Граница захвата энергичных электронов во время магнитных бурь и роль адиабатических процессов в формировании внешнего радиационного пояса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.03, кандидат наук Сотников Никита Вадимович

• Сотников Никита Вадимович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Сотников Никита Вадимович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Процессы в магнитосфере Земли, приводящие к образованию основных магнитосферных структур и формированию радиационных поясов [A1-A3]

1.1. Крупномасштабные магнитосферные домены (основные результаты последних исследований)

1.2. Авроральный овал и его проецирование на экваториальную плоскость

1.3. Магнитосферные суббури и магнитные бури

1.4. Радиальная диффузия и формирование радиационных поясов

1.5. Внешний радиационный пояс и проблема образования зазора между электронными радиационными поясами

1.6. Теории формирования внешнего радиационного пояса и их проверка

1.7. Адиабатический механизмы потерь и ускорения частиц радиационных поясов

1.8. Выводы к первой главе и обзор содержания работы

ГЛАВА 2. Положение границы внешнего радиационного пояса относительно аврорального овала [A3, A4, A6]

2.1. Ранние работы по определению положения границы захвата относительно аврорального овала

2.2. Особенности измерений потоков частиц и плазмы на спутнике Метеор-М №

2.3. Большая магнитная буря 19-22 декабря 2015 г. [A4]

2.4. Подробный анализ вариаций положения границы захвата электронов с энергией >100 кэВ относительно аврорального овала во время магнитной бури 19-22 декабря 2015 г. [A4]

2.5. Положение границы захвата во время магнитных бурь 31 декабря 2015 г. - 2 января 2016 г., 20 - 22 января 2016 г. и 13 - 14 октября 2016 г. [A6]

2.6. Выводы ко второй главе

ГЛАВА 3. Вариации спектров релятивистских электронов вблизи максимума внешнего радиационного пояса во время магнитных бурь [A5, A6]

3.1. Методика определения роли адиабатических и стохастических механизмов ускорения по данным миссии RBSP/Van Allen probes

3.2. Вариации спектров релятивистских электронов вблизи максимума радиационного пояса во время магнитной бури 19-22 декабря 2015 г. [A5]

3.3. Вариации спектров релятивистских электронов вблизи максимумов радиационного пояса во время магнитной бури 13-14 октября 2016 г. [A6]

3.4. Вариации спектров релятивистских электронов вблизи максимумов радиационного пояса во время магнитных бурь 20 - 22 января 2016 г. и 31 декабря 2015 г. - 2 января 2016 г. [A6]

3.5. Выводы к третьей главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Публикации автора по теме диссертации в рецензируемых журналах, индексируемых Web of Science и RSCI

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Граница захвата энергичных электронов во время магнитных бурь и роль адиабатических процессов в формировании внешнего радиационного пояса»

ВВЕДЕНИЕ

Работа посвящена исследованию основных особенностей формирования внешнего радиационного пояса магнитосферы Земли во время магнитных бурь.

Проблема природы высоких потоков релятивистских электронов в магнитосфере Земли приобрела особую актуальность за последнее время в связи с усложнением спутниковой аппаратуры, которая часто дает сбои и выходит из строя при воздействии больших потоков релятивистских электронов. За последнее время релятивистские электроны в магнитосфере изучались на спутниках SAMPEX, Polar, GPS, CRESS, LANL, GOES, HEO, КОРОНЛС и др. Большой экспериментальный материал в центре внешнего радиационного пояса был получен в ходе миссии RBSP/Van Allen probes. Ведутся исследования на японском спутнике ARASE, российском спутнике Лрктика.

Определение механизмов потерь и ускорения релятивистских электронов является ключевой задачей проблемы предсказания космической погоды, на решение которой направлены усилия исследователей многих стран. Несмотря на многолетнюю историю изучения проблемы, неясен относительный вклад различных механизмов в процессы падения и возрастания потоков релятивистских электронов, роль авроральных процессов в развитии этих механизмов, их зависимость от параметров солнечного ветра и геомагнитной активности, что затрудняет предсказание появления больших потоков релятивистских электронов. В результате, создаваемые количественные модели динамики внешнего радиационного пояса не позволяют описать во многих случаях результаты экспериментальных наблюдений. К таким наблюдениям относятся падение потоков релятивистских электронов во время главной фазы бури и быстрые нарастания потоков во время фазы восстановления.

При анализе формирования радиационных поясов рассматривается радиальная диффузия, локальное ускорения и потери за счет высыпаний в ионосферу и выхода дрейфовых траекторий частиц на магнитопаузу (затенение магнитопаузой - magnetopause shadowing). Механизмы радиальной диффузии теоретически и экспериментально интенсивно исследовались с момента открытия радиационных поясов и позволили достаточно точно описать формирование внутреннего ионного радиационного пояса. За последнее время интенсивно исследуются механизмы локального ускорения и потерь за счет взаимодействия волна-частица для релятивистских электронов внешнего радиационного пояса. Менее исследована обычно называемая адиабатическим эффектом динамика частиц за счет крупномасштабных изменений магнитосферного магнитного поля. С целью учета вклада данного эффекта считается, что изменение потоков частиц в результате изменений магнитного поля во время бури может быть автоматически учтено

при использовании моделей магнитного поля. Однако, проведенные исследования и моделирование не позволили дать непротиворечивые ответы на поставленные вопросы.

Актуальность избранной темы и степень ее разработанности

Одной из основных задач программ космической погоды является выяснение процессов, приводящих к возрастаниям на несколько порядков величины потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса, а также к сбоям в работе и выходу из строя спутников и космических аппаратов. Исследования в данном направлении ведутся с момента открытия внешнего радиационного пояса, но пока далеки от своего завершения, что обусловливает актуальность работы.

Цели и задачи исследования

Целью работы является определение закономерностей формирования внешнего радиационного пояса магнитосферы Земли во время магнитных бурь. Для достижения этой цели решались задачи определения положения границы захвата энергичных электронов относительно аврорального овала во время бурь с использованием данных наблюдений отечественного проекта МЕТЕОР и изменений наклонов спектров и интенсивности потоков релятивистских электронов вблизи максимума формирующегося нового пояса с использованием находящихся в открытом доступе данных других спутниковых наблюдений.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются базы данных наблюдений отечественного низкоорбитального проекта МЕТЕОР и высокоапогейной миссии RBSP/Van Allen probes.

Предметом исследования являются результаты одновременных измерений потоков частиц малых энергий в проекте МЕТЕОР (плазмы) и энергичных электронов внешнего радиационного пояса во время пересечений аврорального овала, результаты измерений потоков релятивистских электронов на RBSP/Van Allen probes.

