускаемого аппарата на комету. После отделения спускаемого аппарата баки с жидким азотом остаются на пролетном аппарате.

(к.ф.-м.н. А.П.Ремизов, т. 333-32-89, aremizov@iki.rssi.ru).

35. Разработка панорамного масс-спектрометра.

Для исследования космической плазмы и исследований планет солнечной системы предложен и обоснован новый тип масс-спектрометра. Основным отличием данного прибора является возможность построения изображений распределений интенсивности потока ионов в полусфере с разделением ионов по массе. При этом масс-спектрометр обладает высоким разрешением по массе, > 100. Это позволяет получить полное распределение отдельных ионов в пространстве скоростей для исследования процессов в космической плазме и для исследования происхождения и транспорта планетарного материала вблизи тел солнечной системы. На основе данной работы поданы заявки на эксперименты в проектах Резонанс, БепиКоломбо и Фобос-Грунт.

(д.ф.-м.н. О.Л. Вайсберг, т. 333-34-56, olegv@iki.rssi.ru;

О.Л.Вайсберг, Л.А.Аванов, А.В.Лейбов, В.Н.Смирнов, Д.Келлер,Т.Мур, и др. Панорамный плазменный спектрометр – камера всего неба для заряженных частиц, Космические исследования, 2004, в печати;

О.Л.Вайсберг, А.В.Лейбов, В.Н.Смирнов, Л.А.Аванов, Ж.-Ж. Бертелье, и др., Изображающий масс спектрометр ионов для исследований околопланетной плазмы, Космические исследования, 2004, в печати).

1. Исследование вероятностных явлений в задачах динамики заряженных частиц, оценки меры островов устойчивости в области переходов через сепаратрису.

1.1. Исследовано поведение адиабатических инвариантов заряженных частиц в конфигурациях с обращением магнитного поля типа хвоста магнитосферы Земли в присутствии монохроматической электростатической или электромагнитной волны. В системе изучены два наиболее важных резонансных явления: захват в резонанс и рассеяние на резонансе. Показано, что эти явления приводят к разрушению адиабатической инвариантности и хаотизации движения частиц. Они могут также приводить к значительному ускорению частиц и определять свойства транспорта в фазовом пространстве. Вычислены характерные времена перемешивания, связанного с резонансными явлениями и переходами через сепаратрису.

1.2. Получена асимптотическая формула для изменения быстрых фаз при последовательных переходах через сепаратрису в гамильтоновых системах с быстрыми и медленными движениями. Объединение формул для скачка адиабатического инварианта при переходе через сепаратрису и формул связи фаз для последовательных переходов через сепаратрису служит основой для оценки меры островов устойчивости в области переходов через сепаратрису. Изучена в адиабатическом приближении динамика системы Висдома – гамильтоновой системы с двумя степенями свободы, полученной путем упрощения уравнений движения астероида вблизи резонанса 3:1 с Юпитером в плоской ограниченной эллиптической задаче трех тел. Построены все возможные типы фазовых портретов усредненной системы путем исследования их бифуркаций при изменении полной энергии. Переход через сепаратрису на плоскости быстрых переменных приводит к адиабатическому хаосу в системе. В области адиабатического хаоса численно найдено большое количество устойчивых периодических траекторий и окружающих их островов устойчивости. Начато численное исследование островов устойчивости в области адиабатического хаоса для заряженных частиц в параболической модели хвоста магнитосферы Земли.

D.L.Vainchtein, E.V.Rovinsky, L.M.Zelenyi, and A.I. Neishtadt, Resonances and particle stochastization in nonhomogenious electromagnetic fields, J.Nonlinear Sci., v.14, 173-205, 2004.

Нейштадт А.И., д.ф.-м.н., тел.333-51-45, E-mail : aneishta@mx.iki.rssi.ru

1.3. Исследована динамика классического атома водорода в слабом осциллирующем электрическом поле медленно изменяющейся частоты. В случае круговой поляризации поля изучены прохождение через резонансы и захват в резонанс. Найдена вероятность захвата, исследована динамика изменения адиабатического инварианта после захвата. В случае линейно поляризованной волны исследовано прохождение через резонанс 1:2. Показано, что при медленном уменьшении частоты волны возможен захват в резонанс. Описан механизм захвата, найдена его вероятность. Показано, что захват приводит к росту экцентриситета орбиты электрона и ионизации атома.

A.P. Itin, Passages through resonances in classical dynamics of a driven hydrogen atom, Physics Letters A, v. 324, 159-165, 2004.

A. I. Neishtadt, A. A. Vasiliev, Capture into resonance in dynamics of a classical hydrogen atom. В сборнике ²Международная конференция МСС-04 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность² (Mode conversion, coherent structures and turbulence)², Изд-во УРСС, Москва, 2004, с.80-86.

Нейштадт А.И., д.ф.-м.н., тел.333-51-45, E-mail : aneishta@mx.iki.rssi.ru

Васильев А.А., к.ф.-м.н., тел.33-53-46, E-mail : valex@mx.iki.rssi.ru

2. Разработка методов дрейфовой теории высокого порядка для учета эффектов конечного ларморовского радиуса вращения заряженных частиц на пространственные характеристики плазмы и самосогласованных полей. Построение моделей, учитывающих конечность гирорадиуса частиц.

