Геостационарные пересечения магнитопаузы в феврале – апреле 2023 года


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проанализированы геостационарные пересечения магнитопаузы, когда геостационарные спутники оказывались в магнитослое, во время магнитных бурь 26 февраля, 23 марта и 23 апреля 2023 г. Интервалы магнитослоя идентифицированы по магнитным данным GOES-16 и GOES-17. Проведен сравнительный анализ различных моделей магнитопаузы на основе данных о межпланетной среде, полученных с космических аппаратов THEMIS-E и монитора Wind. Сравнительный анализ моделей на основе статистических параметров по определению интервалов магнитослоя показал, что для всех трех событий высокую точность демонстрирует модель, представленная в работе [1]. Для событий с низкой буревой активностью на фоне небольших отрицательных значений Bz-компоненты межпланетного магнитного поля хорошие результаты дает модель, описанная в работе [2]. Для экстремальных событий с очень высокими давлениями и/или очень сильными отрицательными межпланетного магнитного поля Bz хорошую точность показывает модель, показанная в статье [3], а также удовлетворительную точность демонстрируют модели, представленные в работах [4] и [5]. Кроме того, показано, что на точность моделей влияют следующие факторы и эффекты: выбор межпланетного монитора, зависимость модели от давления солнечного ветра, эффект насыщения воздействия Bz, асимметрия магнитопаузы утро – вечер и эффект предыстории.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. В. Дмитриев