Научная новизна работы

Научная новизна состоит в определении закономерностей, изменяющих ранее развитые подходы в области динамики внешнего пояса. Перекрывание внешней части аврорального овала и внешнего радиационного пояса во время бури свидетельствует о недооценке роли авроральных процессов во время бури. Обнаруженные в ходе исследования совпадения полярной границы радиационного пояса с полярной границей овала исключают универсальный характер принятой в предыдущих исследованиях картины, в соответствии с которой радиационный пояс формируется к экватору от овала, а весь овал проецируется на плазменный слой. При анализе изменений наклонов спектров релятивистских электронов во время бури получены доказательства действия

адиабатического механизма, приводящего к падению потоков электронов во время главной фазы бури и их возрастанию во время фазы восстановления. Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты работы имеют существенное значение для физики внешнего радиационного пояса и важны для разработки программ предсказания появления повышенных потоков релятивистских электронов в магнитосфере Земли. Методология диссертационного исследования

Методология основана на анализе данных отечественных и зарубежных спутниковых наблюдений с использованием подтвержденных теоретических подходов. В ходе исследования был проведен анализ результатов измерений на отечественном низкоорбитальном спутнике МЕТЕОР-М № 2. Отобраны периоды сравнительно больших магнитных бурь с минимальным значением Dst индекса порядка и менее -100 нТл, для которых имелись одновременные со спутником МЕТЕОР-М № 2 измерения на спутниках миссии RBSP/Van Allen probes вблизи экваториальной плоскости. Для отобранных периодов на спутнике МЕТЕОР-М № 2 проводились надежные измерения потоков электронов внешнего пояса с энергией > 100 кэВ и потоков электронов авроральной плазмы с энергией от 1 до 20 кэВ. На спутниках миссии RBSP/Van Allen probes измерялись потоки электронов с релятивистскими энергиями вблизи экваториальной плоскости. Во время отобранных событий определялось положение внешней границы внешнего радиационного пояса относительно аврорального овала, что позволяло анализировать роль авроральных явлений в динамике пояса. Прослеживались изменения наклонов спектров релятивистских электронов во время главной фазы бури и фазы восстановления, что позволяло прояснить роль адиабатического эффекта в динамике потоков. Положения, выносимые на защиту:

1. Граница захвата энергичных электронов во время всех исследованных магнитных бурь была локализована внутри проекции аврорального овала на экваториальную плоскость и может совпадать с полярной границей овала.

2. Основной причиной резкого падения потоков релятивистских электронов во время главной фазы бури, при высокой суббуревой активности, является адиабатический эффект.

3. Увеличение интенсивности потоков релятивистских электронов во время фазы восстановления магнитной бури между суббурями не сопровождается увеличением жесткости спектра, что свидетельствует в пользу действия адиабатического механизма ускорения.

4. Временной масштаб резкого подъема спектра релятивистских электронов вблизи формирующегося максимума внешнего пояса не превышает 6 часов. Степень достоверности и апробация результатов

Степень достоверности изложенных в работе результатов обеспечивается использованием надежных данных отечественных и зарубежных экспериментов. Выносимые на защиту положения работы опубликованы в рецензируемых журналах, относящихся к списку WoS, RSCI, обсуждены на семинарах, конференциях и на рабочих совещаниях.

Результаты работ докладывались на:

• Двенадцатой (06-11 февраля 2015), Тринадцатой (12-16 февраля 2016), Четырнадцатой (11-15 февраля 2017), Пятнадцатой (10-14 февраля 2020), Шестнадцатой 8-12 февраля 2021) ежегодных конференциях «Физика плазмы в солнечной системе»;

• The 40th (13-17 March 2017), 43th (10-13 March 2020), 44th (15 - 19 March 2021) annual seminars "Physics of auroral phenomena", Apatity;

• The 42th COSPAR Scientific Assembly, 14 - 22 July 2018, Pasadena, CA, USA;

• 14th International Conference on Substorms (ICS14), Troms0, Norway, September 30th -October 4th, 2019.

Личный вклад автора состоит в получении основных результатов работы. Результаты, вошедшие в диссертацию, получены автором самостоятельно при консультациях с научным руководителем и сотрудниками лаборатории космического мониторинга Отдела космических наук НИИЯФ МГУ и сотрудниками кафедры физики космоса. Роль автора в получении результатов, выносимых на защиту, является определяющей. Личное участие автора в получении результатов, изложенных в работе, подтверждено соавторами и отражено в совместных публикациях. Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 5 статьях [A1-A5], индексируемых в Web of Science, в 1 статье [A6], индексируемой RSCI. Вклад автора диссертации в статьи [A1-A3] был важен для выполнения работы. Вклад автора диссертации в статьи [A4-A6] был определяющим. Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Полный объем работы составляет 119 страниц, 54 рисунка. Общее число наименований литературы во всех главах, включая публикации автора -- 208.

Во введении определяется актуальность избранной темы, степень ее разработанности, цели и задачи, объект и предмет исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, методология диссертационного исследования, положения, выносимые на защиту, степень достоверности и апробация результатов, личный вклад автора. Описаны объем и структура работы.

В первой главе приведены результаты, полученные ранее и результаты, полученные с участием автора диссертации на первых этапах исследования. Глава написана с использованием материалов из работ автора [А1-А3]. Рассмотрены процессы в магнитосфере Земли, приводящие к образованию основных магнитосферных структур и формированию радиационных поясов, включая результаты, суммированные в работе ^1]. Проанализированы вопросы крупномасштабной магнитосферной динамики, имеющие непосредственное значение для прояснения процессов формирования внешнего радиационного пояса. Проанализированы основные результаты последних исследований крупномасштабных магнитосферных доменов. Рассмотрен вопрос о проецировании аврорального овала на экваториальную плоскость ^1]. Рассмотрена роль магнитосферных бурь и суббурь в формировании внешнего радиационного пояса. Обсуждены модели формирование радиационных поясов за счет радиальной диффузии. Проанализированы особенности формирования внешнего радиационного пояса. Обсужден вопрос об образовании зазора между внешним и внутренним радиационными поясами. Рассмотрены особенности адиабатического механизма падения и увеличения потоков релятивистских электронов во время бури, включая бетатронное замедление при падении магнитного поля в экваториальной плоскости и ускорение при возрастании магнитного поля, и полностью адиабатический эффект, обусловленный уходом частиц на большие геоцентрические расстояния при сохранении третьего адиабатического инварианта. Сформулированы основные направления последующих исследований.

Вторая глава посвящена определению положения границы внешнего радиационного пояса относительно аврорального овала. Глава написана с использованием материалов из работ автора [А3, А4, А6]. В главе рассмотрены результаты ранних работ по определению положения границы захвата относительно аврорального овала и причины, по которым задача не была решена на первых этапах космических исследований ^3]. Описаны особенности измерений потоков частиц и плазмы на спутнике Метеор-М № 2, принципы, в соответствии с которыми проводился отбор магнитных бурь для исследования во время работы спутника МЕТЕОР-М № 2, методика определения положения экваториальной границы аврорального овала и внешней границы радиационного пояса, приведены

результаты исследования положения границы захвата энергичных электронов относительно аврорального овала во время ряда магнитных бурь.

В третьей главе рассмотрены вариации наклонов спектров релятивистских электронов вблизи максимума формирующегося в ходе бури внешнего радиационного пояса. Глава написана с использованием материалов из работ автора [А5] и [А6]. В главе описана методика определения роли адиабатических и стохастических механизмов ускорения по данным миссии RBSP/Van Allen probes, особенности работы прибора ECT-REPT, данные которого использовались при анализе вариаций величины потоков и наклонов спектров релятивистских электронов. Проведен подробный анализ вариаций потоков и спектров электронов во время магнитных бурь 19-22 декабря 2015 г., 13-14 октября 2016 г. 20 - 22 января 2016 г. и 31 декабря 2015 г. - 2 января 2016 г. Определены наклоны всех проанализированных спектров. Выделены вариации, которые являются следствием действия адиабатического эффекта, и вариации, связанные с действием неадиабатических эффектов.

В заключении излагаются итоги выполненного исследования, выводы, рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы.

ГЛАВА 1.

Процессы в магнитосфере Земли, приводящие к образованию основных магнитосферных структур и формированию радиационных поясов [A1-A3]

Глава написана с использованием материалов из работ автора [А1-А3].

1.1. Крупномасштабные магнитосферные домены (основные результаты последних исследований)

Решение проблемы формирования внешнего радиационного пояса является частью проблемы формирования крупномасштабных магнитосферных доменов, подробно проанализированной в вышедшей недавно монографии [Magnetosphere in the solar system, 2021]. Был выявлен ряд проблем, не нашедших решение до настоящего времени. Среди таких проблем выделены проецирование наблюдаемых на низких высотах авроральных структур на экваториальную плоскость, конфигурация магнитосферных токовых систем, формирования суббуревых и буревых возмущений и многие другие. Ниже рассмотрены особенности структур магнитосферных доменов, учет которых необходим при решении проблемы формирования внешнего радиационного пояса.

Магнитосфера Земли формируется при обтекании солнечным ветром геомагнитного диполя. В результате образуется полость, заполненная плазмой солнечного ветра и ионосферы Земли. Неоднородное распределение плазмы в магнитосфере приводит к возникновению магнитосферных токовых систем. При скоростях движения плазмы намного меньших звуковой и альвеновской формируются токовые системы, соответствующие условию магнитостатического равновесия. В простейшем случае при изотропии давления, это условие имеет вид [jxB]=Vp, где j - плотность тока, B - магнитное поле, p - давление плазмы. Питч-угловое распределение частиц во внутренних областях магнитосферы является анизотропным и плотность поперечного тока в условиях магнитостатического равновесия имеет вид ji={[BVp±]+(pn- p±)[B(bV)b]}/82, где pn и pi параллельная к магнитному полю и перпендикулярная компоненты давления, b -единичный вектор вдоль магнитного поля. Усредненный градиент давления плазмы на всех магнитных локальных временах до геоцентрического расстояниях до ~3 Re (где Re -радиус Земли) направлен к Земле, что приводит к формированию кольцевого тока западного направления. На геоцентрических расстояниях <3 Re в результате потерь частиц происходит падение давления и кольцевой ток приобретает восточное направление. Но

вклад этого тока в искажение магнитного поля невелик. Возрастание давления плазмы внутри магнитосферы приводит к возрастанию кольцевого тока и появлению Dst/SYM-H вариации магнитного поля. Искажение поля внутри западного кольцевого тока направлено противоположно полю земного диполя. Поэтому Dst/SYM-H вариация имеет отрицательный знак. Dst вариация вычисляется по усреднённым магнитным измерениям 4 станций раз в час. SYM-H имеет минутное разрешение и вычисляется по данным многих станций (Wanliss and Showalter, 2006).

Пока не удается создать модель взаимодействия солнечного ветра с геомагнитным полем, адекватно описывающую наблюдаемые процессы и позволяющая предсказывать магнитосферную активность, хотя работы в данном направлении ведутся давно. Даже предсказание характеристик цикла солнечной активности встречается со значительными трудностями (см., например, [Нусинов, 2008]). Необходимо учитывать многие факторы, включая сезонные вариации геомагнитной активности [Нусинов и др., 2015]. Одной из причин, приводящих к таким трудностям является то, что солнечный ветер является турбулентным (см., например, [Riazantseva et al., 2007; Alexandrova et al., 2008]). Но турбулентность солнечного ветра пока почти не учитывается при анализе магнитосферных процессов. Крупномасштабные возмущения в солнечном ветре могут приводить к повышению геомагнитной активности. Наиболее мощными проявлениями такой активности являются магнитные бури. В работах Ермолаев и др. [2007а.б; 2009, 2010, 2011], Yermolaev and Nikolaeva [2017] произведена классификация структур солнечного ветра, приводящих к возникновению магнитных бурь, определены и выкладываются на сайте https://iki.rssi.ru/pub/omni/catalog/ интервалы времени, в течении которого структура воздействует на магнитосферу Земли и ряд ее параметров. В качестве наиболее геоэффективных структур в солнечном ветре выделялись коротирующие области взаимодействия (corotating interaction regions (CIR)), в которых регистрируется сжатый солнечный ветер на границе быстрого и медленного потоков, межпланетные корональные выбросы массы (interplanetary coronal mass ejection (ICME)), включающие магнитные облака (magnetic clouds (MC)), выбросы (ejecta) и слой области сжатия (compression region sheath) перед обоими типами ICME (SHEMC и SHEEj соответственно) [Yermolaev et al., 2012].

В качестве основных параметров, определяющих магнитосферную динамику обычно рассматриваются скорость, плотность солнечного ветра и 3 компоненты межпланетного магнитного поля (ММП), среди которых выделяется Bz компонента. Результаты длительных наблюдений выделили роль Bz компоненты, так как приход к магнитосфере Bz<0 приводит к возрастанию геомагнитной активности, а Bz<0 в течении более трех часов

вызывает магнитную бурю [Kamide et al., 1997]. Особая роль Bz компоненты связана с тем, что ее направление противоположно направлению магнитного поля внутри магнитосферы в подсолнечной точке, что в теориях, постулирующих вмороженность магнитного поля в плазму, рассматривалось в качестве причины пересоединения межпланетного и земного магнитных полей. В последнее время происходит пересмотр таких представлений, связанный с наблюдениями высокого уровня турбулентных флуктуаций в магнитослое перед магнитопаузой (см., обзор, Rakhmanova et al. [2021]).

Скорость солнечного ветра варьирует относительно слабо, сильно флуктуируют плотность и межпланетное магнитное поле. Характерный пространственный масштаб крупномасштабных турбулентных флуктуаций в солнечном ветре, как правило, превышает поперечный масштаб магнитосферы. Поэтому обычно рассматривается взаимодействие потока солнечного ветра с фиксированными параметрами и ММП с геомагнитным полем. Длина свободного пробега частиц магнитосферы сопоставима с расстоянием от Земли до Солнца. Поэтому ряд важных результатов был получен в приближении идеальной магнитной гидродинамики (проводимость плазмы считалась бесконечно большой). В подавляющем большинстве случаев скорость солнечного ветра превышает звуковую и альвеновскую (редкие случаи, когда нарушается данное условие, рассматриваются отдельно), что приводит к формированию бесстолкновительной ударной волны на расстоянии ~ 14Re. При пересечении ударной волны скорость солнечного ветра падает примерно в два раза и становится дозвуковой, имеет место интенсивный нагрев ионов и возникают интенсивные флуктуации потока и магнитного поля. Область (магнитослой) между ударной волной и собственно магнитосферой заполнена, как правило, турбулентными флуктуациями. Флуктуации возникают как за счет процессов на ударной волне, так и при развитии неустойчивостей в самом магнитослое. Течение плазмы магнитослоя останавливается на поверхности, называемой магнитопаузой. Турбулентность магнитного поля в магнитослое приводит к тому, что магнитное поле может иметь различное направление в разных точках магнитопаузы [Россоленко и др., 2008] при фиксированном направлении магнитного поля в солнечном ветре перед ударной волной. При этом с относительно высокой точностью соблюдается баланс давлений плазмы и магнитного поля на магнитопаузе вблизи подсолнечной точки (см. [Знаткова и др., 2011] и ссылки в данной работе). В дневной области основной вклад в баланс давлений под магнитопаузой вносит земной диполь (плазменный параметр под магнитопаузой ß<<1, где ß=2^p/B2), за магнитопаузой, в основном, плазма магнитослоя, в большом числе случаев с ß>>1. Таким образом, геомагнитная полость обтекается не непосредственно плазмой солнечного ветра, как это предполагается в ряде моделей, а турбулентной плазмой

магнитослоя, характеристики которой сильно отличаются от характеристик солнечного ветра, что пока не учитывается при создании моделей радиационных поясов Земли и определении зависимости параметров этих моделей от параметров солнечного ветра и ММП.

Внутри магнитосферы в высоких широтах на ионосферных высотах по данным радаров и спутниковым наблюдениям возникает крупномасштабное электрическое поле, направленное с утра на вечер при южном ММП, которое проецируется на область хвоста и внешнюю часть кольцевого тока. Усиление поля утро-вечер наблюдается на предварительной фазе суббури. Рассматриваются две возможные причины возникновения поля утро-вечер. В системе отсчета солнечного ветра крупномасштабное электрическое поле в солнечном ветре близко к нулю за счет высокой проводимости плазмы. В системе отсчета Земли, возникает поле [VB] (где V — скорость, В — магнитное поле). В рамках концепции пересоединения магнитных силовых линий магнитосферы с магнитными силовыми линиями солнечного ветра, часть регулярного поля [VB] проникает внутрь магнитосферы, чему противоречит наблюдаемый высокий уровень флуктуаций поля в магнитослое [Antonova et al., 2012; Antonova and Stepanova, 2021]. Более реалистичный подход к образованию поля утро-вечер связан с наблюдаемой внутри магнитосферы системой продольных токов (регистрируемых на авроральных высотах токов вдоль магнитных силовых линий) [Iijima and Potemra, 1976], в которой ближе к полюсу токи втекают из магнитосферы в ионосферу в утренние часы и вытекают в вечерние (токи зоны 1 Ииджимы и Потемры). Поле утро-вечер при этом возникает при замыкании таких токов в полярной ионосфере. Первоначально считалось, что токи зоны 1 формируются в магнитосферных погранслоях в результате действия МГД генератора. Но данная концепция сталкивалась как с теоретическими, так и с экспериментальными трудностями. Действие МГД генератора требует конечной проводимости плазмы, что неприменимо в условиях бесстолкновительной плазмы. Спектры высыпающихся частиц в области продольных токов зоны 1 не соответствуют спектрам частиц в погранслоях [Antonova et al., 2011], что трудно объяснить, используя модели генерации продольных токов в магнитосферных погранслоях.

За последнее время были проведены исследования (см. [A1: Antonova et al., 2018a]), позволившие модифицировать схемы магнитосферных доменов и магнитосферных токовых систем. На Рис. 1.1.1 из данной работы показана уточненная схема основных магнитосферных доменов и токовых систем в магнитосфере. Выделены плазмосфера (plasmasphere), окружающее Землю плазменное кольцо, переходящее в ночные часы в плазменный слой (surrounding the Earth plasma ring + plasma sheet), магнитосферные погранслои (magnetospheric boundary layers). Стрелки указывают направление

магнитосферных токов. К основным токовым системам относятся ток на магнитопаузе, ток в нейтральном слое хвоста магнитосферы и окружающий Землю кольцевой ток. В соответствии с данной схемой, в отличии от традиционной, выделена окружающая Землю плазменная популяция, имеющая форму кольца [Кирпичев и Антонова, 2011; Antonova et al., 2013, 2014]. Характеристики плазмы в кольце соответствуют характеристикам плазменного слоя. Но в отличии от плазменного слоя, токи кольца замыкаются вокруг Земли, формируя высокоширотное продолжение кольцевого тока (cut ring current- CRC). Как будет показано ниже, выделение окружающего Землю плазменного кольца оказалось очень важным для решения проблемы формирования внешнего радиационного пояса, так как было показано, что большая часть аврорального овала проецируется на это кольцо. Согласно всем работам, магнитосферные суббури развиваются в областях проецирующихся на авроральный овал, а магнитосферные суббури согласно [Baker et al., 2013] формируют затравочную популяцию для формирования внешнего радиационного пояса. Согласно Рис. 1.1.1 [A1: Antonova et al., 2018a], токи зоны 1 Ииджимы и Потемры, также как токи зоны 2, расположенной ближе к экватору и имеющей противоположное направление, замыкаются не на погранслои, а на внешнюю часть кольцевого тока. Токи зон 1 и 2 поддерживаются градиентами давления магнитосферной плазмы, а поле утро-вечер возникает при замыкании этих токов в ионосфере, в соответствии с предсказаниями работ Б.А. Тверского (см. "Основы теоретической космофизики"), признанными в 1989 г. открытием (открытие № 369 в реестре госрегистрации).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сотников Никита Вадимович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андронов А.А., Трахтенгерц В.Ю., Кинетическая неустойчивость радиационных поясов Земли, Геомагнетизм и аэрономия, т. 4, с. 181-185, 1964.

2. Акасофу С.-И., Полярные и магнитосферные суббури, М. Мир., 1971, 316 с.

3. Антонова A.E., Шабанский В.П., О движении заряженных частиц в геомагнитном поле, Известия АН СССР, т. 22б № 11, с. 1802-1808, 1968.

4. Антонова Е.Е., Бахарева М.Ф., Ломоносов В.В., Тверской Б.А., Ускорительные механизмы в Космосе, МГУ, 1987, 106 с.

5. АнтоноваЕ.Е., КирпичевИ.П., РязанцеваМ.О., Марьин Б.В., ПулинецМ.С., Знаткова С.С., СтепановаМ.В., Магнитосферная суббуря и дискретные дуги полярного сияния. Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия, т. 6, с. 31-38, 2012.

6. Антонова Е.Е., Воробьев В.Г., Кирпичев И.П., Ягодкина О.И., Сравнение распределения давления плазмы в экваториальной плоскости и на малых высотах в магнитоспокойных условиях, Геомагнетизм и аэрономия, т. 54, № 3, с. 300-303. 2014. doi:10.7868/S001679401403002X

7. Астрофизика космических лучей, под ред. В.Л. Гинзбурга, Наука ФИЗМАТЛИТ, 1984.

8. ВакуловП.В., КоврыгинаЛ.М., МинеевЮ.В., ТверскаяЛ.В., Динамика внешнего пояса энергичных электронов во время умеренной магнитной бури, Геомагнетизм и аэрономия, т.15, № 6, с. 1028-1032, 1975.

9. Вовченко В.В., Антонова Е.Е. Возмущение магнитного поля диполя и генерация токовых систем асимметричным давлением плазмы, Геомагнетизм и аэрономия, т. 54. № 2, с. 176-184. 2014. doi:10.7868/S0016794014020205

10. Гинзбург Е.А., Малышев А.В., Пустоветов В.П., О новом радиационном поясе релятивистских электронов на L=1.9 по данным измерений на ИСЗ Метеор , Изв. РАН, сер. физ., т. 57, № 1, с. 89-92, 1993.

11. Демехов А.Г., Трахтенгерц В.Ю., Райкрофт М., Нанн Д., Ускорение электронов в магнитосфере свистовыми волнами переменной частоты, Геомагнетизм и аэрономия, т. 46, № 6, с. 751-756, 2006.

12. Демехов А.Г., Трахтенгерц В.Ю., Райкрофт М., Нанн Д., Эффективность ускорения электронов в магнитосфере Земли свистовыми волнами, Геомагнетизм и аэрономия, т. 49, № 1, с. 28-33, 2009.

13. Знаткова С.С., Антонова Е.Е., Застенкер Г.Н., Кирпичев И.П., Баланс давлений на магнитопаузе вблизи подсолнечной точки по данным наблюдений спутников проекта THEMIS, Косм. Исслед., т. 49, №1, с. 5-23, 2011.

14. Иванова Т.А., Павлов Н.Н., Рейзман С.Я., Рубинштейн И.А., Сосновец Э.Н., Тверская Л.В., Динамика внешнего радиационного пояса релятивистских электронов в минимуме солнечной активности, Геомагнетизм и аэрономия, т. 40, № 1, с. 13-18, 2000.

15. Ермолаев Ю.И., Ермолаев М.Ю., Лодкина И.Г. Николаева Н.С., Статистическое исследование гелиосферных условий, приводящих к магнитным бурям, Космич. исслед., т. 45, № 1, с. 3-11, 2007.

16. Ермолаев Ю.И., Ермолаев, М.Ю., Лодкина И.Г. Николаева Н.С. Статистическое исследование гелиосферных условий, приводящих к магнитным бурям, 2 часть, Космич. исслед., т. 45, № 6, с. 489-498, 2007.

17. Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю., Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976-2000 гг., Косм. исслед., т. 47, № 2, с. 99-113. 2009.

18. Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Николаева Н.С., Ермолаев М.Ю. Статистическое исследование влияния межпланетных условий на геомагнитные бури. 2. Вариации параметров , Космич. исслед. Т. 48. № 6, С. 3-32. 2010.

19. Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Николаева Н.С., Ермолаев М.Ю. Статистическое исследование влияния межпланетных условий на геомагнитные бури, Космич. исслед. Т. 49. № 1, С. 24-37. 2011.

20. Калегаев В.В., Баринова В.О., Мягкова И.Н., Еремеев В.Е., Парунакян Д.А., Нгуен Д., Баринов О.Г., Эмпирическая модель высокоширотной границы внешнего радиационного пояса Земли на высотах до 1000 км, Косм. исслед., т. 56, № 1, с. 40-46, 2018. doi:10.7868/S0023420618010053

21. Кирпичев И.П., Антонова Е.Е. Распределение давления плазмы в экваториальной плоскости магнитосферы Земли на геоцентрических расстояниях от 6 до 10 Re по данным международного проекта THEMIS, Геомагнетизм и аэрономия, т. 51, № 4, p. 456-461, 2011.

22. Кирпичев И.П., Ягодкина О.И., Воробьев В.Г., Антонова Е.Е., Положение проекций экваториальной и полярной кромок ночного аврорального овала в экваториальной плоскости магнитосферы, Геомагнетизм и аэрономия, т. 56, № 4, с. 437-444, 2016. doi:10.7868/S0016794016040064

23. Козырева О.В., В.А. Пилипенко, М. Энгебретсон, Д.Ю. Климушкин, П.Н. Магер, Соответствие между пространственным распределением мощности УНЧ-волн и границами аврорального овала, Солнечно-земная физика, т. 2, № 2, с. 35-45, 2016. doi: 10.12737/16848

24. Криволуцкий А.А., Репнев А.И., Воздействие космических факторов на озоносферу Земли, М., ГЕОС, 2009, 384 с.

25. Криволуцкий А.А., Репнев А.И. Воздействие космических энергичных частиц на атмосферу Земли (Обзор), Геомагнетизм и аэрономия, т. 52, № 6, с. 723-754. 2012.

26. Криволуцкий А.А., Вьюшкова, М.В. Банин, Глобальная трехмерная численная фотохимическая модель CHARM, ГЕОС, 2021, 134 с.

27. Кропоткин А.П., Вариации потоков электронов в радиационном поясе: Влияние высокоширотных ловушек в дневных каспах, Геомагнетизм и аэрономия, т. 62, № 1, с. 411-417, 2021. doi:10.31857/S0016794021030093

28. Кузнецов С.Н., Тверская Л.В. Радиационные пояса. Глава 3.4, Модели Космоса. Т. 1. Под редакцией М.И. Панасюка. М. Университет. 2007. С. 518-546.

29. Лазутин Л.Л. О структуре возмущенной магнитосферы, Косм. исслед., т. 42, № 5, с. 534-538. 2004.

30. Малыхин А.Ю., Григоренко Е.Е., Кронберг Е.А., Дали П.В., Влияние бетатронного механизма на динамику потоков сверхтепловых электронов во время диполизаций в

геомагнитном хвосте, Геомагнетизм и Аэрономия, том 58, № 6, с. 1-9, 2018, doi: 10.1134/S0016794018060093

31. Нусинов А.А., Исследование долговременных трендов гелиогеофизических факторов методом кумулятивных индексов, Геомагнетизм и аэрономия, т. 48, №4, с. 491-498, 2008. doi:10.1134/S0016793208040075

32. Нусинов А.А., Авдющин С.И., ГинзбургЕ.А., Назаренко А.И., Никитский В.П., Писанко Ю.В., Свидский П.М., Юдкевич И.С., Эффективность регистрации проникающих излучений на спутниках МЕТЕОР, Наука и образование (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (электронный журнал), № 8, с. 12, 2012

33. Нусинов А.А., Руднева Н.М., Гинзбург Е.А., Дремухина Л.А., Сезонные вариации статистических распределений индексов геомагнитной активности Геомагнетизм и аэрономия, т. 55, № 4, с. 511-516, 2015, doi: 10.1134/S0016793215040106

34. Овчинников И.Л., Антонова Е.Е., Турбулентный транспорт магнитосферы Земли: Обзор результатов наблюдений и моделирования, Геомагнетизм и аэрономия, том 57, № 6, с. 706-714, 2017. doi:10.7868/S0016794017060086

35. Павлов Н.Н, Тверская Л.В., Тверской Б.А., Чучков Е.А., Вариации энергичных частиц радиационных поясов во время сильной магнитной бури 24-26 марта 1991 года, Геомагнетизм и аэрономия, т. 33, № 6, с. 41-45, 1993.

36. Реженов Б.В., Воробьев В.Г., Цирс В.Е., Ляцкий В.Б., Первая Т.И., Савин Б.И., Распределение вторгающихся низкоэнергичных электронов в вечерне-предполуночном секторе по данным спутника «Космос-424», Геомагнетизм и аэрономия, т. 13, № 4, с. 521-527, 1975.

37. Россоленко С.С., Антонова Е.Е., Ермолаев Ю.И., Веригин М.И., Кирпичев И.П., Бородкова Н.Л., Турбулентные флуктуации параметров плазмы и магнитного поля в магнитослое: многоспутниковые наблюдения 2 марта 1996 г., Косм. исслед., т. 46, № 5, с. 387-397, 2008.

38. Тверская Л.В., О границе инжекции электронов в магнитосферу Земли, Геомагнетизм и аэрономия, т. 26, № 5, с. 864-865, 1986.

39. Тверская Л.В. Диагностика магнитосферных процессов по данным о релятивистских электронах радиационных поясов, Геомагнетизм и аэрономия, т. 38, № 5, с. 22-32, 1998.

40. Тверская Л.В., Гинзбург Е.А., Иванова Т.А., Павлов Н.Н., Свидский П.М., Особенности динамики внешнего радиационного пояса во время сильной магнитной бури 15 мая 2005 г., Геомагнетизм и аэрономия, т. 47, № 6, с. 737-744, 2007.

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

Тверская Л.В., Марьин Б.В., Тельцов М.В., Иванова Т.А., Высыпания авроральных электронов во время коллапса области захваченной радиации на главной фазе магнитной бури 15 мая 2005 г., Геомагнетизм и аэрономия, т. 49, № 6, с. 786-790, 2009. Тверская Л.В. Диагностика магнитосферы по релятивистским электронам внешнего пояса и проникновению солнечных протонов (обзор), Геомагнетизм и аэрономия. Т. 51. № 1. С. 8-24. 2011. doi:10.1134/S0016793211010142

Тверской Б.А., Захват быстрых частиц из межпланетного пространства, Изв. АН СССР, сер. физ., т. 28, с. 2099-2103, 1964а.

Тверской Б.А., Динамика радиационных поясов Земли. II, Геомагнетизм и аэрономия, т. 4, с. 436-448, 1964б.

Тверской Б.А., Устойчивость радиационных поясов Земли, Геомагнетизм и аэрономия, т. 7, № 2, с. 226-242, 1967.

Тверской Б.А., Динамика радиационных поясов Земли, - М. Наука, 1968, 223 с. Тверской Б.А., Механизм формирования структуры кольцевого тока магнитных бурь, Геомагнетизм и аэрономия, т. 37, № 5, с. 555-559. 1997.

Фельдштейн Я.И., Некоторые проблемы морфологии полярных сияний и магнитных возмущений в высоких широтах, Геомагнетизм и аэрономия, т. 3, № 2, с. 227-239,

1963.

Шабанский В.П., Явления в околоземном пространстве, М., Наука, 1972, 271 с. Чемберлен Дж., Физика полярных сияний и излучения атмосферы. М. Изд. Иностранной литературы, 1963 г., 777 с.

Akasofu S.I., The development of the auroral substorm, Planet. Space Sci., v. 12, p. 273-282,

1964. doi:10.1016/0032-0633(64)90151-5

Akasofu S. I., Polar and magnetospheric substorms. D. Reidel publishing company, Dordrecht-Holland, 1968. (перевод: Акасофу С.-И. Полярные и магнитосферные суббури, М., Мир, 1971, 316 с.)

Alexandrova O., Carbone V., Veltri P., Sorriso-Valvo L., Small-scale energy cascade of the solar wind turbulence, Astrophys. J., v. 674, No 2, p. 1153-1157, 2008. doi10.1086/524056 Albert J.M., Quasi-linear pitch angle diffusion coefficients: Retaining high harmonics, J. Geophys. Res., v.99, No A12, p. 23741-23745, 1994.

Albert J.M., Evaluation of quasi-linear diffusion coefficients for EMIC waves in a multispecies plasma, J. Geophys. Res., v. 108, No A6, 1249, 2003. doi:10.1029/2002JA009792

Antonova E.E., Kirpichev I.P., Ovchinnikov I.L., PulinetsM.S., Znatkova S.S., Orlova K.G., StepanovaM.V., Topology of high-latitude magnetospheric currents. In: Liu, W., Fujimoto,

M. (Eds.), The Dynamic Magnetosphere. Springer Netherlands. IAGA Special Sopron Book Series. 2001-2010. 2011.

57. Antonova E.E., Pulinets M.S., Riazantseva M.O., Znatkova S.S., Kirpichev I.P., Stepanova M.V., Turbulence in the magnetosheath and the problem of plasma penetration inside the magnetosphere, Chapter 18, Exploring the solar wind, ed. M. Lazar, INTECHOPEN.COM, ISBN 978-953-51-0339-4, pp. 417-438, 2012.

58. AntonovaE.E., KirpichevI.P., Vovchenko V.V., StepanovaM.V., RiazantsevaM.O., Pulinets M.S., Ovchinnikov I.L., Znatkova S.S. Characteristics of plasma ring, surrounding the Earth at geocentric distances ~7-10Re, and magnetospheric current systems, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., v. 99, No 7, p. 85-91, 2013. doi:10.1016/j.jastp.2012.08.013

59. Antonova E.E., Stability of the magnetospheric plasma pressure distribution and magnetospheric storms, Adv. Space Res., v. 38, p. 1626-1630, 2006. doi:10.1016/j.asr.2005.05.005

60. Antonova E.E., Myagkova I.M., Stepanova M.V., Riazantseva M.O., Ovchinnikov I.L., MarjinB.V., KaravaevM.V., Local particle traps in the high latitude magnetosphere and the acceleration of relativistic electrons, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., v. 73, p. 1465-1471, 2011. doi:10.1016/j.jastp.2010.11.020

61. Antonova E.E., Kirpichev I.P., Stepanova M.V., Plasma pressure distribution in the surrounding the Earth plasma ring and its role in the magnetospheric dynamics, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., v. 115, p. 32-40, 2014. doi:10.1016/j.jastp.2013.12.005

62. Antonova E.E., Vorobjev V.G., Kirpichev I.P., Yagodkina O.I., Stepanova M.V., Problems with mapping the auroral oval and magnetospheric substorms, Earth, Planets and Space., v. 67, article id. 166, 2015. doi:10.1186/s40623-015-0336-6

63. Antonova E.E., Stepanova M.V. The problem of the acceleration of electrons of the outer radiation belt and magnetospheric substorms, Earth, Planets and Space., v. 67.,article id. 148, 2015. doi:10.1186/s40623 -015-0319-7

64. Antonova E.E., Stepanova M. V. The impact of turbulence on physics of the geomagnetic tail. Front. Astron. Space Sci., 8:622570, 2021. doi: 10.3389/fspas.2021.622570

65. Baker D.N., Blake J.B., Callis L.B., Cummings J.R., Hovestadt D., Kanekal S., Klecker B., Mewaldt R.A., and Zwickl R.D., Relativistic electron acceleration and decay time scales in the inner and outer radiation belts: SAMPEX, Geophys. Res. Lett., v. 21, No 6, p. 409412,1994.

66. Baker D.N., The occurrence of operational anomalies in spacecraft and their relationship to space weather, IEEE Trans. Plasma Sci., v. 28, 2007-2016, 2000.

67. Baker D.N., Elkington S.R., Li X., Wiltberger M.J., Particle acceleration in the inner magnetosphere, The inner magnetosphere: physics and modeling. Geophysical monograph series. Eds. Pulkinen T.I., Tsyganenko N.A., Friedel R.H.W., v. 155. AGU, Washington, p. 73-85, 2005.

68. Baker D.N., Kanekal S.G., Hoxie V.C., Batiste S., Bolton M., Li X., Elkington S.R., Monk S., Reukauf R., Steg S., Westfall J., Belting C., Bolton B., Braun D., Cervelli B., Hubbell K., KienM., Knappmiller S., Wade S., LamprechtB., StevensK., Wallace J., Yehle A., Spence H.E., • Friedel R., The relativistic electron-proton telescope (REPT) instrument on board the radiation belt storm probes (RBSP) spacecraft: characterization of Earth's radiation belt high-energy particle populations, Space Sci. Rev., v. 179, Issue 1-4, p. 337-381, 2013. doi: 10.1007/s1121 4-012-9950-9

69. Baker D.N., Elkington S.R., Erickson P.J., Fennell J.F., Foster J.C., Jaynes A.N., Verronen P.T., Space weather effects in the Earth's radiation belts, Space Sci. Rev., v. 214, Issue 1, article id. 17, 2018. doi:10.1007/s11214-017-0452-7

70. Baker D.N., Kaneka S.G., Vaughn Hoxie V., Xinlin Li X., Jaynes A.N., Hong Zhao H., Elkington S.R., Foster J.C., Selesnick S.R, Ni B., Spence H., Filwett R., The relativistic electron-proton telescope (REPT) investigation: Design, Operational Properties, and Science Highlights, Space Sci. Rev., v. 217, 68 p., 2021. doi:10.1007/s11214-021-00838-3

71. Blake J.B., Gussenhoven M.S., Mullen E.G., Fillius R.W., Identification of an unexpected space radiation hazard, IEEE Trans. Nucl. Sci., v. 39, p. 1761-1765, 1992.

72. Blake J. B., Carranza P. A., Claudepierre S. G., Clemmons J. H., Crain W. R Jr., Dotan Y., et al. The Magnetic Electron Ion Spectrometer (MagEIS) instruments aboard the Radiation Belt Storm Probes (RBSP) spacecraft. Space Science Reviews, v. 179, No 1-4, p. 383-421, 2013. doi:10.1007/s11214-013-9991-8

73. Bortnik J., Thorne R.M., and Inan U.S., Nonlinear interaction of energetic electrons with large amplitude chorus, Geophys. Res. Lett., v. 35, L21102, 2008. doi:10.1029/2008GL035500

74. Boyd A. J., Turner D. L., Reeves G. D., Spence H. E., Baker D. N., & Blake J. B, What causes radiation belt enhancements: A survey of the Van Allen Probes Era, Geophysical Research Letters, v. 45, p. 5253-5259, 2018. doi:10.1029/2018GL077699

75. Brautigam D.H., and Albert J.M., Radial diffusion analysis of outer radiation belt electrons during the October 9, 1990, magnetic storm, J. Geophys. Res., v. 105, p. 291- 309, 2000.

76. Chen, Y., et al., The energization of relativistic electrons in the outer Van Allen radiation belt, Nat. Phys., 3, 614-617, 2007. doi:10.1038/nphys655.

77. Cladis J.B., Acceleration of geomagnetically trapped electrons by variation of ionospheric currents, J. Geophys. Res., v. 71, No 11, 5019-5025, 1966.

78. Elkington S.R., Hudson M.K., Chan A.A., Acceleration of relativistic electrons via drift-resonant interaction with toroidal-mode Pc-5 ULF oscillations, Geophys. Res. Lett., v. 26, p. 3273-3276, 1999.

79. Fälthammar C.G., On the transport of trapped particles in the outer magnetosphere, J. Geophys. Res., v. 70, p. 2503-2512, 1965.

80. Feldstein Y.I., Starkov G.V., The auroral oval and the boundary of closed field lines of geomagnetic field, Planet. Space Sci., v. 18, p. 501-508, 1970. doi:10.1016/0032-0633(70)90127-3

81. Feldstein Y.I., Vorobjev V.G., Zverev V.L., Förster M,. Investigations of the auroral luminosity distribution and the dynamics of discrete auroral forms in a historical retrospective, Hist. Geo Space Sci., v. 5, p. 81-134, 2014. doi:10.5194/hgss-5-81-2014

82. Foster J.C., Erickson P.J., Omura Y., Baker D.N., Kletzing C.A., Claudepierre S.G., Van allen probes observations of prompt MeV radiation belt electron acceleration in nonlinear interactions with VLF chorus, J. Geophys. Res. (Space Phys.), v. 122, No 1, p. 324-339, 2017. doi:10.1002/2016JA023429

83. FrankL.A., Van Allen J.A., Craven J.D., Large diurnal variation of geomagnatically trapped and precipitated electrons observed at low altitudes, J. Geophys. Res., v. 69, c. 3155-3167, 1964. doi:10.1029/JZ069i015p03155

84. Frank L.A., Inward radial diffusion of electrons of greater than 1.6 million electron volts in the outer radiation zone, J. Geophys. Res., v. 70, No 9, p. 3533-3540, 1965.

85. Frank L.A. Relationship of the plasma sheet, ring current, trapping boundary, and plasmapause near the magnetic equator and local midnight, J. Geophys. Res., v. 76, p. 22652274, 1971. doi:10.1029/JA076i010p02265

86. Friedel R.H., Reeves W.G.P., and Obara T., Relativistic electron dynamics in the inner magnetosphere - A review, J. Atmos. Sol. Terr. Phys., v. 64, No 2, p. 265-282, 2002.

87. Fritz T.A., High-latitude outer-zone boundary region for >40-key electrons during geomagnetically quiet periods, J. Geophys. Res., v. 73, p. 7245-7255, 1968. doi:10.1029/JA073i023p072457

88. Fritz T.A., Study of the high-latitude, outer-zone boundary region for >40-kev electrons with satellite Injun 3, J. Geophys. Res., v. 75, p. 5387-5400, 1970. doi :10.1029/JA075i028p05387

89. Fu S.Y., Zong Q.G., Fritz T.A., Pu Z.Y., and Wilken B., Composition signatures in ion injections and its dependence on geomagnetic conditions, J. Geophys. Res., v. 107, No A10, 1299, 2002. doi:10.1029/2001JA002006

90. FuH.S., Cao J.B., Cully C.M., Khotyaintsev Y.V., VaivadsA., Angelopoulos V., ZongQ.-G., Santolik O., Macrnovà E., André M., Liu W. L., Lu H. Y., Zhou M., Huang S. Y., Zhima Z., Whistler-mode waves inside flux pileup region: Structured or unstructured?, J. Geophys. Res. Space Physics, v.119, p. 9089-9100, 2014. doi:10.1002/2014JA020204

91. Garrett H.B., Whittlesey A.C., Spacecraft charging, an update. IEEE Trans. Plasma Sci., v. 28, p. 2017-2028, 2000.

92. Claudepierre S. G., et al., Van Allen Probes observation of localized drift resonance between poloidal mode ultra-low frequency waves and 60 keV electrons, Geophys. Res. Lett., 40, 4491-4497, 2013. doi:10.1002/grl.50901

93. GkioulidouM., Ohtani S., MitchellD.G., UkhorskiyA.Y., Reeves G.D., TurnerD.L, Gjerloev J.W., Nosé M., Koga K., Rodriguez J.V., Lanzerotti L.J., Spatial structure and temporal evolution of energetic particle injections in the inner magnetosphere during the14 July 2013 substorm event, J. Geophys. Res. Space Physics, v. 120, p. 1924-1938, 2015. doi:10.1002/2014JA020872

94. Green J.C., and Kivelson M.G., Relativistic electrons in the outer radiation belt: Differentiating between acceleration mechanisms, J. Geophys. Res., v. 109, No A03213, 2004. doi:10.1029/2003JA010153

95. Hajra R., Tsurutani B.T., Echer E., Gonzalez W.D., Brum C.G.M., Vieira L.E.A., Santolik O., Relativistic electron acceleration during HILDCAA events: are precursor CIR magnetic storms important? Earth Planets Space, v. 67, p. 109, 2015. doi:10.1186/s40623-015-0280-5

96. Horne R.B., Thorne R.M., Potential waves for relativistic electron scattering and stochastic acceleration during magnetic storms, Geophys. Res. Lett., v. 15, p. 3011-3014, 1998. doi:10.1029/98GL01002

97. Horne R.B., and Thorne R.M., Relativistic electron acceleration and precipitation during resonant interactions with whistler-mode chorus, Geophys. Res. Lett., v. 30, No 10, 1527, 2003. doi:10.1029/2003GL016973

98. Horne R.B., Glauert S.A., and Thorne R.M., Resonant diffusion of radiation belt electrons by whistler-mode chorus, Geophys. Res. Lett., v. 30, 1493, 2003. doi:10.1029/2003GL016963

99. Hudson M.K., Elkington S.R., Lyon J.G., Increase in relativistic electron flux in the inner magnetosphere: ULF wave mode structure, Adv. Space Res., v. 25, No. 12, p. 2327-233, 2000.