Разработаны общие методы описания локализованных осесимметричных электро-статических возмущений в бесстокновительной магнитоактивной плазме. Основная цель исследований состояла в выяснении качественных отличий между трехмерными возмущениями и существенно одномерными (плоскими) нелинейными модами Бернштейна-Грина-Крускала (БГК) типа электронных дыр фазовой плотности, эффективный заряд которых обусловлен дефицитом захваченных электронов. Применительно к рассматриваемому классу задач записана система уравнений Власова-Пуассона, описывающая стационарные самосогласованные возмущения, которая может служить основой для изучения разнообразных трехмерных электростатических структур в плазме, помещенной в постоянное однородное магнитное поле. Существенной особенностью описания локализованных электростатических возмущений в анизотропной (магнитоактивной) плазме является неинтегрируемый характер уравнений движения заряженных частиц, что представляет собой одну из принципиальных трудностей на пути поиска строгих решений данного класса задач. Поэтому для предварительного качественного анализа физической структуры трехмерных электронных дыр использовались упрощенные физические модели. В частности, разложение электрического потенциала вблизи его максимума позволило приближенно определить возмущение электронной плотности, обусловленное возможным дефицитом захваченных электронов в центре потенциальной ямы в зависимости от амплитуды потенциала и величины магнитного поля. На основе этих расчетов установлено необходимое условие существования трехмерных аналогов одномерных электронных дыр. Согласно этому условию в достаточно сильном магнитном поле дефицит захваченных электронов может обеспечивать достаточный эффективный положительный заряд необходимый для существования трехмерного солитона, в то время как в слабых магнитных полях это условие нарушается так, что трехмерные аналоги одномерных БГК дыр не существуют. Это хорошо согласуется с результатами численного моделирования трехмерных электронных дыр. Однако благодаря проведенному анализу стало ясно, что причиной быстрого распада электронных дыр в слабых магнитных полях является отсутствие равновесных состояний, а не их неустойчивости, как утверждалось ранее в ряде работ.

Параллельно с исследованием качественной структуры электронных дыр в магнитоактивной плазме были построены простейшие замкнутые модели трехмерных локализованных возмущений данного типа в пренебрежении эффектами конечного ларморовского радиуса. Несмотря на некоторую физическую примитивность таких моделей, они могут служить в качестве первого приближения (предел сильного магнитного поля) при более адекватном описании. Поскольку строгий анализ системы уравнений, описывающей трехмерные электростатические возмущения, практически невозможен ввиду неинтегрируемого характера уравнений движения заряженных частиц, важное значение приобретает развитие приближенных методов описания динамики частиц в поле электростатической потенциальной ямы. В этом направлении также проведен ряд работ. В частности, установлено условие захвата частицы в адиабатическом приближении с учетом конечности ларморовского радиуса. Установлено, что условие захвата становится более жестким с ослаблением магнитного поля. Найденное условие захвата можно использовать в расчетах плотности захваченных частиц в потенциальной яме довольно произвольной формы, что удобно при решении широкого класса задач о локализованных возмущениях магнитоактивной плазмы с учетом самосогласованного электрического поля, пространственная зависимость которого обычно заранее не известна.

V.L.Krasovsky, H.Matsumoto, Y.Omura. On the three-dimensional configuration of electrostatic solitary waves, Nonlinear Processes in Geophysics, v.11, pp.313-318, 2004.

В.Л.Красовский, к.ф.-м.н., тел.333-41-67, E-mail : vkrasov@mx.iki.rssi.ru

3. Эффективная проводимость турбулентной магнитоактивной плазмы.

В приближении отдельных частиц была рассмотрена задача об определении эффективной проводимости турбулентной магнитоактивной плазмы с ненулевой спиральностью. Статистические характеристики флуктуаций электромагнитного поля полагались стационарными и однородными. Для вычислений возникающей эффективной силы Лоренца используется функциональный метод. Неоднородности возмущений электромагнитного поля учитывались с точностью до первого порядка теории возмущений. Как оказалось, флуктуационная магнитная спиральность приводит к появлению новых гиротропных членов в тензоре проводимости.

Анализ дисперсионного уравнения, проведенный как в приближении коротко-коррелированных во времени флуктуаций, так и в обратном случае больших времен корреляции и высоких частот, для электромагнитных волн и эволюции магнитного поля (в пределе низких частот) выявил изменения дисперсии распространяющихся волн, появление дополнительных мод и наличие неустойчивостей. Характерные масштабы и инкременты неустойчивостей определяются соотношением между флуктуационными спиральностью и энергией и внешним магнитным полем. В частности закон дисперсии для длинноволновых возмущений оказывается схожим с дисперсией волн на глубокой воде.

Следует отметить, что свойства, приобретаемые магнитоактивной турбулентной плазмой со спиральностью, схожи отчасти со свойствами техногенных киральных и бианизотропных электродинамических сред, активно исследуемых в последние годы.

О.Г.Чхетиани. О проводимости магнитоактивной турбулентной плазмы, ЖЭТФ т.126(8), 2004.

О.Г.Чхетиани, д.ф.-м.н., тел.333-53-56, E-mail: ochkheti@iki.rssi.ru

4. Рассмотрен новый механизм недиффузионного ускорения заряженных частиц пакетом электростатических волн, обусловленный взаимодействием волна-частица при резонансе второго порядка, соответствующего раскачке нелинейного осциллятора внешней гармонической силой. Численными расчетами показано, что в процессе резонансного взаимодействия происходит перескок ускоряемых частиц из заданной потенциальной ямы в другую, которая движется с большей скоростью. Последовательность таких перескоков через сепаратрисы приводит к ускорению зарядов с многократным увеличением их кинетической энергии.

На основе аналитических оценок и численных расчетов в модели нелинейного осциллятора, находящекгося под воздействием пакета электростатических волн конечной амплитуды исследовано ускорение зарядов. Данный механизма ускорения заряженных частиц реализуется при выполнении следующих условий. Для заряда, захваченного в потенциальную яму n-й гармоники волнового пакета с частотой w_n , волновым вектором k_n и амплитудой электрического поля E_n , должно выполняться условие резонанса второго порядка с ( n + 1 )-й гармоникой. Гармоники упорядочены по номеру n в порядке возрастания их фазовой скорости т.е. имеет место w_n+1 / k_n+1 > w_n / k_n . Для соседних гармоник области скоростей захваченных частиц должны соприкасаться. Амплитуды волн малы, но достаточны для раскачки нелинейного осциллятора и его переброса через сепаратрису. Таким образом в работе описан новый механизм недиффузионного ускорения зарядов пакетами электростатических волн малой, но конечной амплитуды. Сформулирована процедура отбора параметров для последовательности гармоник в пакете, которые участвуют в ускорении частиц. Данный эффект представляет интерес, в частности, для проблемы генерации космических лучей, интерпретации механизмов происхождения потоков ускоренных частиц (электронов и ионов), наблюдаемых в космической плазме.

Ерохин Н.С., Дамгов В.Н., Зольникова Н.Н. Механизм недиффузионного ускорения заряженных частиц волновым пакетом. - Научная Сессия МИФИ-2004, Сборник научных трудов, М.: МИФИ, т.7, с.38-39, 2004.

Н.С.Ерохин, д.ф.-м.н., тел.333-41-00, E-mail: nerokhin@mx.iki.rssi.ru

5. Исследование резонансов и хаотический динамики звездных оболочек.

Аналитически и численно исследовано движение двух звездных оболочек в ограниченной постановке, когда одна из оболочек много легче другой и не возмущает ее движение. Получены асимптотические формулы для отображения последования Пуанкаре в этой задаче, определены области, где теория Колмогорова-Арнольда-Мозера доставляет инвариантные кривые этого отображения, препятствующие выбросу легкой оболочки, определен размер области перекрытия резонансов и хаотической динамики, приводящей к выбросу легкой оболочки на бесконечность.

M. Barkov, G. Bisnovatyi-Kogan, A. Neishtadt, V. Belinski, On chaotic behaviour of gravitating stellar shells, Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Sciences (принято в печать).

Г.С.Бисноватый-Коган, д.ф.-м.н., тел.333-45-88, E-mail: gkogan@mx.iki.rssi.ru

А.И.Нейштадт, д.ф.-м.н., тел.333-51-45, E-mail: aneishta@mx.iki.rssi.ru

6. Выполнена регистрация и спектрометрия рентгеновского излучения солнечных вспышек в диапазоне 3 – 30 кэВ с помощью спектрометра РПС-1 в эксперименте ²КОРОНАС-Ф² при систематических наблюдениях Солнца на освещенной части орбиты КА, а также верхней атмосферы Земли при заходе КА в её тень.

Основные результаты, полученные в ходе данного космического эксперимента.

Использование в РПС-1 охлаждаемого полупроводникового радиационностойкого детектора из CdTe позволило проводить долговременные наблюдения с высоким энергетическим разрешением и высокой чувствительностью. Все солнечные вспышки, фиксируемые прибором, подтверждены данными GOES. Накоплен значительный статистический материал.

По данным, полученным вне радиационных поясов Земли (РПЗ), проведена спектрометрия рентгеновского излучения спокойного Солнца (без вспышек), в том числе и предвспышечного, интенсивность и максимальная энергия, которого зависят от уровня солнечной активности.

В ходе проведения эксперимента прослежена эволюция спектров относительно слабых вспышек (класса В и С), зарегистрированных прибором вне РПЗ, временной профиль которых не искажен недостаточным быстродействием обрабатывающей электроники (в качестве блока электроники в РПС-1 использован амплитудно – временной спектрометр АВС-Ф МИФИ). По этой причине для более мощных вспышек определялся только энергетический диапазон регистрируемого излучения, позволяющий судить о его жесткости.

Помимо солнечных вспышек РПС-1 регистрирует всплесковые события, которые не подтверждаются данными GOES и, по-видимому, имеют магнитосферное происхождение (высыпания электронов). По данным наблюдения верхней атмосферы Земли исследовалась её светимость в различных энергетических диапазонах. Показано, что максимальная энергия рентгеновского излучения атмосферы в интервале широт ± 60⁰ не превосходит 8 – 9 кэВ, а интенсивность его зависит от геомагнитной обстановки и координат КА. В более высоких широтах, а также в районе Бразильской магнитной аномалии отсчеты прибора с энергией > 9 кэВ вызваны захваченными частицами РПЗ.

В.М.Панков, В.Л.Прохин, к.ф.-м.н., тел.333-30-45, E-mail : vpan-iki@yandex.ru

7. Некоторые особенности точно решаемых моделей распространения волн в неоднородной среде.

В рамках уравнения Гельмгольтца рассмотрены точно решаемые модели распространения волн в неоднородной среде. Для ряда качественно различных случаев (переходный слой, комплексные точки поворота, область непрозрачности и др.) приведены пространственные профили эффективного показателя преломления для точно решаемых безотражательных моделей с набором параметров, характеризующих неоднородность среды. Обсуждаются особенности безотражательного взаимодействия волн с неоднородной средой при наличии волновых барьеров и сингулярностей, соответствующих в плазме резонансным слоям. В качестве примера на рисунке приведен случай безотражательного распространения волны в неоднородной среде с показателем преломления n(x), соответствующий безотражательному рассеянию частицы нулевой энергии в квантовой механике на потенциале U(x) = - n²(x). Здесь w - частота волны, L – характерный размер неоднородности среды.

Н.С.Ерохин, Л.А.Михайловская. Некоторые особенности точно решаемых моделей линейного взаимодействия волн с неоднородной средой. В сборнике ²Международная конференция МСС-04

²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность² (Mode conversion, coherent structures and turbulence), Изд-во УРСС, Москва, с.42-47, 2004.

Н.С.Ерохин, д.ф.-м.н., тел.333-41-00, E-mail: nerokhin@mx.iki.rssi.ru

8. Динамика масс в анизотропной задаче Кеплера.

