Плазмосфера Земли: область магнитосферы с холодной плазмой. Открытие в 1963 г. Карпентером и советским астрономом. Плазмопауза, ВЛЧ-волны, вращение с Землей.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Плазмосфера, или внутренняя магнитосфера, – это область магнитосферы Земли, состоящая из плазмы с низкой энергией (холодной плазмы). Она расположена над ионосферой. Внешняя граница плазмосферы известна как плазмапауза, которая характеризуется снижением плотности плазмы в десять раз. В 1963 году американский ученый Дон Карпентер и советский астроном доказали существование плазмосферы и плазмапаузы, проанализировав данные о свистящих волнах очень низкой частоты (VLF). Традиционно плазмосферу рассматривали как хорошо упорядоченную холодную плазму, в которой движение частиц полностью определяется геомагнитным полем и, следовательно, вращается вместе с Землей.
Region of Earth's magnetosphere consisting of cool plasma
The plasmasphere, or inner magnetosphere, is a region of the Earth's magnetosphere consisting of low energy (cool) plasma. It is located above the ionosphere. The outer boundary of the plasmasphere is known as the plasmapause, which is defined by an order of magnitude drop in plasma density. In 1963 American scientist Don Carpenter and Soviet astronomer proved the plasmasphere and plasmapause's existence from the analysis of very low frequency (VLF) whistler wave data. Traditionally, the plasmasphere has been regarded as a well behaved cold plasma with particle motion dominated entirely by the geomagnetic field and, hence, co rotating with the Earth.
История
Открытие плазмасферы выросло из научного изучения свистковых сигналов, природных явлений, вызванных очень низкочастотными (VLF) радиоволнами. Свистковые сигналы впервые были зафиксированы радиооператорами в 1890-х годах. Британский ученый Льюэллин Роберт Оуэн Стори продемонстрировал, что молнии генерируют свистковые сигналы, в своей докторской диссертации 1953 года. Приблизительно в то же время Стори предположил, что наличие свистковых сигналов указывает на присутствие плазмы в атмосфере Земли, и что она распространяет радиоволны в направлении линий магнитного поля Земли. На протяжении 1970-х годов Стори продолжал изучать VLF-волны, используя данные, собранные аппаратом FR 1. В 2014 году спутниковые наблюдения в рамках миссии THEMIS показали, что могут формироваться неоднородности плотности, такие как шлейфы или выемочные структуры. Также было установлено, что плазмасфера не всегда коорбитальна с Землей. Плазма магнитосферы характеризуется различными уровнями температуры и концентрации. Наиболее холодная магнитосферная плазма чаще всего встречается в плазмасфере. Однако плазму из плазмасферы можно обнаружить во всей магнитосфере, поскольку она переносится электрическими и магнитными полями Земли. Данные, полученные с помощью двух аппаратов Van Allen Probes, показывают, что плазмасфера также ограничивает доступ высокоэнергетических ультрарелятивистских электронов космического и солнечного происхождения к низким околоземным орбитам и поверхности планеты.
The discovery of the plasmasphere grew out of the scientific study of whistlers, natural phenomena caused by very low frequency (VLF) radio waves. Whistlers were first heard by radio operators in the 1890s. British scientist Llewelyn Robert Owen Storey had shown lightning generated whistlers in his 1953 PhD dissertation. Around the same time, Storey had posited the existence of whistlers meant plasma was present in Earth's atmosphere, and that it moved radio waves in the same direction as Earth's magnetic field lines. Throughout the 1970s, Storey continued studying VLF waves using data gathered by FR 1. In 2014 satellite observations from the THEMIS mission have shown that density irregularities such as plumes or biteouts may form. It has also been shown that the plasmasphere does not always co rotate with the Earth. The plasma of the magnetosphere has many different levels of temperature and concentration. The coldest magnetospheric plasma is most often found in the plasmasphere. However, plasma from the plasmasphere can be detected throughout the magnetosphere because it gets blown around by the Earth's electric and magnetic fields. Data gathered by the twin Van Allen Probes show that the plasmasphere also limits highly energetic ultrarelativistic electrons from cosmic and solar origin from reaching low earth orbits and the surface of the planet.