Доклад на конференции «Физика плазмы в солнечной системе»
Февраль 2012 г, ИКИ РАН
Адаптация для публикации на сайте www.plasma-f.cosmos.ru
Руководитель эксперимента К. Кудела (ИЭФ, Словакия)
Участники эксперимента А.А. Петрукович, В.А. Гладышев, И.П. Кирпичев, И.Э. Белова (ИКИ РАН, Россия)
Е.Т. Саррис (Университет Фракии, Греция)
Исследование механизмов ускорения плазмы магнитосферного происхождения, низкоэнергичной компоненты солнечных космических лучей и частиц в форшоке.
электроны 15-350 кэВ (в двух направлениях)
ионы 15-3200 кэВ (в двух направлениях)
Высокое временное разрешение: 1 сек – 1/32 сек
Высокая чувствительность: (геом фактор 0.77)
Большое поле зрения: 50о
Вес: 2.65 кг
Мощность: 1.1 Вт
Тип детекторов: silicon, ion implanted
Размер детекторов: 300 мм2, 100 мкм (ионы), 500 мкм (электроны)
Количество каналов по энергии: 1-32
Поток информации: 1125 бит/с
Схема измерительного каскада прибора
Внешний вид прибора
Режимы работы: 1,4,8 спектров в секунду
Сжатие в ССНИ-2: суммирование по 8 массивам
Уровень шумов: 20 кэВ по электронам, 40 кэВ по ионам
Уровень шумов: Размытие калибровочного сигнала
Пример пересечения ударной волны и магнитопаузы 16.08.2011
Уникальный случай наблюдения колебаний в энергичных частицах
Наблюдается транзиентное возрастание потока ионов в диапазоне энергий до 200 КэВ. Это достаточно обычное явление, связанное с отражением и ускорением ионов на квазипараллельной ударной волне. Однако, на переднем фронте возрастания отчетливо наблюдается периодическая структура с характерным временем порядка 20-30 секунд, что близко к периоду циклотронного вращения протона в магнитном поле солнечного ветра. Ранее таких явлений зарегистрировано не было, в основном, из-за недостаточного временного разрешения приборов. Подобное наблюдение говорит о непосредственной близости спутника к месту ускорения протонов, так как в противном случае успевало бы пройти «размешивание» по фазе вращения.
Тонкая структура колебаний в данном примере:
детали фронтов до ~1 сек
Данное наблюдение произошло в интервал времени, соответствующий образованию квази-параллельной ударной волны, для которой характерны большие потоки отраженных ускоренных ионов (Характеристики ММП показаны справа).
Одновременно измерения в солнечном ветре проводились так же спутниками ACE, Wind, THEMIS, причем последние находились вблизи нашего КА.
Спутники СПЕКТР-Р и THEMIS одновременно наблюдали потоки отраженных ионов в форшоке, однако структура этих потоков была разной. Колебания были зарегистрированы только на СПЕКТР-Р.
На фоне «обычного» спектра с постепенным падением скорости счета с увеличением энергии за время порядка 10-20 секунд появляется и исчезает пик ускоренных ионов с энергией порядка 100 кэВ, сопровождающийся менее заметным вторичным пиком на удвоенной энергии. События такого типа были впервые обнаружены по данным проекта «Интербол» (прибор «ДОК-2») и объяснены как действие единичного акта ускорения ионов импульсом электростатического поля, возникающим в ходе характерной динамики околоземной ударной волны. При этом главный пик создается протонами, а пик на удвоенной энергии – альфачастицами, ускорение которых вдвое более эффективно из-за удвоенного электрического заряда. В целом, измерения МЭП, за счет высокого временного разрешения, позволят в данном случае детально исследовать временную динамику такого процесса ускорения.
пример 2
пример 3
пример 4
Заключение
1. Прибор хорошо работает.
2. Наблюдаем структуру ионных пучков в форшоке до масштабов 1-10 сек.
- периодичности и резкие границы
- эффекты ускорения и/или распространения ?
- временная структура AMI
3. Есть потенциал многоспутниковых наблюдений в форшоке