В адиабатическом приближении описана динамика в анизотропной задаче Кеплера и в задаче об адиабатическом поршне. Анизотропная задача Кеплера рассматривалась в случае, когда у тензора массы (в диагональном виде) две диагональные компоненты равны и много меньше третьей компоненты. Тогда задача сводится к исследованию гамильтоновой системы с быстрыми и медленными движениями и может рассматриваться в адиабатическом приближении. В этом приближении задача имеет первый интеграл – адиабатический инвариант - наличие которого позволило построить фазовый портрет задачи. В задаче об адиабатическом поршне показано, что в адиабатическом приближении поршень совершает колебательное движение, описываемое гамильтоновой системой с одной степенью свободы.

A. I. Neishtadt,. Ya. G. Sinai. Adiabatic piston as a dynamical system, J. Statist. Phys., v.116, 815-820, 2004.

Нейштадт А.И., д.ф.-м.н., тел.333-51-45, E-mail : aneishta@mx.iki.rssi.ru

9. Анализ взаимодействия зарядов, захваченных длинноволновой электростатической модой, с мелкомасштабными колебаниями.

Численно исследовано взаимодействие заряженных частиц, которые захвачены крупномасштабной электростатической модой, с мелкомасштабными волнами. Показано, что наличие крупномасштабной моды может существенно повысить эффективность взаимодействия зарядов с коротковолновыми колебаниями.

N.S.Erokhin , V.N.Damgov, N.N.Zolnikova, P.Trenchev, N.N.Erokhin. Interaction of particles, trapped by large-scale wave, with intense small-scale modes. - Aerospace Research in Bulgaria, 2004, v.19, (in press)

Н.С.Ерохин, д.ф.-м.н., тел.333-41-00, E-mail: nerokhin@mx.iki.rssi.ru

Тема: КОСМИЧЕСКАЯ ПОГОДА

Исследование воздействия солнечной активности на магнитосферу, ионосферу, биосферу и техносферу Земли. Научный руководитель: д.ф.м.н. А.А. Петрукович. тел.: 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru

1. Собран и проанализирован обширный экспериментальный материал, относящийся к экстремально активным явлениям в октябре-ноябре 2003 года.

Этот материал был получен, в основном, отечественными исследователями (более 60 ученых из более 10 научных организаций РФ). Он состоит из наблюдений Солнца (КА Коронос-Ф, SOHO, GOES, РАТАН-600 и группа оптических и радио телескопов), гелиосферы (КА ACE, WIND, Ulysses и прибор HEND на КА Odessey) и магнитосферы и ионосферы Земли (КА Коронос-Ф, Экспресс-А2 и А3, Метеор-3М, а также широкая сеть магнитных и геофизических станций и нейтронных мониторов). Как хорошо видно на рис.1, за 16 суток (с 19 октября) в 3 активных областях на Солнце произошло 16 больших вспышек, 11 из которых имели рентгеновский балл Х. Одна из них (4 ноября) привела к зашкалу рентгеновских приборов на уровне Х17.2. Магнитная буря 30 октября достигла величины Dst = -401 нТс. Когда эти активные области вернулись во 2-й половине ноября на видимую сторону Солнца, они проявили сравнительно малую вспышечную активность, однако на Земле была 2-ая за всю историю наблюдений магнитная буря с Dst = -472 нТс. Несмотря на то, что по некоторым параметрам рассматриваемые явления носят исключительный характер, некоторые процессы удовлетворительно описываются существующими физическими моделями. Однако в ряде случаев возникает необходимость дальнейших исследований явлений в экстремальных условиях.

(д.ф.-м.н. Ю.И.Ермолаев, т. 333-13-88, yermol@iki.rssi.ru;

Ермолаев Ю.И. «Буря мглою небо кроет…» (Влияние «космической погоды» на человека и технику), Земля и Вселенная, № 5, с.13-22, 2004;

Ермолаев Ю.И., Л.М. Зеленый, Г.Н. Застенкер и др., Солнечные и гелиосферные возмущения, приведшие к сильной магнитной буре 20 ноября 2003 года, Геомагнетизм и Аэрономия, № 1, 2005).

2. Роль слабых всплесков мягкой компоненты рентгеновского излучения Солнца в формировании картины солнечной активности.

Продолжены исследования слабых всплесков мягкой компоненты рентгеновского излучения Солнца по проекту “Интербол-Хвостовой зонд”. Выявлены закономерности в распределении слабых рентгеновских вспышек мощностью от 10^-8 до 10^-6 по энергетическому спектру от 2 до 15 кэВ, а также связь вспышек малой мощности с флуктуациями теплового фона Солнца.

(м.н.с. И.К. Мирзоева, т. 333-41-88, ikir@ares.iki.rssi.ru;

И.К. Мирзоева, Энергетический спектр временных профилей слабых всплесков мягкой компоненты рентгеновского излучения Солнца, Письма в астрономический журнал, №1, т.31, 2005, в печати;

И.К.Мирзоева, Микровспышка как один из этапов солнечного вспышечного события, Космические исследования, 2004, представлено в печать).

3. Проанализированы наблюдения наиболее мощных солнечно-протонных событий 22 и 23 циклов солнечной активности в различных точках гелиосферы на борту КА Ulysses и вблизи Земли на спутнике GOES и АСЕ.

Этот анализ показал, что Солнце представляет собой протяженный в пространстве и во времени источник космических лучей, намного более сложный, чем представлялось ранее. Напротив, усредненный процесс распространения частиц в гелиосфере до КА Ulysses – продольная и поперечная диффузия – является стабильным и практически не меняется от события к событию первые двое-трое суток после инжекции протонов в межпланетное пространство, пока возмущения солнечного ветра не достигают КА.