Научно-­исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: dalex@srd.sinp.msu.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Kuznetsov S. N., Suvorova A. V. An empirical model of the magnetopause for broad ranges of solar wind pressure and Bz IMF // Polar Cap Boundary Phenomena. NATO ASI Ser. 1998. V. 509. P. 51–61. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5214-3_5
  2. Lin R. L., Zhang X. X., Liu S. Q. et al. A three-­dimensional asymmetric magnetopause model // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. Art.ID. A04207. https://doi.org/10.1029/2009JA014235.
  3. Dmitriev A. V., Suvorova A. V., Chao J.-K. A predictive model of geosynchronous magnetopause crossings // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. Art.ID. A05208. https://doi.org/10.1029/2010JA016208
  4. Shue J.-H., Song P., Russell C. T. et al. Magnetopause location under extreme solar wind conditions // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. Iss.A8. P. 17691–17700. https://doi.org/10.1029/98JA01103
  5. Dmitriev A. V., Suvorova A. V. Three-dimensional artificial neural network model of the dayside magnetopause // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 18909– 18918. https://doi.org/10.1029/2000JA900008
  6. Dredger P. M., Lopez R. E., Collado-­Vega Y. M. Comparing magnetopause predictions from two MHD models during a geomagnetic storm and a quiet period // Front. Astron. Space Sci. 2023. V. 10. Art.ID. 1213331. https://doi.org/10.3389/fspas.2023.1213331
  7. Dmitriev A. V., Suvorova A. V., Chao J.-K. et al. Anomalous dynamics of the extremely compressed magnetosphere during 21 January 2005 magnetic storm // J. Geophys. Res. Space Physics. 2014. V. 119. P. 877–896. https://doi.org/10.1002/2013JA019534
  8. Lanzerotti L. J., LaFleur K., Maclennan C. G. et al. Geosynchronous spacecraft charging in January 1997 // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. Iss. 15. P. 2967–2970. https://doi.org/10.1029/98GL00987
  9. Wrenn G. L., Rodgers D. J., Ryden K. A. A solar cycle of spacecraft anomalies due to internal charging // Ann. Geophys. 2002. V. 20. P. 953–956. https://doi.org/10.5194/angeo-20-953-2002
  10. Odenwald S. F., Green J. L. Forecasting the impact of an 1859-caliber superstorm on geosynchronous Earth-orbiting satellites: Transponder resources // Space Weather. 2007. V. 5. Art.ID. S06002. https://doi.org/10.1029/2006SW000262
  11. Choi H.-S., Lee J., Cho K.-S. et al. Analysis of GEO spacecraft anomalies: Space weather relationships // Space Weather. 2011. V. 9. Art.ID. S06001. https://doi.org/10.1029/2010SW000597
  12. Kuznetsov S. N., Suvorova A. V. Solar wind control of the magnetopause shape and location. Radiat. Meas. 1996. V. 26. Iss. 3. P. 413–416.
  13. Yang Y.-H., Chao J. K., Dmitriev A. V. et al. Saturation of IMF Bz influence on the position of dayside magnetopause // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. Iss. A3. https://doi.org/10.1029/2002JA009621
  14. Кузнецов С. Н., Суворова А. В. Форма магнитопаузы вблизи геостационарной орбиты. Геомаг. и аэроном. 1997. Т. 37. № 3. С. l-11.
  15. Кузнецов С. Н., Суворова А. В., Дмитриев А. В. Форма и размеры магнитопаузы: Связь с параметрами межпланетной среды // Геомаг. и аэроном. 1998. Т. 38. № 6. С. 7–16.
  16. Dmitriev A. V., Suvorova A. V., Chao J. K. et al. Dawn-dusk asymmetry of geosynchronous magnetopause crossings // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. Art.ID. A05203. https://doi.org/10.1029/2003JA010171
  17. Shue J.-H., Song P., Russell C. T. et al. Toward predicting the position of the magnetopause within geosynchronous orbit // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. Art.ID. 2641. https://doi.org/10.1029/1999JA900467
  18. Shue J.-H., Song P., Russell C. T. et al. Dependence of magnetopause erosion on southward interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. Iss. A9. P. 18777–18788. https://doi.org/10.1029/2001JA900039
  19. Yang Y.-H., Chao J. K., Lin C.-H. et al. Comparison of three magnetopause prediction models under extreme solar wind conditions // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. Iss. A1. https://doi.org/10.1029/2001JA000079
  20. Dmitriev A. V., Lin R. L., Liu S. Q. et al. Model prediction of geosynchronous magnetopause crossings // Space Weather. 2016. V. 14. P. 530–543. https://doi.org/10.1002/2016SW001385
  21. Suvorova A. V., Dmitriev A. V., Chao J.-K. et al. Necessary conditions for the geosynchronous magnetopause crossings // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. Art.ID. A01206. https://doi.org/10.1029/2003JA010079
  22. Dmitriev A. V., Chao J. K., Wu D.-J. Comparative study of bow shock models using Wind and Geotail observations // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. Iss. A12. https://doi.org/10.1029/2003JA010027
  23. Yermolaev Yu.I., Yermolaev M. Yu., Nikolaeva N. S. et al. Interplanetary conditions for CIR-induced and MC-induced geomagnetic storms // Bulg. J. Phys. 2007. V. 34. P. 128–135.
  24. Case N. A., Wild J. A. The location of the Earth’s magnetopause: A comparison of modeled position and in situ Cluster data // J. Geophys. Res. Space Physics. 2013. V. 118. P. 6127–6135. https://doi.org/10.1002/jgra.50572
  25. Burton R. K., McPherron R.L., Russell C. T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. P. 4204–4214.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Intersections of the geostationary orbit by the magnetopause 26.II.2023 according to the geostationary GOES-17 and for interplanetary conditions according to the Wind spacecraft (panels from top to bottom): distance to the magnetopause according to the models KS (solid curve), Li (blue dashed curve), Sh (blue dotted curve); distance to magnetopause models DS (solid curve), Ch (blue dashed curve); GOES-17 spacecraft data on the total magnetic field (solid curve) and GSM Bz component; MMP components GSM Bz (solid curve) and By (blue dotted curve); the total pressure of the solar wind Psw (solid black curve) and the pressure required for GPM according to the PM model (blue dashed curve); Dst is a variation of the geomagnetic field; local time GOES-17 in aberrated GSM coordinates. Vertical dashed and dotted lines indicate the GMP, respectively, the exit to the magnetosphere and the return to the magnetosphere. The time shift for the Wind spacecraft data is 49 minutes.

Download (850KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The same as in Fig. 1, but the interplanetary parameters were measured on the THEMIS-E spacecraft with a time shift of 1 min.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The same as in Fig. 1, but for 23.III.2023. The time shift is 51 min.

Download (643KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The same as in Fig. 1, but 23.IV.2023. The time shift is 37 minutes.

Download (809KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The same as in Fig. 1, but 23.IV.2023. Interplanetary parameters were measured on the THEMIS-E spacecraft with a time shift of 3 min. The intervals when THEMIS-E was in the magnet layer are shaded with gray rectangles.

Download (955KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences