Генерация и распространение излучения в магнитосфере и ионосфере Юпитера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.02, доктор физико-математических наук Шапошников, Владимир Евгеньевич

• Шапошников, Владимир Евгеньевич
• доктор физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Шапошников, Владимир Евгеньевич

Введение

1. Циклотронное излучение и особенности динамического спектра декаметрового радиоизлучения Юпитера

1.1. Введение.

1.1.1. Декаметровое радиоизлучение: L- и S-всплески

1.1.2. Теоретические предпосылки для создания модели источника S-всплесков.

1.2. Плазменная модель источника S-всплесков.

1.2.1. Постановка задачи и схема генерации излучения

1.2.2. Параметры всплеска излучения, выбранные для иллюстрации плазменной модели генерации.

1.2.3. Возбуждение плазменных волн.

1.2.4. Рассеяние плазменных волн на электронах и ионах в источнике S-всплесков.

1.2.5. Уравнения переноса излучения

1.2.6. Пульсирующий режим конверсии плазменных волн в необыкновенные электромагнитные волны

1.2.7. Частотный дрейф излучения и диаграмма направленности источника

1.2.8. Контроль S-излучения спутником Ио

1.2.9. Ожидаемая величина потока S-излучения в плазменной модели генерации.

1.3. Квазилинейная диффузия функции распределения излучающих электронов в источнике S-всплесков

1.3.1. Постановка задачи.

1.3.2. Уравнения квазилинейной диффузии для источника S-всплесков

1.3.3. Периодический режим квазилинейной диффузии и интерпретация импульсного характера S-всплесков

1.4. Интерпретация тонкой структуры динамического спектра декаметрового радиоизлучения.

1.4.1. Электронная циклотронная мазерная неустойчивость

- источник декаметровых L-всплесков.

1.4.2. Неустойчивость на плазменных волнах - источник декаметровых узкополосных S-всплесков

1.4.3. Провалы в излучении на высокочастотном крае де-каметровой шумовой бури.

1.4.4. Арочная форма динамического спектра.

1.5. Выводы.

Электродинамические процессы в магнитной трубке Ио и их влияние на наблюдаемое электромагнитное излучение

2.1. Введение.

2.2. S-всплески как инструмент диагностики электродинамических процессов в ионосфере Юпитера и в магнитной трубке

2.2.1. Теоретическая база для использования S-всплесков как инструмента диагностики.

2.2.2. Ионизация нейтрального газа пучком электронов

2.2.3. Анализ динамических спектров S-всплесков, полученных в обсерваториях Лустбюль и Нансей

2.2.4. Выводы.

2.3. Происхождение источника ультрафиолетового излучения в ионосфере Юпитера в основании магнитной трубки Ио

2.3.1. Введение.

2.3.2. Движение частично ионизированной плазмы с электрическим током.

2.3.3. Возбуждение молекул нейтрального водорода в атмосфере Юпитера.

2.3.4. Обсуждение.

2.4. Нагрев заряженных частиц в ионосфере Юпитера в основании магнитной трубки Ио.

2.4.1. Введение.

2.4.2. Скорость нагрева плазмы при протекании электрического тока в ионосфере Юпитера.

2.4.3. Локализации области нагрева.

2.4.4. Нагрев плазмы.

2.4.5. Обсуждение.

2.5. Ускорение заряженных частиц в ионосфере Ио.

2.5.1. Введение

2.5.2. Токи в слое частично ионизованной плазмы, движущейся через заданное магнитное поле.

2.5.3. Ускорение частиц в слое частично ионизованной плазмы, движущейся через заданное магнитное поле

2.5.4. Оценки концентрации ускоренных электронов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генерация и распространение излучения в магнитосфере и ионосфере Юпитера»

3.1.1. Поляризационные наблюдения: история и результаты183

3.1.2. Теоретические предпосылки для создания модели формирования наблюдаемой поляризации.186

3.2. Генерация и распространение декаметрового излучения в магнитосфере Юпитера. Общий взгляд.192

3.3. Генерация декаметрового радиоизлучения область источников).194

3.4. Формирование эллиптической поляризации декаметрового радиоизлучения (область линейного взаимодействия).196

3.4.1. Уравнения переноса поляризованного излучения и параметр взаимодействия волн.196

3.4.2. Численное решение уравнений переноса поляризованного излучения в магнитосфере Юпитера . 200

3.4.3. Реализация модели в магнитосфере Юпитера: границы применимости.206

3.4.4. Обсуждение.213

3.5. Формирование поляризации излучения во всплеске с «большой аркой».215

3.5.1. Всплеск излучения, наблюдавшийся 2 ноября 1988 . 215

3.5.2. Формирование поляризации излучения в «большой арке».216

3.5.3. Обсуждение.226

3.6. Фарадеевское вращение эллипса поляризации декаметрового излучения (плазменный тор Ио I).226

3.6.1. Фарадеевское вращение эллипса поляризации. Приближенное описание.227

3.6.2. Особенности описания фарадеевского вращения в плазменном торе Ио. 230

3.6.3. Особенности описания фарадеевского вращения в земной ионосфере .233

3.6.4. Интерпретация результатов наблюдений фарадеевского вращения декаметрового излучения.234

3.6.5. Обсуждение.241

Введение

Изучение физических процессов, происходящих в космических объектах, является традиционно одним из актуальных направлений современной радиоастрономии и астрофизики. Наши знания об этих объектах и происходящих там физических процессах в значительной мере обязаны наблюдениям и интерпретации спектров электромагнитного излучения, основная часть которого генерируется и распространяется в веществе, находящемся в плазменном состоянии. Поэтому вопросы, связанные с теорией генерации и распространения электромагнитных волн в космической плазме, представляют существенный интерес при исследовании источников космического излучения.

Особое место среди планетарных магнитосфер занимает магнитосфера Юпитера. Юпитер обладает самым мощным планетарным магнитным полем: вблизи северного магнитного полюса его величина достигает Вj ~ 14 Гс. Многие физические процессы, происходящие в юпитериан-ской магнитосфере, не имеют места или протекают по-другому в магнитосферах других планет, в том числе и земной магнитосфере. Например, в земной магнитосфере вся энергия и часть плазмы имеют солнечное происхождение. Магнитосфера Юпитера получает свою энергию из энергии вращения планеты, за счет замедления вращения, а почти вся магнито-сферная плазма происходит от внутренних источников - спутника Ио и ионосферы Юпитера [1]. Более того, Юпитер сам является источником энергичных частиц для межпланетного пространства [2]. Магнитосфера Юпитера подвержена сильным сжатиям, событиям весьма редким для магнитосферы Земли. Большие спутники Юпитера, в особенности Ио, погружены глубоко в магнитосферу и образуют с ней сложную электродинамическую систему, оказывающую сильное воздействие на многие процессы. Поэтому исследование физических явлений, происходящих в магнитосфере Юпитера, имеет, помимо своей прямой цели - выяснения природы этих явлений, и другую, прикладную - расширить и углубить наше понимание процессов, происходящих внутри земной магнитосферы и ионосферы.

Как уже было отмечено, в основе изучения космических объектов лежит интерпретация спектров наблюдаемого электромагнитного излучения от этих объектов. Юпитер представляет мощный источник излучения, включающий рентгеновское, ультрафиолетовое, оптическое, инфракрасное и радиоизлучение. Долгое время, с момента своего открытия в 1955 году [3] и до первых пролетов космических аппаратов (КА «Пионер-10, -11») через магнитосферу планеты, радиоизлучение Юпитера было единственным источником информации о плазменном окружении Юпитера. Так, например, из анализа данных радиоизмерений был сделан вывод о существовании сильного магнитного поля у планеты и наличии в магнитосфере Юпитера энергичных электронов, получены также первые количественные оценки их параметров. Благодаря радионаблюдениям был вычислен с большой точностью период вращения Юпитера.

Эксперименты, выполненные впоследствии на искусственных спутниках Земли и космических аппаратах, позволили продлить диапазон наблюдаемого от Юпитера радиоизлучения в гектаметровую и далее в километровую области. Среди всего этого многообразия юпитерианско-го радиоизлучения декаметровое радиоизлучение представляет собой совершенно исключительное явление. Этим оно обязано уникальной комбинации Юпитер - спутник Ио, проявляющейся в необычайном разнообразии частотно-временной структуры, острой направленности излучения и неординарным поляризационным характеристикам. Мощность этого излучения, составляющая по порядку величины 109 Вт, в сравнении с мощностью, излучаемой в других диапазонах, не очень велика. Например, мощность ультрафиолетового излучения, наблюдаемого от области на диске планеты, расположенной вблизи предполагаемого места генерации декаметрового радиоизлучения, может достигать 5 х Ю10 Вт [4]. Поэтому значение декаметрового радиоизлучения Юпитера состоит не столько в переносимый им энергии, сколько в информации о физических процессах и условиях в источнике излучения, о процессах, вызываемых движением в магнитном поле больших проводящих тел, в возможности изучать эти процессы, наблюдая и анализируя излучения, возбуждаемые существенно различными механизмами. Например, из области ионосферы вблизи основания магнитной силовой трубки, проходящей через спутник Ио, наблюдаются инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, генерируемые возбужденными молекулами и ионами водорода [4-6], и радиоизлучение, механизм генерации которого обусловлен движением заряженных частиц в магнитном поле.

Полеты космических аппаратов через магнитосферу Юпитера дали много новой информации и привели к существенному прогрессу в изучение этой планеты. Однако наземные радионаблюдения Юпитера и получение на основе их информации о плазменном окружении планеты не потеряли своей значимости. Дело в том, что эти наблюдения могут проводиться в течение длительных интервалов времени на антеннах и приемниках с хорошими частотно-поляризационными характеристиками в широком интервале частот. Более того, некоторые области нижней магнитосферы и ионосферы Юпитера пока остаются труднодоступными для изучения in-situ. Поэтому развитие методов радиоастрономического исследования представляется достаточно важным и в настоящее время.

Несмотря на большой объем теоретических исследований, проведенных к настоящему времени (см. монографию [7], сборники [1, 8-11], публикации трудов конференций [12-16], специализированные выпуски журналов Science [17-20], Nature [21], Icarus [22, 23], Geophysical Research Letters [24], Journal of Geophysical Research [25-28], Planetary and Space

Sciences [29]), теория происхождения многих процессов, имеющих место в магнитосфере и ионосфере Юпитера, остается до конца не разработанной. К этим процессам можно в полной мере отнести генерацию и распространение декаметрового радиоизлучения в магнитосфере Юпитера, взаимодействие спутника Ио с магнитосферой планеты. В последнее время интерес к проблеме взаимодействия Ио - Юпитер возрос в связи с новыми экспериментальными данными, полученными во время пролетов искусственного спутника Юпитера «Галилео» («Galileo») вблизи Ио. К этим проблемам непосредственно примыкает проблема ускорения спутником Ио заряженных частиц, обеспечивающих генерацию электромагнитного излучения в широком диапазоне частот от радио- до ультрафиолетового. Кроме того, решение указанных проблем тесно связано с совершенствованием методов радиоастрономической диагностики физических условий в областях генерации наблюдаемого электромагнитного излучения. Решению этих проблем посвящена диссертационная работа, основные цели которой можно сформулировать следующим образом:

1. Создание теории быстропеременной компоненты (S-всплесков) декаметрового радиоизлучения Юпитера.

2. Развитие теории формирования эллиптической поляризации наблюдаемого декаметрового радиоизлучения Юпитера.

3. Развитие теории распространения поляризованного излучения в магнитосфере Юпитера и совершенствование методов диагностики магнитосферной плазмы.

4. Интерпретация особенностей динамических спектров декаметрового радиоизлучения Юпитера и восстановление по ним параметров •плазмы в области генерации и вдоль пути его распространения в магнитосфере планеты.

5. Теоретическое исследование взаимодействия спутника Ио с магнитосферой планеты и его влияния на наблюдаемое от Юпитера электромагнитное излучение.

Научную новизну проделанной работы характеризуют следующие основные результаты:

1. Разработана теория быстропеременной компоненты декаметрового радиоизлучения Юпитера (S-всплесков), которая позволила самосогласованно объяснить происхождение основных свойств наблюдаемых всплесков.

2. Развита теория формирования эллиптической поляризации декаметрового радиоизлучения Юпитера. Показана возможность исследования пространственного распределения плазмы в нижней магнитосфере по данным поляризационных наблюдений.

3. На основе теории эффекта Фарадея, примененной к условиям распространения декаметрового радиоизлучения в магнитосфере Юпитера, разработан метод диагностики и мониторинга широтной структуры плазменного тора Ио.

4. Разработана модель компактного источника ультрафиолетового излучения в основании магнитной трубки Ио, в которой причиной возбуждения электронных состояний атмосферного водорода, переходы между которыми обеспечивают генерацию ультрафиолетового излучения, являются соударения молекул водорода с электронами и ионами, ускоренными до необходимых энергий в самом источнике.

5. Разработан механизм ускорения заряженных частиц в ионосфере Ио электрическим полем разделения зарядов вызванного движением спутника через магнитное поле планеты. Показано, что параметры ускоренных электронных потоков хорошо согласуются с данными радионаблюдений и проведенных на космическом аппарате «Галилео» измерений.

Научное и практическое значение диссертации определяется следующими обстоятельствами.

Интерес к исследованию Юпитера связан с уникальностью его свойств. Как уже было отмечено, многие физические процессы, происходящие в его магнитосфере и ионосфере, не имеют места или протекают по-другому (в других условиях) в земной ионосфере и магнитосфере. Поэтому изучение этих процессов расширяет и углубляет наше понимание ионосферной и магнитосферной физики. Кроме того, исследование и интерпретация электромагнитного излучения, наблюдаемого от Юпитера, дает возможность развить теорию генерации и распространения поляризованного излучения в магнитоактивной плазме, теорию ускорения заряженных частиц. Исследованию декаметрового радиоизлучения Юпитера, которое наряду с дециметровым излучением в течение многих лет было единственным источником информации о плазме, окружающей Юпитер, посвящено много теоретических работ. Однако, несмотря на большой объем исследований, природа этого сложного явления до сих пор до конца не изучена. Исследования, проведенные в диссертации, являются вкладом в решение этой проблемы. В частности, были разработаны теория S-всплесков и поляризационная теория декаметрового радиоизлучения, которые в рамках устоявшихся представлений о магнитосфере и ионосфере Юпитера позволили самосогласованно, как качественно, так и количественно, объяснить все основные наблюдаемые свойства излучения. Кроме теоретического значения, вопросы, рассматриваемые в диссертации, имеют и практическое значение. Создание моделей физических процессов, развитие методов радиоастрономической диагностики позволяют получать информацию (причем в течение длительного времени и относительно дешево) об условиях, имеющих место в областях юпитерианской ионосферы и магнитосферы, недоступной или труднодоступной для исследования с помощью космических аппаратов. В диссертации на основе разработанных теорий были продемонстрированы новые возможности в исследовании ионосферы и магнитосферы Юпитера, плазмы в магнитной трубке Ио. В частности, был разработан метод исследования широтной структуры плазмы в торе Ио по данным поляризационных наблюдений.

Диссертация состоит из трех разделов, Введения и Заключения.

Во Введении обосновывается актуальность темы исследований, формулируется цель работы и кратко излагается ее содержание.

Заключение диссертации по теме «Астрофизика, радиоастрономия», Шапошников, Владимир Евгеньевич

3.9. Выводы

- Построена модель механизма формирования эллиптической поляризации наблюдаемого декаметрового радиоизлучения Юпитера на основе эффекта умеренного линейного взаимодействия электромагнитных волн. Выяснены условия вдоль пути распространения излучения, необходимые для самосогласованного объяснения поляризационных наблюдений. Показано, что формирование эллипса поляризации излучения происходит в основном вне области генерации в так называемой «переходной области», находящейся примерно на расстоянии в половину юпитерианского радиуса от источника. Также показано, что эллиптичность поляризации (отношение осей эллипса поляризации) определяется двумя параметрами: уровнем концентрации плазмы и величиной магнитного поля в «переходной области».

1. На основании разработанной модели дано самосогласованное объяснение основных наблюдаемых свойств поляризации декаметрового радиоизлучения Юпитера: величины эллиптичности поляризации, независимости (или слабой зависимости) этой величины от времени и частоты и от всплеска к всплеску, приблизительно одинаковой степени поляризации излучения в L- и S-всплесках.

2. Из согласования рассчитанной эллиптичности поляризации излучения с измеренной найдено соотношение между локальными значениями плотности магнитосферной плазмы и магнитного поля планеты. Для средних значений эллиптичности поляризации излучения от источников А, В и лево-поляризованного излучения и для заданной модели магнитного поля Юпитера построены распределения магнитосферной плазмы в нижней магнитосфере в области формирования эллипса поляризации.

3. Дано объяснение происхождения высокой степени круговой поляризации (< —0.95) излучения в спектральной особенности «большая арка», наблюдавшейся на фоне излучения с существенно меньшей степенью циркулярной поляризации —0.76), во всплеске, зарегистрированном 2 ноября 1988 года. Показано, что источник излучения в «большой арке» находился в магнитной трубке Ио (МТИ), в то время как остальное излучение всплеска пришло из магнитных трубок, находившихся на некотором расстоянии от МТИ. Получена оценка концентрации плазмы в МТИ: на высоте, соответствующей гирорезонансному уровню 30 МГц, концентрация плазмы в МТИ >1.9 см-3 против ~ 0.7 см-3 вне МТИ.

4. Применительно к условиям распространения декаметрового радиоизлучения Юпитера выведена приближенная формула (параболическая приближенная формула) для оценки величины угла поворота эллипса поляризации на пути от источника до наблюдателя. По сравнению с классической формулой (линейной приближенной формулой), полученная формула содержит новый член С/f с коэффициентом С, зависящим от характера распределения плазмы в направлении, приблизительно ортогональном направлению распространения излучения.

5. Используя данные поляризационных наблюдений в обсерватории Нансей (Франция), проведено исследование фарадеевского вращения декаметрового радиоизлучения Юпитера. Показано, что параболическая приближенная формула лучше описывает экспериментальные данные, чем линейная. Из согласования рассчитанной величины фарадеевского вращения с экспериментальными данными получена оценка характерного масштаба изменения в широтном направлении интегральной плотности плазмы в области пересечения плазменного тора Ио декаметровым излучением.

6. Для двух возможных механизмов образования «модуляционных линий» на динамическом спектре декаметрового радиоизлучения Юпитера: эффекта Коттона-Мутона в магнитосфере Юпитера и дифракции излучения на регулярных неоднородностях в плазменном торе Ио — найдены характерные признаки в поляризации декаметрового излучения, которые могут служить по мере накопления

275 экспериментальных данных критерием при построении модели механизма образования «модуляционных линий».

7. Показано, что существенно эллиптический характер поляризации излучения и генерация этого излучения на частотах, близких к локальной электронной гирочастоте, открывают новые возможности для радиоастрономической диагностики магнитосферы Юпитера. Оказывается возможным исследование распределения плазмы не только вдоль пути распространения излучения, но и поперек к нему, в широтном направлении. Кроме того, определенная стабильность геометрии источник-наблюдатель в течение декамет-ровой шумовой бури и вращение планеты дают возможность осуществить томографию магнитосферы - диагностику магнитосферы на разных долготах. Приведены примеры диагностики разных участков магнитосферы Юпитера.

Заключение

Основные научные результаты заключаются в следующем:

1. Создана теория генерации S-всплесков декаметрового радиоизлучения Юпитера, которая позволила объяснить основные свойства этого излучения:

- На основе данных наблюдений узкополосного декаметрового радиоизлучения построена количественная модель источника S-всплесков, принципиальными особенностями которой являются: 1) неравновесное распределение электронов по поперечным скоростям; 2) вызванная этими электронами кинетическая неустойчивость плазменных волн в замагниченной плазме на частотах верхнего гибридного резонанса; 3) конверсия плазменных волн в быстрые необыкновенные волны с малым показателем преломления пе « 1 на слабых потоках электронов и ионов; 4) отрицательный частотный дрейф, связанный с групповым запаздыванием электромагнитного излучения при его распространении в источнике.

- Показано, что возбуждение, благодаря кинетической неустойчивости, плазменных волн на частотах, близких к частоте верхнего гибридного резонанса, обеспечивает формирование наблюдаемого мгновенного частотного спектра, близость частоты излучения к локальной электронной гирочастоте и контроль S- всплесков спутником Ио. Из согласования рассчитанного частотного спектра излучения с наблюдаемым найдены параметры области генерации.

- Решена задача о квазилинейной диффузии функции распределения электронов, излучающих плазменные волны в источнике S-всплесков, и показано, что там возможна реализация пульсирующего режима диффузии (релаксационных колебаний) с характерными временными масштабами, соответствующими наблюдаемым периодам в длиннопериодных последовательностях S-всплесков.

- Установлено, что наиболее эффективными процессами конверсии плазменных волн в электромагнитное излучение в источнике S-всплесков являются индуцированное рассеяние волн на поперечных относительно магнитного поля потоках незамаг-ниченных надтепловых ионов и индуцированное рассеяние на потоках замагниченных электронов, движущихся вдоль магнитного поля. Показано, что рассеяние на ионах обеспечивает появление узкополосных S-всплесков, а рассеяние на электронах — широкополосных S-всплесков.

- Изучена динамика конверсии плазменных волн в электромагнитное излучение в плазменном источнике S-всплесков. Показано, что в источнике возможна реализация пульсирующего режима индуцированной конверсии с характерными временными масштабами, соответствующими периодам, наблюдаемым в короткопериодных последовательностях S-всплесков. Установлено также, что при неизменной функции распределения излучающих электронов в среднем за период пульсаций примерно половина энергии плазменных волн конвертируется в энергию необыкновенных электромагнитных волн, затем процесс генерации и конверсии повторяется (стабилизированный режим неустойчивости).

2. Дана интерпретация ряда элементов тонкой частотно-временной структуры динамических спектров декаметрового радиоизлучения Юпитера. Получена оценка параметров плазмы в магнитосфере и ионосфере Юпитера:

- Предложена интерпретация динамических спектров, на которых одновременно наблюдаются квазипериодические последовательности S-всплесков с двумя существенно различными периодами повторения. Показано, что появление двух характерных временных масштабов может быть обусловлено реализацией в плазменном источнике S-всплесков двух механизмов формирования импульсного излучения: периодического режима конверсии плазменных волн в электромагнитное излучение при индуцированном рассеянии на слабых потоках надтепловых электронов и ионов и пульсирующего режима квазилинейной диффузии функции распределения излучающих плазменные волны электронов. При характерных параметрах плазменного источника рассчитанные значения периодов находятся в хорошем согласии с наблюдаемыми.

- Предложена интерпретация тонкой структуры динамических спектров декаметрового радиоизлучения Юпитера — частотного расщепления высокочастотного края спектра. Показано, что причиной появления таких спектров может быть пространственное разнесение двух участвующих в создании наблюдаемого излучения механизмов генерации, обусловленное разными условиями реализации. При этом высокочастотное узкополосное излучение генерируется плазменным источником, а широкополосное излучение остальной части динамического спектра возникает благодаря действию электронно-циклотронного мазера. Из сопоставления рассчитанного динамического спектра с наблюдаемым определены плотность плазмы в плазменном источнике и характерная величина продольной компоненты скорости излучающих электронов в электронно-циклотронном мазерном источнике.

- Показано, что характерная форма спектральных арок — одного из элементов тонкой структуры динамического спектра — может быть следствием зависимости величины угла, под которым генерируется электромагнитное излучение в электронно-циклотронном мазерном источнике, от величины отношения плазменной частоты к гирочастоте и величины продольной относительно магнитного поля компоненты скорости излучающих электронов. Из согласования рассчитанной формы арки с экспериментальными данными получены оценки плотности плазмы и скорости излучающих электронов в активных магнитных силовых трубках.

3. Развита теория формирования эллиптической поляризации декаметрового радиоизлучения Юпитера, основанная на эффекте линейного взаимодействий электромагнитных волн в нижней магнитосфере планеты, и дано самосогласованное объяснение основных поляризационных свойств этого излучения:

- Из анализа поляризационных наблюдений определены области магнитосферы Юпитера, в которых происходит формирование эллипса поляризации. Показано, что величина эллиптичности (отношение осей эллипса) поляризации определяется в основном двумя параметрами: уровнем концентрации плазмы и величиной магнитного поля в области перехода от ква-зипопречного распространения к квазипродольному.

- На основании развитой поляризационной теории дано самосогласованное объяснение величины эллиптичности, существенно различной для разных источников и слабо меняющейся от всплеска к всплеску для данного источника, независимости или слабой зависимости) поляризации от времени и частоты в течение всего всплеска.

- Из согласования рассчитанной эллипичности поляризации декаметрового радиоизлучения с измеренной найдено соотношение между локальными значениями плотности магнитосферной плазмы и магнитного поля планеты, которое позволяет построить распределение плазмы в области формирования поляризации.

- Дано объяснение происхождения высокой степени круговой поляризации излучения в спектральной особенности динамического спектра «большая арка», наблюдавшейся на фоне излучения с существенно большей долей линейной поляризации во всплеске, зарегистрированном в обсерватории Нансей 2 ноября 1988 года. Установлено, что источник излучения в «большой арке» находился в магнитной трубке Ио, в то время как остальное излучение всплеска пришло от активных магнитных трубок, находящихся на некотором расстоянии от трубки Ио. Показано, что плотность плазмы в магнитной трубке Ио примерно в три раза выше, чем вне нее.

4. На основе теории эффекта Фарадея, примененной к условиям распространения декаметрового радиоизлучения в магнитосфере Юпитера, разработан метод диагностики и мониторинга широтной структуры плазменного тора Ио:

- Выявлена связь между характером широтной неоднородности плазмы в торе Ио и зависимостью от частоты величины фарадеевского вращения эллипса поляризации декаметрового радиоизлучения Юпитера. Выведена формула для оценки величины фарадеевского вращения в плазменном торе Ио. Показано, что измерения величины фарадеевского вращения дают возможность не только исследовать интегральные параметры плазмы вдоль пути распространения излучения, но и определить вариацию этих параметров в направлении, ортогональном пути распространения.

- На основе наблюдений фарадеевского вращения эллипса поляризации декаметрового радиоизлучения Юпитера, выполненных в обсерватории Нансей (Франция), показано, что выведенная формула хорошо описывает экспериментальные данные. Из согласования рассчитанной величины фарадеевского вращения с экспериментальными данными получена оценка характерного масштаба изменения в широтном направлении интегральной плотности плазмы в области пересечения тора Ио декаметровым радиоизлучением.

5. Разработана модель компактного источника ультрафиолетового излучения, связанного с магнитной трубкой Ио. Принципиальным моментом предлагаемый модели является ускорение в самом источнике электронов и ионов до энергий, необходимых для возбуждения электронных состояний молекул атмосферного водорода, переходы между которыми обеспечивают генерацию ультрафиолетового излучения. Показано, что предлагаемый механизм ускорения позволяет объяснить наблюдаемые параметры источника ультрафиолетового излучения в ионосфере Юпитера.

6. Разработан механизм ускорения заряженных частиц в ионосфере Ио электрическим полем разделения зарядов вызванного движением спутника через магнитное поле планеты. Показано, что предлагаемый механизм позволяет объяснить энергию и плотность частиц в электронных потоках, инжектируемых Ио в магнитосферу

282

Юпитера:

- Решена задача о движении двумерного слоя частично ионизованной плазмы через заданное магнитное поле, моделирующая движение ионосферы Ио в магнитном поле Юпитера. Получены выражения для электрического поля и тока, возбуждаемых в слое при таком движении. Показано, что величина электрического тока достаточна, чтобы объяснить наблюдаемую вблизи Ио депрессию магнитного поля планеты. Установлено, что возбуждаемое электрическое поле имеет компоненту, коллинеарную силовым линиям магнитного поля планеты и обеспечивающую ускорение электронов до энергий, необходимых для генерации декаметрового радиоизлучения Юпитера. Определены параметры ускоренных электронных потоков. Показано, что полученные свойства электронных потоков хорошо согласуются с данными наблюдений на космическом аппарате «Галилео», а энергии в этих потоках достаточно, чтобы обеспечить генерацию декаметрового радиоизлучения.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Шапошников, Владимир Евгеньевич, 2002 год

1. Jupiter's magnetic field and magnetosphere j j Physics of the Jovian magnetosphere / Ed. by A. J. Dessler. — Cambridge university press, 1983.

2. Гоертс С. К. Магнитосфера Юпитера: частицы и поля // Юпитер / Ред. Т. Герелс. М.: Мир, 1978. - Т. 1. - С. 53-87.

3. Burke В. F., Franklin К. L. Observations of a variable radio source associated with the planet Jupiter // J. Geophys. Res. — 1955. — V. 60. — P. 213-217.

4. Prange R., Rego D., Southwood D., Zarka P., Miller S., Ip W. Rapid energy dissipation and variability of the Io-Jupiter electrodynamic circuit // Nature. — 1996. — V. 379. — P. 323-325.

5. Connerney J., R. Baron R., Saton Т., Owen T. Images of excited hj at the foot of the Io flux tube in Jupiter's atmosphere // Science. — 1993. — V. 262. — P. 1035-1038.

6. Рябов Б. П., Герасимова Н. Н. Декаметровое радиоизлучение Юпитера. — Киев: Наукова Думка, 1990.

7. Происхождение, внутреннее строение, спутники // Юпитер / Ред. Т. Герелс. М.: Мир, 1978. - Т. 2. - С. 522.

8. Атмосфера, ионосфера // Юпитер / Ред. Т. Герелс. — М.: Мир, 1979. Т. 2. - С. 509.

9. Магнитосфера, радиационные пояса // Юпитер / Ред. Т. Герелс. М.: Мир, 1979. - Т. 3. - С. 437.

10. Satellites of Jupiter / Ed. by D. Morrison. — Tucson: University of Arizona Press, 1982. — P. 974.

11. Planetary radio emissions: Proceedings of an international workshop, Graz, Austria, July 9-10, 1984 / Ed. by H. O. Rucker, S. J. Bauer, В. M. Pedersen. — Austrian Academy of Sciences press, 1985. — P. 273.

12. Planetary radio emissions II: Proceedings of the 2nd international workshop, Graz, Austria, September 7-9, 1987 / Ed. by H. O. Rucker, S. J. Bauer, В. M. Pedersen. — Austrian Academy of Sciences press, 1988. — P. 465.

13. Planetary radio emissions III: Proceedings of the 3th international workshop, Graz, Austria, September 2-4, 1991 / Ed. by H. 0. Rucker, S. J. Bauer, M. L. Kaiser. — Austrian Academy of Sciences press, 1991. — P. 529.

14. Planetary radio emissions IV: Proceedings of the 4th international workshop, Graz, Austria, September 9-11, 1996 / Ed. by H. 0. Rucker, S. J. Bauer, A. Lecacheux. — Austrian Academy of Sciences press, 1997. — P. 519.

15. Planetary radio emission V: Proceedings of the 5th international workshop, April 2-4, 2001, Graz, Austria / Ed. by H. O. Rucker, M. L. Kaiser, Y. Leblanc. — Austrian Academy of Sciences press, Graz, 2001. — P. 552.

16. Science. — 1974. — V. 183, No. 4122.

17. Science. — 1975. — V. 188, No. 4187.

18. Science. — 1979. — V. 204, No. 4396.

19. Science. — 1979. — V. 206, No. 4421.

20. Nature. — 1979. — V. 280, No. 5725.

21. Icarus. — 1976. — V. 27, No. 3.

22. Icarus. — 1976. — V. 44, No. 2.

23. Geophys. Res. Lett. — 1980. — V. 7, No. 1.

24. J. Geophys. Res. — 1974. — V. 79, No. 25.

25. J. Geophys. Res. — 1976. —V. 81, No. 19.

26. J. Geophys. Res. — 1981. — V. 86, No. A10.

27. J. Geophys. Res. — 2001. —V. 106, No. All.

28. Planet. Space Sci. — 2001. — V. 49, No. 1.

29. Злотник E. Я. О кинетической неустойчивости двухкомпонентной плазмы на гармониках гирочастоты // Изв. ВУЗов. Радиофизика.1975. Т. 18, № 1. - С. 5-16.

30. Zheleznyakov V. V., Zlotnik Е. Y. Cyclotron wave instability in the corona and origin of solar radio emission with fine structure. I -Bernstein modes and plasma waves in a hybrid band // Solar Physics.1975. — V. 43. — P. 431-451.

31. Carr T. D., Desh M. D., Alexander J. K. Phenomenology of magne-tospheric radio emissions // Physics of the Jovian magnetosphere / Ed. by A. J. Dessler. — Cambridge university press, 1983. — P. 226-284.

32. Prange R., Rego D., Paltier L., Connerney J. E. P., Zarka P., Quein-nec J. High spatial resolution study of the FUV Jovian aurora with the post-COSTAR Hubble faint object camera // J. Geophys. Res.1998. — V. 103. — P. 20,195-20,215.

33. Fillius R. W. The trapped radiation belts of Jupiter // Jupiter / Ed. by T. Gehrels. — Tucson: University of Arizona Press, 1976. — P. 896.

34. Ван Аллен Д. А. Частицы высокой энергии в магнитосфере Юпитера // Юпитер / Ред. Т. Герелс. М.: Мир, 1979. - Т. 3. - С. 356-393.

35. Frank L. A., Ackerson К. A., Wolfe J. Н., Mihalov J. D. Observations of plasmas in the Jovian magnetosphere // J. Geophys. Res. — 1976. — V. 81. — P. 457-468.

36. Krimigis S. M., Roelot E. C. // Physics of the Jovian magnetosphere / Ed. by A. J. Dessler. — Cambridge university press, 1983. — V. 370. — P. 106-156.

37. Chust Т., Roux A., Kurth D. A. W. S. Gurnett Electron acceleration by plasma waves in the Io flux tube // American Geophysical Union, Fall Meeting 2001. — American Geophysical Union, 2001. — P. 12A-0493.

38. Kivelson M. G., Khurana К. K., Walker R. J., Russell С. Т., Linker J. A., Southwood D. J., C. P. A magnetic signature at Io: Initial report from the Galileo magnetometer // Science. — 1996. — V. 273. — P. 337.

39. Kivelson M. G., Khurana К. K., Walker R. J., Warnecke J., Russell С. Т., Linker J. A., Southwood D. J., C. P. Io's interaction with the plasma torus: Galileo magnetometer report // Science. — 1996. — V. 274. — P. 396.

40. Frank L. A., Paterson W. R., Ackerson K. L., Vasyliunas V. M., Coroniti F., Bolton S. J. Plasma observations at lo with Galileo spececraft // Science. — 1996. — V. 274. — P. 394.

41. Goertz С. K. Polarization of jovian decametric radiation // Planet. Space Sci. — 1974. — V. 22. — P. 1491-1500.

42. Зайцев В. В., Злотник Е. Я., Шапошников В. Е. К теории S-всплесков декаметрового радиоизлучения Юпитера / / Письма в Астрон. ж. 1985. - Т. 11, № 3. - С. 208-215.

43. Zaitsev V. V., Zlotnik Е. Y., Shaposhnikov V. Е. The origin of S-bursts in Jupiter's radio spectra // Astron. Astrophys. — 1986. — V. 169. — P. 345-354.

44. Zaitsev V. V., Zlotnik E. Y., Shaposhnikov V. E. Upper hybrid plasma instability as a source of Jovian decametric S-bursts // Proceeding conributed papers. International conference on plasma physics, 1987, Kiev, USSR. — 1987. — P. 298-301.

45. Зайцев В. В., Шапошников В. Е. Рассеяние волн и пульсирующий режим генерации S-всплесков в ионосфере Юпитера: Препринт N9 182, Институт прикладной физики АН СССР, Горький, 1988.

46. Зайцев В. В., Злотник Е. Я., Шапошников В. Е. Циклотронный механизм декаметрового радиоизлучения Юпитера // УФН. — 1987.- Т. 153, № 3. С. 529-530.

47. Зайцев В. В., Шапошников В. Е. О пульсирующем режиме генерации S-всплесков декаметрового радиоизлучения Юпитера. Динамика конверсии плазменных волн // Астрон. ж. — 1988. — Т. 65.- С. 1067-1074.

48. Шапошников В. Е. Релаксационные колебания в источнике S-всплесков декаметрового радиоизлучения Юпитера // Письма в Астрон. ж. 1988. - Т. 14. - № 7. - С. 644-650.

49. Зайцев В. В., Шапошников В. Е. О тонкой структуре динамического спектра декаметрового радиоизлучения Юпитера // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1994. - Т. 37, № 6. - С. 693-707.

50. Shaposhnikov V. E., Zaitsev V. V. On the origin of the narrow-band splitting at the Jovian decametric cutoff frequency // Astron. As-trophys. — 1996. — V. 305. — P. 352-358.

51. Зайцев В. В., Шапошников В. Е. О механизме ускорения и нагрева частиц в ионосфере Юпитера // Письма в Астрон. ж. — 1992. — Т. 18, № 4. С. 380-390.

52. Zaitsev V. V., Shaposhnikov V. Е. On the acceleration and heating of the charged particles in the Jovian ionosphere // Planet. Space Sci. — 1993. — V. 41, No. 5. — P. 341-346.

53. Shaposhnikov V. E., Rucker H. O., Zaitsev V. V. Diagnostic of

54. Jupiter ionosphere and high-energy electrons inside Io magnetic tube using the decametric radio emission // Astron. Astrophys. — 1996.1. V. 306. — P. 663-669.

55. Shaposhnikov V. Е., Zaitsev V. V., Rucker Н. О., Litvinenko G. V. Origin of ultraviolet emission source in the Jovian ionosphere at the feet of the Io flux tube // J. Geophys. Res. — 2001. — V. 106, No. All. — P. 26049-26056.

56. Зайцев В. В., Шапошников В. Е., Рукер X. О. Ускорение электронов в ионосфере Ио // Астрон. ж. — 2003, в печати.

57. Шапошников В. E., Кочаровский Вл. В., Кочаровский В. В., Ла-драйтер X. П., Рукер X. О., Зайцев В. В. Эффект предельной поляризации в нижней магнитосфере Юпитера // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1998. - Т. 41, № 2. - С. 177-193.

58. Shaposhnikov V. Е., Boudjada М. Y., Rucker Н. О., Zaitsev V. V., Aubier М. On features of faraday rotation of the decametric radio emission in the Jovian magnetosphere // Astron. Astrophys. — 1999. — V. 344. — P. 709-717.

59. Shaposhnikov V. E., Zaitsev V. V., Rucker H. 0. Origin of emission polarization in the great arc of the Io-A decametric storm // Astron. Astrophys. — 2000. — V. 355. — P. 804-808.

60. Шапошников В. E. Новые возможности радиоастрономической диагностики магнитосферы Юпитера по наблюдаемой поляризации декаметрового радиоизлучения // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2001. - Т. 44, № 1-2. - С. 66-76.

61. Zheleznyakov V. V., Shaposhnikov V. Е. On the origin of modulation lanes in the dynamic spectra of Jupiter's decametric radiation // Proc. Astron. Soc. Austr. — 1978. — V. 3, No. 4. — P. 259-262.

62. Железняков В. В., Шапошников В. Е. О происхождении модуляционных линий на динамическом спектре декаметрового радиоизлучения Юпитера // Астрон. ж. 1979. - Т. 56, № 5. - С. 1042-1053.

63. Rucker Н. О., Boudjada М. Y., Leitner М., Lecacheux A., Aubier М., Konovalenko A., Galopeau P. Н. М., Shaposhnikov V. Developments in Jovian radio emissions tomography and observations techniques // Astron. Astrophys. — 2001. — V. 277. — P. 325-328.

64. Riihimaa J. J. L-bursts in Jupiter's decametric radio spectra // Astrophys. Space Sci. — 1978. — V. 56. — P. 503-518.

65. Krausche D. S., Flagg R. S., Lebo G. R., Smith A. C. High resolution spectral analysis of the Jovian decametric radiation. I. Burst morphology and drift rates // Icarus. — 1976. — V. 29. — P. 463-475.

66. Genova F. Source location of planetary radio-emissions // Planetary radio emissions: Proceedings of an international workshop, Graz, Austria, July 9-10, 1984 / Ed. by H. 0. Rucker, S. J. Bauer. — Austrian Academy of Sciences press, 1985. — P. 79-111.

67. Riihimaa J. J. S-bursts in Jupiter's decametric radio spectra // As-trophys. Space Sci. — 1977. — V. 51. — P. 363-383.

68. Riihimaa J. J. Evolution of the spectral fine structure of Jupiter's decametric S-storms // Earth, Moon, and Planets. — 1991. — V. 53. — P. 157-182.

69. Flagg R. S., Krausche D. S., Lebo G. R. High resolution spectral analysis of the Jovian decametric radiation. II. The band-like emission // Icarus. — 1976. — V. 29. — P. 477-482.

70. Warwick J. W. Dynamic spectra of Jupiter's decametric emission, 1961 // Astrophys. J. — 1963. — V. 137. — P. 41-60.

71. Riihimaa J. J. Narrow-band decasecond emissions from Jupiter // Astrophys. Lett. — 1968. — V. 2. — P. 59-64.

72. Leblanc Y., Genova F., de la Noe J. The Jovian S-bursts. I. Occurrence with L-bursts and frequency limited. // Astron. Astroph. — 1980. — V. 86. — P. 342-348.

73. Leblanc Y., Rubio M. A narrow-band splitting at the Jovian decametric cutoff frequency // Astron. Astroph. — 1982. — V. 111. — P. 284-345.

74. Zarka P. Auroral radio emissions at the outer planets: Observations and theories // J. Geophys. Res. — 1998. — V. 103, No. E9. — R 20159-20194.

75. Смит P. А. Модели декаметрового радиоизлучения Юпитера // Юпитер / Ред. Т. Герелс. М.: Мир, 1978. - Т. 1. - С. 433-485.

76. Goldstein М. L., Goertz С. К. Theory of radio emissions and plasma waves // Physics of the Jovian magnetosphere / Ed. by A. J. Dessler.

77. Cambridge university press, 1983. — P. 317-354.

78. Wu C. S., Lee L. C. A theory of the terrestrial kilometric radiation // Astrophys. J. — 1979. — V. 230. — P. 621-626.

79. Hewitt R. G., Melrose D. В., Ronnmark K. G. A cyclotron theory for the beaming pattern of Jupiter's decametric radio emission // Proc. Astron. Soc. Austr. — 1981. — V. 4. — P. 221-226.

80. Hewitt R. G., Melrose D. В., Ronnmark K. G. The loss-cone driven electron-cyclotron maser // Austr. J. Phys. — 1982. — V. 35. — P. 447-471.

81. Melrose D. B. A phase-bunching mechanism for fine structure in AKR and Jovian decametric radiation // J. Geophys. Res. — 1986. — V. 91. — P. 7970-780.

82. Zarka P., Frages Т., Ryabov B. P., Abada-Simon M., Denis L. A scenario for Jovian S-bursts // Geophys. Res. Lett. — 1996. — V. 23. — P. 125-128.

83. Ellis G. R. A. The decametric radio emission of Jupiter // Radio Sci.1965. — V. 69D. — P. 1513-1530.

84. Staelin D. H., Rosenkranz P. W. Formation of Jovian decametric S-bursts by modulated electron streams // J. Geophys .Res. — 1982.

85. V. 87, No. A10. — P. 10401-10406.

86. Galopeau P. H. M., Boudjada M. Y., Rucker H. O. Drift of Jovian S-burst inferred from adiabatic motion in a parallel electric field // Astron. Astrophys. — 1999. — V. 341. — P. 918-927.

87. Галеев А. А., Красносельских В. В. Теория S-всплесков декаметрового радиоизлучения Юпитера // Письма в АЖ. — 1979. — Т. 5, № 9. С. 478-481.

88. Ryabov В. P. Jovian S emission: model of radiation source j j J. Geophys. Res. — 1994. — V. 99. — P. 8441-8449.

89. Acuna M. N., Neubauer F. M., Ness N. F. Standing Alfven current system at lo: Voyager 1 observations // J. Geophys. Res. — 1981.1. V. 86. — P. 8513-8522.

90. Железняков В. В. К теории спорадического радиоизлучения Юпитера // Астрон. ж. 1958. - Т. 35, № 2. - С. 230-240.

91. Железняков В. В. Радиоизлучения Солнца и планет // УФН. — 1958. Т. 64, № 1. - С. 113-154.

92. Железняков В. В. О генерации радиоизлучения Юпитера // Астрон. ж. 1965. - Т. 42, № 4. - С. 798-809.

93. Warwick J. W. Theory of Jupiter's decametric radio emission // Ann. N. Y. Acad. Sci. — 1961. — V. 95. — P. 39-60.

94. Goldstein M. L., Sharma R. R., Ben-Ari M., Eviatar A., Papadopou-los K. A theory of Jovian decameter radiation // J. Geophys. Res.1983. — V. 88, No. 2. — P. 792-802.

95. Боев А. Г., Лукьянов M. Ю. К теории декаметрового S-радиоизлучения Юпитера // Астрон. ж. — 1991. — Т. 68, № 4.1. С. 853-862.

96. Connerney J. Е. P. Doing more with Jupiter's magnetic field // Planetary radio emissions III: Proceedings of the 3th international workshop, Graz, Austria, September 2-4, 1991 / Ed. by H. O. Rucker,

97. S. J. Bauer, M. L. Kaiser. — Austrian Academy of Sciences press, 1991. — P. 13-33.

98. Strobel D. F., Atrea S. K. Ionosphere // Physics of the Jovian magnetosphere / Ed. by A. J. Dessler. — Cambridge university press, 1983. — P. 51-67.

99. Железняков В. В. Электромагнитные волны в космической плазме.

100. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1977. — 432 с.

101. Гинзбург В. JI. Распространение электромагнитных волн в плазме.2.е изд., перераб. изд. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1967.684 с.

102. Трахтенгерц В. Ю. О возможной природе тонкой структуры полярных сияний // Геомагнетизм и аэрономия. — 1968. — Т. 8. — С. 966-969.

103. Zaitsev V. V. A pulsating regime of stream instability and the origin of "rain" type radio bursts // Solar physics. — 1971. — V. 20. — P. 95-105.

104. Ellis G. R. A. // An atlas of selected spectra of the Jupiter S-bursts.

105. Australia: Physics department of university of Tasmania, 1979.1. P. 197.

106. Литвак А. Г., Трахтенгерц В. Ю. Об индуцированном рассеянии волн в магнитоактивной плазме // ЖЭТФ. — 1972. — Т. 62. — С. 228-232.

107. Гинзбург В. Л., Рухадзе А. А. Волны в магнитоактивной плазме.2.е изд., перераб. изд. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1975.256 с.

108. Zaitsev V. V., Stepanov А. V. On the origin of fast drift absorption bursts // Astron. Astrophys. — 1975. — V. 45. — P. 135-140.

109. Zheleznyakov V. V. Electromagnetic waves in the cosmic plasma. — Moscow: Nauka, 1977.

110. Hinson D. P., Flasar F. M., Kliore A., Schinder P. J., Twicken J. D., Herrera R. Jupiter's ionosphere: Results from the first Galileo radio occultation experiment // Geophys. Res. Lett. — 1997. — V. 24, No. 17. — P. 2107-2110.

111. Dulk G. A. Apparent changes in the rotation rate of Jupiter // Icarus.1967. — V. 7. — P. 173-182.

112. Green J. L. The lo decametric emission conus // Radio Sci. — 1984.

113. V. 19, No. 2. — P. 556-570.

114. Kapp Т. Д., Деш M. Д. Новейшие наблюдения Юпитера в декамет-ровой и гектаметровой областях // Юпитер / Ред. Т. Герелс. — М.: Мир, 1978. Т. 3. - С. 91-144.

115. Сагг Т. D., Reyes F. Microsrtructure of Jovian S bursts // J. Geophys. Res. — 1999. — V. 104, No. All. — P. 25127-25141.

116. Беспалов П. А., Трахтенгерц В. Ю. Альфвеновские мазеры. — Горький: ИПФ АН СССР, 1986. 190 с.

117. Ахиезер А. И., Ахиезер И. А., Половин Р. В., Ситенко А. Г., Степанов К. Н. Электродинамика плазмы. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1974. 720 с.

118. Голант И. Е., Жилинский А. П., Сахаров С. А. Основы физики плазмы. — М: Атомиздат, 1977. — 384 с.

119. Omidi N., Gurnett D. A. Growth rate calculations of auroral kilomet-ric radiation using the relativistic resonance condition // J. Geophys. Res. — 1982. — V. 87. — P. 2377-2383.

120. Le Queau D., Pellat R., Roux A. The maser synchrotron instability in a homogeneous medium: Application to the generation of auroral kilometric radiation // Ann. Geophys. — 1985. — V. 3. — P. 273-291.

121. Ladreiter H. P. The cyclotron maser instability: Application to low-density magnetoplasmas. // Ap.J. — 1991. — V. 370. —P. 419-426.

122. Melrose D. В., Hewitt R., Dulk G. Electron-cyclotron maser emission: Relative growth and damping rates for different modes and harmonis // J. Geophys. Res. — 1984. — V. 89, No. A2. — R 897-904.

123. Majeed Т., McConnell J. C., Gladstone G. A model analysis of Galileo electron densities on Jupiter // Geophys. Res. Lett. — 1999. — V. 26, No. 15. — P. 2335-2338.

124. Gurnett D. A., Goertz С. K. Multiple Alfven wave reflection exited by Io: Origin of the Jovian decametric arcs // J. Geophys. Res. — 1981. — V. 86. — R 717-722.

125. Divine N., Garrett H. B. Charged particle distributions in Jupiter's magnetosphere // J. Geophys. Res. — 1983. — V. 88. — R 6889-6903.

126. Boischot A., Lecacheux A., Kaizer M., Desh M. D., Alexander J. K., Warwick J. W. Radio Jupiter after Voyager: An overview of the planetary radio astronomy observations // J. Geophys. Res. — 1981. — V. 86. — P. 8213-8226.

127. Lecacheux A., Meyer-Vernet N., Daigne G. Jupiter's decametric radio emission: A nice problem of optics // Astron. Astroph. — 1981. — V. 94. — P. L9-L12.

128. Goldstein M. L., Thieman J. R. The formation of arcs in the dynamic spectra of Jovian decameter bursts // J. Geophys. Res. — 1982. — V. 86. — P. 8569-8578.

129. Minietti J. D., Green J. L., Gulkis S., Six F. Jovian decametric arcs: An estimate of the required wave normal angles from threedimensional ray tracing // J. Geophys. Res. — 1984. — V. 89. — R 9089-9094.

130. Bigg E. K. Influence of the satellite lo on Jupiter's decametric emission // Nature. — 1964. — V. 203. — R 1008-1010.

131. Ness N. F., Acuna M. N., Lepping R. P., Burlaga L. F., Behannon K. W., Neubauer F. M. Magnetic field studies at Jupiter by Voyager 1: Preliminary results // Science. — 1979. — V. 204. — P. 982-987.

132. Herbert F., Sandel B. R., Broadfoot A. L. Observations of the Jovian UV aurora by Voyager // J. Geophys. Res. — 1987. — V. 92, No. A4. — P. 3141-3154.

133. Moreno F., Molina A. Jupiter's atmospheric parameters derived from spectroscopic observations in the red region during the 1988 opposition // Astron. Astrophys. — 1991. — V. 241. — P. 243-250.

134. Barbosa D. D. Bremsstrahlung X rays from Jovian auroral electrons // J. Geophys. Res. — 1990. — V. 95, No. A9. — P. 14969-14976.

135. Prange R., Elkhamsi M. Modelling the precipitation flux in the Jovian auroral zones. 1. The model and its application to the UV auroral emission // J. Geophys. Res. — 1991. — V. 96, No. A12. — P. 21371-21389.

136. Baron R., Joseph R. D., Owen Т., Tennyson J., Miller S., Ballester G. Imaging Jupiter's aurorae from Hg~ emissions in the 3-4 ^ m band // Nature. — 1991. — V. 353. — P. 539-542.

137. Waite Jr J. H., Begenal F., Seward F., Na C., Gladstone G. R., Cravens Т. E., Hurkey К. C., Clarke J. Т., Eisner R., Stern S. A.

138. ROSAT observations of the Jupiter aurora // J. Geophys. Res. — 1994. — V. 99, No. A8. — R 14799-14809.

139. Rego D., Prange R., Gerard J. C. Auroral Lyman a and H2 bands from the giant planets. 1. Exitation by proton precipitation in the Jovian atmosphere // J. Geophys. Res. — 1994. — V. 99. — P. 17075-17094.

140. Clarke J., Hudson M. K., Yung Y. L. The exitation of the far ultraviolet electroglow emissions on Uranus, Saturns and Jupiter // J. Geophys. Res. — 1987. — V. 92. — P. 15139-15147.

141. Hudson M. K., Clarke J., Warren J. A. Ionospheric dynamo theory for far ultraviolet emissions on Uranus // J. Geophys. Res. — 1989. — V. 94. — P. 6517-6522.

142. Hill T. W., Dessler A. J., Goertz С. K. // Physics of the Jovian magnetosphere / Ed. by A. J. Dessler. — Cambridge university press, 1983. — P. 353.

143. Gurnett D. A. Sheath effects and related charged-particle acceleration by Jupiter's satellite Io // Astrophys. J. — 1972. — V. 175. — P. 525.

144. Bagenal F. Alfven wave propagation in the Io plasma torus // J. Geophys. Res. — 1983. — V. 88. — P. 3013-3025.

145. Neubauer F. M. Nonlinear standing Alfven wave current system at Io: Theory // J. Geophys. Res. — 1980. — V. 85. — P. 1171-1178.

146. Goertz С. K., Boswell R. W. Magnetosphere-ionosphere coupling // J. Geophys. Res. — 1979. — V. 84. — P. 7239-7246.

147. Crary F. On the generation of an electron beam by Io // J. Geophys. Res. — 1997. — V. 102. — R 37-49.

148. Hasted J. B. Physics of atomic collisions. — London: Butterworths, 1964.

149. Кролл H. А., Трайвелпис А. В. Основы физики плазмы. — Москва: Мир, 1975. 525 с.

150. Southwood D. J., Dunlop М. W. Mass pickup sub-Alfvenic plasma flow: A case study of Io // Planetary Space Sci. — 1984. — V. 32.1. P. 1079-1086.

151. Atreya S. K., Donahue T. ML, Festou M. C. Jupiter: Structure and composition of the upper atmosphere // Astrophus. J. (Letters). — 1981. — V. 247. — P. L43-L47.

152. Shemansky D. E., Ajello J. M., Hall D. T. Electron impact excitation of H2: Rydberg band system and the banchmark dissociative cross section for H Lyman-alpha // Astrophys. J. — 1985. — V. 296. — P. 765-773.

153. Singhal R. P., Bhardwaj A. Monte Carlo simulation of photoelectron energization in parallel electric field // J. Geophys. Res. — 1991.1. V. 96. — P. 15963-15972.

154. Пикельнер С. Б. Основы космической электродинамики. — М: Наука, 1966.

155. Goldreich P., Linden-Bell D. Io, a Jovian unipolar inductor // Astrophys. J. — 1969. — V. 156. — P. 59-78.

156. Zaitsev V. V., Stepanov A. V. Towards the circuit theory of solar flares // Solar. Phys. — 1992. —V. 140. — P. 149-160.

157. Cowling Т. G. Magnetohydrodynamics. — 2nd. edn. — Bristol: Adam Hilger, 1976.

158. McConnell J. C., Hobberg J. В., Smith G. R., Sandel B. R., Sheman-sky D. E., Broadfoot A. L. A new look at the ionosphere of Jupiter in light of the UVS occultation results // Planet. Space Sci. — 1982.1. V. 30. — P. 151-167.

159. Cheng A. F., Paranicas C. Model of field aligned potencial drops near lo // Geophys. Res. Lett. — 1998. — V. 25, No. 6. — P. 833-836.

160. Lellouch E., Belton M., DePater I., Paubert G., Gulkis S., Encrenaz T. The structure, stability, and global distribution of Io's atmosphere // Icarus. — 1992. — V. 98. — P. 271-295.

161. Ballester G. E., McGrath M. A., Strobel D. F., Zhu X., Feldman P. D., Moos H. W. Detection of the SO2 atmosphere on lo with the Hubble space telescope // Icarus. — 1994. — V. 111. — P. 2-17.

162. Geissler P. E., MacEwen A. S., Ip W., Belton M. J. S., Johnson Т. V., Smyth W. H., Ingersoll A. P. Galileo imagning of atmospheric emission from lo // Science. — 1999. — V. 285. — P. 870-874.

163. Kabin K., Combi M. R., Gombosi Т. I., DeZeeuw D, L., Hansen К. C., Powell K. G. Io's magnetospheric interaction: an MHD model with day-night asymmetry // Planet. Space Sci. — 2001. — V. 49.1. P. 337-344.

164. Baumjohann W., Treumann R. A. Basic space plasma physics. — London: Impeial college press, 1996. — 329 p.

165. Kliore A. J., Fjeldbo G., Siedel B. L., Sweetman D. N., Woiceshyn P. M. Atmosphere of lo from Pioneer 10 occultation measurements // Icarus. — 1975. — V. 24. — P. 407-410.

166. Goertz С. K., Haschick A. Io's interaction with the magnetosphere // Planet. Space Sci. — 1973. — V. 21. — P. 1399-1415.

167. Kumar S., Hunten D. M. The atmospheres of lo and other satellites

168. Satellites of Jupiter / Ed. by D. Morrison. — The university of Arisona press, 1982. — P. 783-805.

169. Summers M. E., Strobel D. F. Photochemistry and vertical transport in Io's atmosphere and ionosphere // Icarus. — 1996. — V. 120. — P. 290-316.

170. Александров А. Ф., Богданкевич JI. С., Рухадзе А. А. Основы электродинамики плазмы. — М.: Высшая школа, 1978. — 407 с.

171. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами: Пер. с англ. / Ред. М. Абрамовиц, И. Стиган. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1979. — 832 с.

172. Каплан С. А., Цытович В. Н. Плазменная астрофизика. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1972. — 440 с.

173. Гуревич А. В., Шварцбург А. Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1973. 272 с.

174. Car г Т. D., Gulkis S., Smith A. G., May J., Lebo G. R., Kennedy D. J., Bollhagen H. Results of recent investigations of Jupiter's decametric radiation // Radio Sci. — 1965. — V. 69D. — P. 1530.

175. Green Т. C., Sherrill W. M. Io-related polarization characteristics of the Jovian decameter emission // Astrophys. J. — 1969. — V. 158. — P. 351-364.

176. Riihimaa J. J. Polarization patterns in the dynamic spectra of Jupiter's decametric radio bursts // Astron. Astrophys. — 1976. — V. 53. — P. 121-129.

177. Warwick J. W., Dulk G. A. Faraday rotation on decametric radio emission from Jupiter // Science. — 1964. — V. 145. — P. 380.

178. Straka R. M., Bennet C. L., Gaunt D. Faraday rotation measurements of decametric wavelength radiation from the planet Jupiter // Electron density profiles in the ionosphere and exosphere / Ed. by

179. J. Frihagen. — New York: Pergamon, 1965. — P. 567-573.

180. Riihimaa J. J. Faraday rotation effects in spectral records of Jupiter's decametric radiation // Observatory. — 1967. — V. 87. — P. 24-26.

181. Parker G. D., Dulk G. A., Warwick J. W. Faraday effect on Jupiter's radio bursts // Astrophys. J. — 1969. — V. 157. — P. 439-448.

182. Boudjada M. Y., Lecacheux A. Faraday rotation of Jupiter's decametric radiation // Astron. Astroph. — 1991. — V. 247. — P. 235-246.

183. Lecacheux A., Boischot A., Boudjada M. Y., Dulk G. A. Spectra and complete polarization state of two, Io-related, radio storms from Jupiter // Astron. Astroph. — 1991. —V. 251. — P. 339-348.

184. Dulk G. A., Lecacheux A., Leblanc Y. The complete polarization state of a storm of millisecond bursts from Jupiter // Astron. Astrophys. — 1992. — V. 253. — P. 292-306.

185. Dulk G. A., Leblanc Y., Lecacheux A. The complete polarization state of Io-related radio storms from Jupiter: A statistical study // Astron. Astroph. — 1994. — V. 286. — P. 683-700.

186. Queinnec J., Zarka P. Flux, power, energy and polarization of Jovian S-bursts // Planet. Space Sci. — 2001. — V. 49, No. 3-4. — P. 365-376.

187. Warwick J. W. Particles and fields near Jupiter // Tech. Rep. CR-1685, NASA, 1970.

188. Calvert W. The source location of certain Jovian decametric radio emissions // J. Geophys. Res. — 1983. — V. 88. — P. 6165-6170.

189. Daigne G., Ortega-Molina A. On polarization transfer in an inhomo-geneous birefringent medium // Astron. Astrophys. — 1984. — V. 133, No. 1. — P. 69-76.

190. Melrose D. В., Dulk G. A. On the elliptical polarization of Jupiter's decametric radio emission // Astron. Astrophys. — 1991. — V.249. — P. 250-257.

191. Железняков В. В. Радиоизлучения Солнца и планет. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1964. — 560 с.

192. Железняков В. В. Излучение в астрофизической плазме. — М.: Янус-К, 1997. 528 с.

193. Leblanc Y., Dulk G. A., Bagenal F. On Io's excitation and the origin of Jupiter's decametric radiation // Astron. Astroph. — 1994. — V. 290. — P. 660-673.

194. Willes A. J., Melrose D. В., Robinson P. A. Elliptically polarized Jovian decametric radiation: An investigation of the electron cyclotron maser mechanism // J. Geophys. Res. — 1994. — V. 99, No. All.1. P. 21203-21211.

195. Lecacheux A. Spectral study of the polarization of the Jovian decametric radio bursts // Astron. Astroph. — 1976. — V. 49. — P. 197-204.

196. Phillips J. A., Ferree Т. C., Wang J. Earth-based observations of Faraday rotation in radio bursts from Jupiter // J. Geophys. Res.1989. — V. 94. — P. 5457-5466.

197. Zheleznyakov V. V., Kocharovskii VI. V., Kocharovskii V. V. Linearwave interaction in a plasma with an inhomogeneous magnetic field j I Sov. Phys. JETP. — 1979. — V. 50. — P. 51-58.

198. Cohen M. H. Magnetoionic mode coupling at high frequencies // Astrophys. J. — 1960. — V. 131. — P. 664-680.

199. Le Queau D., Pellat R., Roux A. Direct generation of the auroral kilo-meric radiation by the maser synchrotron instability: An analytical approach // Phys. Fluids. — 1984. — V. 27. — P. 247-265.

200. Gurnett D. A., Kurth W. S., Persoon A. M., Roux A., Bolton S. J. An overview of Gallileo plasma wave observations during 131 and 132 flybyes of lo // American Geophysical Union, Fall Meeting 2001. — Americam Geophysical Union, 2001. — P. 11A-03.

201. Queinnec J., Zarka P. Io-controlled decameter arcs and Io-Jupiter interaction // J. Geophys. Res. — 1998. — V. 103. — P. 2664926666.

202. Kaiser M. L., Zarka P., Kurth W. S., Hospodarsky G. В., Gurnett D. A. Cassini and Wind stereoscopic observations of Jovian nonthermal radio emissions: Measurements of beamwidths // J. Geophys. Res. — 2000. — V. 105. — P. 16053-16062.

203. Riddle A. C. Identification of radio emission from the lo flux tube // J. Geophys. Res. — 1983. — V. 88. — P. 455-458.

204. Genova F., Aubier M. G. Io-dependent sources of the Jovian decameter emission // Astron. Astrophys. — 1985. —V. 150, No. 1. —P. 139-150.

205. Ross W. J. Second-order effects in high-frequency transionospheric propagation // J. Geophys. Res. — 1965. — V. 70, No. 3. — P. 597-612.

206. Kennedy J. В., Neville A. M. Basic statistical methods for engineering and scientists. — New-York: Happer & Row publishers, 1986.

207. Winglee R. M. On Io's control of Jovian decametric radio emissions // J. Geophys. Res. — 1986. — V. 91. — P. 1405-1416.

208. Gordon M. A., Warwick J. M. High time-resolution studies of Jupiter's radio bursts // Astrophys. J. — 1967. — V. 148. — P. 511-533.

209. Riihimaa J. J. Structured events in the dynamic spectra of Jupiter's decametric radio emission // Astronom. J. — 1968. — V. 73. — P. 265-270.

210. Riihimaa J. J. Modulation lanes in the dynamic spectra of Jovian L bursts // Astron. Astrophys. — 1970. — V. 4. — P. 180-188.

211. Riihimaa J. J., Dulk G. A., Warwick J. W. Morphology of the fine structure in the dynamic spectra of Jupiter's decametric radiation // Astrophys. J. Suppl. Ser. — 1970. — V. 19. — P. 175-192.

212. Genova F., Aubier M. G., Lecacheux A. Modulations in Jovian decametric spectra: Propagation effects in terrestrial ionosphere and Jovian environment // Astron. Astrophys. — 1981. — V. 104. — P. 229-239.

213. Meyer-Vernet N., Daigne G., Lecacheux A. Dynamic spectra of some terrestrial ionospheric effects at decametric wavelengths applications307in other astrophysical contexts // Astron. Astrophys. — 1981. — V. 96. — P. 296-301.

214. Imai K., Wang L., Carr T. D. A model for the production of Jupiter's decametric modulation lanes // Geophys. Res. Lett. — 1992. — V. 19. — P. 953-956.

215. Imai K., Wang L., Carr T. D. Modeling Jupiter's decametric modulation lanes // J. Geophys. Res. — 1997. — V. 102, No. A4. — P. 7127-7136.

216. Zheleznyakov V. V. Transfer of polarization of radiation in a magne-toactive cosmic plasma // Astrophys. Space Sci. — 1968. — V. 2.1. P. 403-416.

217. Борн M., Вольф Э. Основы оптики. — M.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1970. 855 с.

218. Riihimaa J. J. Modulation lanes in the dynamic spectra of Jupiter's decametric radio bursts // Astron. Astrophys. — 1979. — V. 78.1. P. L21-L23.