Наибольший интерес представляет найденная взаимозависимость флюенсов солнечных протонов и электронов, зарегистрированных в полярных областях гелиосферы и в плоскости эклиптики (см. рис. 1 для протонов 38-82 МэВ). Эта зависимость иллюстрирует сложную пространственную структуру источника и показывает, что в относительно малых событиях происходит преимущественная инжекция солнечных космических лучей в полярные области гелиосферы, а не в плоскость эклиптики.

Рис. 1. Отношение флюенсов протонов 38-82 МэВ, зарегистрированных в полярных областях гелиосферы на КА Ulysses и в плоскости эклиптики на КА GOES, умноженное на квадрат расстояния до КА Ulysses в зависимости от флюенса на КА GOES.

(к.ф.-м.н. А.Б. Струминский, т. 333-32-89, astrum_iig@yahoo.com;

A. Struminsky, B. Heber, M.-B. Kallenrode, R. Muller-Mellin, et al. Injection and propagation of solar protons to high heliolatitudes: Ulysses observations, JASR, submitted 2004;

А.Б. Струминский, Б. Хибер, Свойства солнечно-протонных событий на больших гелиоцентрических расстояниях около эклиптики, Изв. РАН, Сер. Физическая, в печати, 2004).

4. Показано, что резкие и большие скачки давления солнечного ветра всегда приводят к возмущениям магнитного поля в дневной магнитосфере, достигающим максимума вблизи полудня и имеющим тот же знак, что и вариации давления.

(к.ф.-м.н. Н.Л.Бородкова, д.ф.-м.н. Г.Н.Застенкер, т. 333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru;

Н. Бородкова, Г. Застенкер, Дж. Ричардсон, Большие и быстрые вариации динамического давления солнечного ветра и вызванные ими возмущения магнитосферного магнитного поля на геосинхронной орбите, “Космические исследования”, 2004, в печати).

5. Анализ радиационных условий (потоки энергичных частиц, дозовые нагрузки) для орбиты спутника, предложенной для проекта Резонанс.

Проведен предварительный анализ радиационных условий на орбите, предложенной для проекта Резонанс. Особенность этой орбиты состоит в том, что наиболее интересный, с точки зрения задач проекта, участок орбиты вблизи апогея на L=4.5-5 находится в максимуме электронного радиационного пояса, где будет получена основная доза радиации.

Поскольку выключение научной аппаратуры здесь нежелательно, т.к. это может значительно сократить срок ее работы, были проведены расчеты потоков энергичных электронов и протонов вдоль орбиты и оценены годовые дозы радиации за разной толщиной защиты. Эти данные помогут оценить радиационный ресурс приборов и усилить их защиту. Также была оценена возможность использования спектрометра типа ДОК-2 в этих тяжелых для него условиях. Результаты расчетов изложены в соответствующем отчете.

(к.ф.-м.н. В.Н.Луценко, т. 333-20-00, vlutsenk@iki.rssi.ru;

Луценко В.Н., Проект «Резонанс». Оценка потоков энергичных электронов и протонов в наиболее интересных районах с L=4.5-5.0 вблизи экватора и влияния полной дозы радиации на работоспособность научной аппаратуры. Отчет, 2004).

6. Проведено статистическое сопоставление сбоев на геостационарных спутниках, в максимуме и на спаде 22 солнечного цикла (1989-1994 гг.) с параметрами космической погоды.

Выявлена положительная корреляция частоты сбоев с потоком электронов релятивистских энергий на геостационарной орбите и с потоком протонов, измеренным перед фронтом ударной волны. Значимая положительная корреляция потока электронов с частотой сбоев наблюдается в течение всего рассмотренного интервала. Коэффициент корреляции меняется в цикле солнечной активности согласованно с потоком электронов, и наибольшие значения коэффициента корреляции наблюдаются на фазе спада цикла. Статистически значимая положительная корреляция потока протонов с энергией свыше 1МэВ и частоты сбоев обнаружена в максимуме солнечного цикла.

(к.ф.м.н. В.А.Пилипенко, т. 8-903-6184666, pilipenk@augsburg.edu;

Н.В. Романова, В.А. Пилипенко, Н.В. Ягова, А.В. Белов, Статистическая связь частоты сбоев на геостационарных спутниках с потоками энергичных электронов и протонов, Космические исследования, 2004, в печати;

V. Pilipenko, N. Yagova, N. Romanova, and J. Allen, Statistical relationships between the satellite anomalies at geostationary orbits and high-energy particles, Advances in Space Research, 2004, in press).

7. Исследование в приповерхностной зоне плазменно-волновых процессов взаимодействия сверхбольших космических аппаратов с ионосферой.

В научную программу, реализуемую на служебном модуле Российского сегмента Международной Космической Станции (СМ РС МКС), включен эксперимент «Обстановка». Ведется разработка плазменно-волнового комплекса ПВК для реализации эксперимента «Обстановка».

В 2004 г. выполнены работы: доработана конструкторская документация и выданы исходные данные для ТЗ на механические адаптеры; подготовлены исходные данные для протоколов электрических, телеметрических и телекомандных интерфейсов; проведено макетирование интерфейса связи ПВК с БИТС2-12 и интерфейса связи ПВК с комплексом «Спутник»; изготовлен комплект технологических кабелей для проведения в ИКИ автономных испытаний технологического комплекта ПВК; проведены входной контроль и автономные испытания технологических комплектов приборов ДФМ1, ДФМ2, КОРЕС и установка их в блоках КВД1 и КВД2; Разработана конструкторская документация на КИА-ПВК; началась сборка технологического комплекта ПВК; проведена метрологическая аттестация технологического комплекта магнетометра ДФМ1.

(д.ф.-м.н. Климов С. И., sklimov@iki.rssi.ru;

Беляев, А.А., О.Р.Григорян, С.И.Климов, Л.С.Новиков, С.Б.Рябуха, И.В.Чурило. Комплекс аппаратуры СПРУТ-VI для орбитальной станции МИР. Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 95-100, 2004,

Климов, С.И., В.Е.Корепанов, Ю.Юхневич, М.П. Афанасенко, В.А.Грушин, И.А.Добровольский, Е.А.Грачев, О.Р.Григорян, А.А.Марусенков. Волновой комплекс аппаратуры СПРУТ-VI. Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 122-126, 2004).

8. Влияние солнечной активности на биологические объекты.

Проведенные исследования показали, что ритмы гелио – геомагнитных показателей играли значительную роль в формировании эндогенных биологических ритмов, и их периоды проявляются на всех уровнях биологических систем, от клеточного до популяционного. Вследствие этого резкие апериодические изменения гелио – геомагнитных ритмов – внешнего синхронизатора биологических ритмов - приводят к возникновению адаптационного стресса у биологических объектов, так же как происходит десинхронизация суточных ритмов при трансконтинентальных перелетах из-за сдвига фаз суточных ритмов биологических объектов и их синхронизатора – оптического излучения Солнца. Результаты исследования имеют значение, как для биофизики, так и для прикладных задач медицинской профилактики с целью устранения негативных последствий влияния космической погоды на здоровье человеческой популяции.

(д.ф.-м.н. Т.К. Бреус, т. 333-21-44, breus@space.ru;

Ф.И.Комаров, С.И.Рапопорт, Т.К.Бреус, Медицинские эффекты магнитных бурь, «Клиническая медицина», 2005, принята в печать).

Тема: ЯДЕРНАЯ ПЛАНЕТОЛОГИЯ.

Исследование поверхности планет и малых тел Солнечной системы методами ядерной физики.

Научный руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г. тел.: 333-3489, imitrofa@space.ru

Продолжены работы по исследованию нейтронного альбедо Марса с помощью российского прибора ХЕНД работающего на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей». По данным телеметрии прибор работает штатно. Поступающая научная информация находится на обработке в ИКИ РАН. На основе обработки данных эксперимента ХЕНД восстановлен орбитальный (высота орбиты 400 км) поток нейтронов (нейтрон/cм²/сек) в различных энергетических диапазонах. Полученные данные выложены на веб-сайт Планетарной Базы Данных http://pdsimg.jpl.nasa.gov для публичного доступа.

Раздел темы: Изучение циркуляции углекислоты в атмосфере Марса и в сезонных отложениях вблизи полюсов

(отв. исполнитель к.ф.м.н. М.Л. Литвак, тел.:333-4123, max@cgrsmx.iki.rssi.ru).

Изучены сезонные изменения нейтронного альбедо Марса в различных энергетических диапазонах, вызванные годичной циркуляцией атмосферной углекислоты за период с 18 февраля 2002 г. по 1 октября 2004 г. Выполнен сравнительный анализ сезонных изменений нейтронного потока по данным эксперимента ХЕНД и прямых измерений толщины сезонного покрова углекислоты по данным американского эксперимента MOLA.

На основе результатов измерений прибора ХЕНД построена многомерная модель сезонных отложений атмосферной углекислоты (поверхностная плотность осажденного СО₂ как функция долготы, широты и времени). По предсказаниям модели получены оценки массы и плотности осажденной атмосферной углекислоты внутри сезонных шапок Марса для различных периодов марсианского сезонного цикла.

Результаты работ опубликованы в журналах и докладывались на конференциях:

Литвак М.Л., Митрофанов И.Г., Козырев А.С. и др. Сезонные отложения углекислоты на поверхности Марса по данным нейтронных измерений прибора ХЕНД на борту космического аппарата 2001 Mars Odyssey // Астрон. вестн., Т.38. №3. с. 167-177, 2004.

Литвак М.Л. и Митрофанов И.Г. Времена года на Марсе по данным измерений прибора ХЕНД на борту космического аппарата 2001 Mars Odyssey, // Наука в России, 2004.

Litvak M.L., I.G. Mitrofanov, D.E. Smith, M.T. Zuber, et. al., «One martian year on orbit: redistribution of CO2 seasonal deposits between the North and South polar regions of Mars from HEND/ODYSSEY data and MOLA/MGS», 35th Lunar and Planetary Science Conference, March 15-19, League City, Texas, abstract # 1569, 2004.

Раздел темы: Оценка содержания воды в различных районах Марса.

(отв. исполнитель д.ф.м.н. Митрофанов И.Г.тел.: 333-3489, imitrofa@space.ru).

На основе наблюдательных данных и численного моделирования нейтронных потоков в различных энергетических диапазонах выполнена оценка содержания воды в верхних слоях грунта (глубина залегания и массовая доля). Выявлено различие в структуре ледяной мерзлоты между северными и южными приполярными районами. Получены оценки максимального количества воды в различных районах экваториальной зоны планеты.

Результаты работ опубликованы в журналах и докладывались на конференциях:

Митрофанов И. Г., Литвак М.Л., Козырев А.С., и др. «Оценка содержания воды в грунте Марса по данным нейтронных измерений прибора ХЕНД на борту космического аппарата 2001 Mars Odyssey» // Астрон. вестн., Т. 38. № 4, стр.253-257, 2004

Кузмин Р.О., Забалуева Е.В., Митрофанов И.Г. и др., «Области распространения свободной воды (льда) в приповерхностном грунте Марса по данным измерений нейтронного детектора ХЕНД с борта КА Mars Odyssey», // Астрон. вестн., Т.38, №1, с.1-13, 2004.

Litvak M.L., Mitrofanov I.G., et. al., «Northern and Southern Permafrost Regions on Mars with High Content of Water Ice: Similarities and Differences», 35th Lunar and Planetary Science Conference, March 15-19, League City, Texas, abstract #1629, 2004.

Раздел темы: Оценка нейтронной компоненты радиационного фона Марса

(отв. исполнитель к.ф.м.н. М.Л. Литвак, тел.:333-4123, max@cgrsmx.iki.rssi.ru).

Получены распределения потока нейтронов различных энергий в атмосфере, на поверхности и под поверхностью Марса и оценки вклада нейтронов в полную эффективную радиационную дозу для различных районов планеты. Начато создание Полной инженерной модели нейтронной компоненты радиационного фона Марса.

По результатам тестовых режимов работы прибора ХЕНД, с отключенным режимом антисовпадения получено, подтверждение возможности регистрации заряженных частиц (электронов, протонов, ионов) на околомарсианской орбите. РРрРРРРРрррппавпв Разрабатывается программа проведения регулярных измерений радиационного фона на орбите по измерениям, как нейтронов, так и заряженных частиц.

Раздел темы: Перспективные ядерные исследования планет и малых тел.

(отв. исполнитель В.И. Третьяков, тел: 333-4123, vladtr@mx.iki.rssi.ru).

Проведено физическое моделирование и обоснование концепции перспективных космических приборов для изучения поверхности планет и малых тел Солнечной системы на основе применения методов ядерной физики. Выполнено физическое обоснование эксперимента ДАН с измерением динамического альбедо нейтронов на марсоходе на поверхности Марса для детального исследования содержания воды под поверхностью с пространственным разрешением 30-100 см.

Выполнено математическое и физическое, на специальном стенде ОИЯИ (г. Дубна, МО), моделирование экспериментов с измерением динамического альбедо нейтронов на борту КА на орбите для поиска воды и исследования состава грунта небесных тел с пространственным разрешением 100-300 км и в том числе с использованием коллимации нейтронного излучения для получения пространственного разрешения до 30 км.

Результаты работ докладывались на конференции:

Митрофанов И.Г. и др. «Исследования поверхностей небесных тел Солнечной системы на спускаемых космических аппаратах с использованием нейтронных генераторов», материалы международная научно-техническая конференция "Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе", Москва, ВНИИА им. Н. Л. Духова, 18 – 22 октября, 2004, направлено в печать.

Тема: нестационарные гамма – источники.

Исследование источников космических гамма-всплесков

Научный руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г., тел.: 333-3489, E-mail: imitrofa@space.ru

Раздел темы: Изучение природы источников космических гамма-всплесков

(отв. исполнитель д.ф.м.н. Митрофанов И.Г. тел.: 333-3489, imitrofa@space.ru)

Проводилась работа по изучению статистических свойств космических гамма-всплесков по данным прибора БАТСЕ на обсерватории НАСА Комптон (отв. исполнитель к.ф.м.н. М.Л. Литвак, тел.:333-4123, max@cgrsmx.iki.rssi.ru). На основе обработки данных американского эксперимента BATSE, с применением баесовых методов оценки вероятности принадлежности события данному классу гамма источников, получена совокупность слабых гамма всплесков с длительностью больше 2 сек, зарегистрированных этим экспериментом в течение 9 лет непрерывных наблюдений. Изучены статистические свойства полученной совокупности слабых гамма всплесков, включая распределения по жесткости, по величине потока и изотропию на небесной сфере. На основе полученных данных выполнено сравнение с известными моделями нестационарных гамма источников.

Результаты работ опубликованы:

Mitrofanov, I. G.; Sanin, A. B.; et. al., Analysis Methods and Results of a Search for Weak Gamma-Ray Bursts in the BATSE Data, The Astrophysical Journal, Vol. 603, Issue 2, pp. 624-643, 2004.

Раздел темы: Поиск и изучение коротких гамма-всплесков по данным прибора АРЕХ на борту космического аппарата Фобос-2

(отв. исполнитель к.ф.м.н. А.С. Козырев, тел.:333-4123, Kozyrev@mx.iki.rssi.ru )

Статистический анализ спектральных и временных свойств 546 срабатываний космического гамма-детектора APEX на борту космического аппарата “Фобос-2” позволил обнаружить группу из 28 событий, которые, вероятно, являются короткими гамма-всплесками. Распределение по параметру длительности полной группы 74 событий эксперимента APEX носит бимодальный характер, что хорошо согласуется с бимодальной формой распределения гамма-всплесков эксперимента BATSE. Поиск обнаруженной группы коротких событий по данным детектора рентгеновского и мягкого гамма-излучения LILAS, работавшего на борту того же космического аппарата, не привел к положительному результату. На основе сопоставления данных приборов APEX и LILAS сделан вывод, что короткие гамма-всплески имеют существенно пониженный поток мягкого гамма-излучения в диапазоне энергий < 100 кэВ, относительно степенного закона спектра dN/dE = CE−α, с усредненным показателем степени α = 2.62.

Результаты работ опубликованы и докладывались на конференциях:

Козырев А.С. и др.; «Поиск коротких гамма-всплесков по данным экспериментов APEX и LILAS на борту межпланетного космического аппарата «Фобос-2» //Письма в Астрономический ж-л, 30 (7), стр.483-492, 2004.

Козырев А.С. и др.; «Short GRBs may not have emission below 100 kev», Proceedings of The 35^th COSPAR Scientific Assembly, 2004, в печати.

Раздел темы: Оперативное определение небесных координат источников новых космических гамма-всплесков на основе данных эксперимента ХЕНД на борту космического аппарата «2001 Марс Одиссей» и данных других космических экспериментов

(отв. исполнитель к.ф.м.н. А.Б. Санин, тел. 333-4123, sanin@mx.iki.rssi.ru )

На основе данных космического прибора ХЕНД на борту межпланетного аппарата НАСА «Марс Одиссей» проводилась оперативная локализация новых космических гамма-всплесков методом межпланетной триангуляции

По результатам работы по теме разослано более 30 сообщений в циркулярах сети GCN (The GRB Coordinates Network).

Раздел темы: Поиск и наблюдения раннего оптического послесвечения источников космических гамма-всплесков.

(отв. исполнитель к.ф.м.н. Позаненко А.А., тел.: 333-1522, apozanen@iki.rssi.ru)

Выполнены поиск и наблюдения оптического и радио послесвечения космических гамма-всплесков, проведена обработка результатов. Было зарегистрировано 3 события в оптическом диапазоне и получены верхние пределы в радиодиапазоне для двух источников, детально исследовано послесвечение всплеска GRB041006.

Продолжена эксплуатация наземного комплекса для широкопольных оптических обзоров, поиска быстрых оптических транзиентов и обнаружению оптического излучения сопровождающего космические гамма-всплесков.

Проведены работы по введению в строй двойного Астрографа (40 см) Уссурийской Астрофизической Обсерватории (УАФО). Работы по поиску гамма-всплескоа включены в состав приоритетных в УАФО. Работы проводились совместно с КрАО, Институтом Астрономии Узбекистана, станцией Космотэн (НИИ ПП), САО РАН и УАФО ДВО РАН при поддержке фонда U.S. Civilian Research & Development Foundation - CRDF (грант RP1-2394-MO-02) и темы «Перспектива» ИКИ РАН.

Результаты работ опубликованы и докладывались на семинарах ИКИ РАН, российских и международных конференциях:

Karpov, S.; Bad'in, D.; Beskin, G.; Biryukov, A.; Bondar, S.; Chuntonov, G.; Debur, V.; Ivanov, E.; Katkova, E.; Plokhotnichenko, V.; Pozanenko, A.; Zolotukhin, I.; Hurley, K.; Palazzi, E.; Masetti, N.; Pian, E.; Nicastro, L.; Bartolini, C.; Guarnieri, A.; Nanny, D.; Piccioni, A.; Brosch, N.; Eichler, D.; Shearer, A.; Golden, A.; Redfern, M.; Atteia, J.-L.; Boer, M. FAVOR (Fаst Variability Optical Registration) - two-telescope complex for detection and investigation of short optical transients, Astronomische Nachrichten, Volume 325, Issue 6-8, p.677, 10/2004.

Biryukov, A.; Beskin, G.; Bondar, S.; Hurley, K.; Ivanov, E.; Karpov, S.; Katkova, E.; Pozanenko, A.; Zolotukhin, I. «Software for detection of optical transients in observations with rapid wide-field camera», Astronomische Nachrichten, Volume 325, Issue 6-8, p.676 10/2004

Zolotukhin, I.; Beskin, G.; Biryukov, A.; Bondar, S.; Hurley, K.; Ivanov, E.; Karpov, S.; Katkova, E.; Pozanenko, A., «Optical camera with high temporal resolution to search for transients in the wide field», Astronomische Nachrichten, Volume 325, Issue 6-8, p.675 , 10/2004.

Pozanenko, A.; Beskin, G.; Bondar, S.; Biryukov, A.; Hurley, K.; Ivanov, E.; Karpov, S.; Loznikov, V.; Rumyantsev, V.; Zolotukhin, Y. «Wide Field Optical Camera for Search and Investigation of Fast Cosmic Transients», Gamma-Ray Bursts: 30 Years of Discovery: Gamma-Ray Burst Symposium. AIP Conference Proceedings, Vol. 727, held 8-12 September, 2003 in Santa Fe, New Mexico. Edited by E. E. Fenimore and M. Galassi. Melville, NY: American Institute of Physics, 2004., p.757-760, 09/2004

А.Позаненко, А.Липатов, В.Румянцев, «Космические многофункциональные оптические камеры», в сб. докладов «Современные и перспективные разработки и технологии в космическом приборостроении», Таруса 2004, Сборник докладов, п.ред. Р.Р.Назирова.

A. Pozanenko, C. Barat, V. Loznikov , R. Preece “Variability of GRB” in proc. of In the conference “5th Rencontres du Vietnam “, Hanoi, 2004.

A.Pozanenko, G.Beskin, S.Bondar, A.Biryukov, K.Hurley, E.Ivanov, S.Karpov, V.Loznikov, V.Rumyantsev, I.Zolotukhin “A search for prompt Gamma-Ray Burst emission with a new wide field optical camera” A.Pozanenko, G.Beskin, S.Bondar, A.Biryukov, K.Hurley, E.Ivanov, S.Karpov, V.Loznikov, V.Rumyantsev, I.Zolotukhin in proc. of In the conference “5th Rencontres du Vietnam “, Hanoi, 2004.

G. Tsarevsky, G. BisnovatyKogan, A. Pozanenko, G. Beskin, S. Bondar, V. Rumyantsev,”Project ASTRAL: Allsky Space Telescope to Record Afterglow Locations”, in proc. of the conf. "Exploring the Cosmic Frontier" Berlin, 2004.

По результатам работы по теме разослано 7 сообщений в циркулярах сети GCN (The GRB Coordinates Network).

G. Tsarevsky, G. Bisnovaty­Kogan, A. Pozanenko, G. Beskin, S. Bondar, V. Rumyantsev,”Project ASTRAL: All­sky Space Telescope to Record Afterglow Locations”, in proc. of the conf. "Exploring the Cosmic Frontier" Berlin, 2004.

G. Tsarevsky, G. BisnovatyKogan, A. Pozanenko, G. Beskin, S. Bondar, V. Rumyantsev,”Project ASTRAL: Allsky Space Telescope to Record Afterglow Locations”, in proc. of the conf. "Exploring the Cosmic Frontier" Berlin, 2004.