100. Iijima T., Potemra T.A., The amplitude distribution of field-aligned currents at northern high latitudes observed by Triad, J. Geophys. Res., v. 81, p. 2165-2174, 1976. doi :10.1029/JA081i013p02165

101. Imhof W.L., Mobilia J., Datlowe D.W., Voss H.D., Gaines E.E., Longitude and temporal variations of energetic electron precipitation near the trapping boundary, J. Geophys. Res., v. 95, p. 3829-3839, 1990. doi:10.1029/JA095iA04p03829

102. Imhof W.L., Voss H.D., Mobilia J., Datlowe D.W., Gaines E.E., The precipitation of relativistic electrons near the trapping boundary, J. Geophys. Res., v. 96, p. 619-5629, 1991. doi:10.1029/90JA02343

103. Imhof W.L., Voss H.D., Mobilia J., Datlowe D.W., Gaines E.E., McGlennon J.P., Inan U.S., Relativistic electron microbursts, J. Geophys. Res., v. 97, p. 13829-13837, 1992. doi:10.1029/92JA01138

104. Imhof W.L., Robinson R.M., Nightingale R.W., Gaines E.E., Vondrak R.R., The outer boundary of the Earth's electron radiation belt. Dependence upon L, energy, and equatorial pitch angle, J. Geophys. Res., v. 98, p. 5925-5934, 1993. doi:10.1029/92JA02553

105. Imhof W.L., Chenette D.L., Gaines E.E., Winningham J.D., Characteristics of electrons at the trapping boundary of the radiation belt, J. Geophys. Res., v. 102, p. 95-104, 1997. doi:10.1029/96JA02797

106. Kamide Y., McPherron R.L., Gonzalez W.D., Hamilton D.C., Hudson H.S., Joselyn J.A., Kahler S.W., Lyons L.R., Lundstedt H. and Szuszczewicz E., Magnetic storms: Current understanding and outstanding questions, in Magnetic Storms, Geophys. Monogr. Ser., v. 98, edited by B. T. Tsurutani et al., pp. 1-19, AGU, Washington, D.C., 1997.

107. KanekalS.G., Baker D.N., Blake J.B., Klecker B., Cummin J.R., MewaldtR.A., Mason G.M., Mazur J.E., High-latitude energetic particle boundaries and the polar cap: A statistical study, J. Geophys. Res., v. 103, p. 9367-9372, 1998. doi:10.1029/97JA03669

108. Kanekal S.G., Baker D.N., Blake J.B., Klecker B., Mewaldth R.A., and Mason G.M., Magnetospheric response to magnetic cloud (coronal mass ejection) events: relativistic electron observations from SAMPEX and Polar, J. Geophys. Res., v. 104, No A11, p. 2488524894, 1999.

109. Kennel C.F., andPetscheck H.E., Limit on stably trapped particle fluxes, J. Geophys. Res., v. 71, No 1, p. 1-28, 1966.

110. Kim H-J, Chan A.A. Fully adiabatic changes in storm time relativistic electron fluxes, J. Geophys. Res., v. 102, No A10, p. 22107-22116, 1997. doi:10.1029/97JA018

111. Kim H.-J., Rostoker G., Kamide Y., Radial dependence of relativistic electron fluxes for storm main phase development, J. Geophys. Res., v. 107, No A11, 1378, 2002, doi:10.1029/2001JA007513

112. Kim H.-J., Lyons L., Pinto V., Wang C.-P., Kim K.-C., Revisit of relationship between geosynchronous relativistic electron enhancements and magnetic storms. Geophys. Res. Lett., v. 42, No 15, p. 6155-6161, 2015. doi:10.1002/2015GL06519

113. Klecker B., Energetic particles environment in near Earth's orbit, Advances in Space Research, v. 17, No 2, p. 37-45, 1996.

114. Lazutin L.L., Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Electron radiation belt dynamics during magnetic storms and quiet time, Solar-Terrestial Phys., v. 4. Iss. 1, p. 51-60, 2018. doi:10.12737/stp-41201805

115. Lezniak T.W., and Winckler J.R., Experimental study of magnetospheic motions and the acceleration of energetic electrons during substorms, J. Geophys. Res., v. 75, No 34, p. 70757098, 1970.

116. Li X., Roth I., Temerin I.M., Wygant J.R., Hudson M.K., and Blake J.B., Simulation of the prompt energization and transport of radiation belt particles during the March 24, 1991 SSC, Geophys. Res. Lett., v. 20, No 22, p. 2423-2426, 1993.

117. Li X., Hudson M.K., Blake J.B., Roth I., Temerin I.M., and Wygant J.R., Observation and simulation of the rapid formation of a new electron radiation belt during March 24, 1991 SSC, Workshop on the Earth's Trapped Particle Environment, ed. by G. D. Reeves, AIP Conf. Proc. 383, pp. 109-118, 1996.

118. Livadiotis G., McComas D.J., Understanding kappa distributions: A toolbox for space science and astrophysics, Space Science Reviews, v. 175, p. 183-214, 2013. doi:10.1007/s11214-013-9982-9

119. Liu W.W., Rostoker G., and Baker D.N., Internal acceleration of relativistic electrons by large-amplitude ULF pulsations, J. Geophys. Res., v. 104, p. 17,391-17,407, 1999. doi:10.1029/1999JA900168

120. LopezR.E., SibeckD.G., McEntireR.W., KrimigisS.M. The energetic ion substorm injection boundary, J. Geophys. Res., v. 95, p. 109-117, 1990. doi:10.1029/JA095iA01p00109

121. Lorentzen K.R., Blake J.B., Inan U.S., andBortnik J., Observations of relativistic electron microbursts in association with VLF chorus, J. Geophys. Res., v. 106, No A4, p. 6017 -6028, 2001.

122. Lyons L.R., Thorne R.M., and Kennel C.F., Pitch-angle diffusion of radiation belt electrons within the plasmasphere, J. Geophys. Res., v. 77, p. 3455- 3474, 1972.

123. Lyons, R.L., and D.J. Williams, Quantitative aspects of magnetospheric physics. D Reidel Publ. Co., Dordrecht, Boston, Lancaster, 1982, 231 p. (русский перевод: Лайонс Л., Д. Вильямс, Физика магнитосферы, М. Мир, 1987)

124. Magnetosphere in the solar system, Space Physics and Aeronomy Collection Volume 2, Geophysical Monograph 259, AGU, 2021.

125. Maynard N.C., Burke W.J., Basinska E.M., Erickson G.M., Hughes W. J., Singer H.J., Yahnin A.G., Hardy D.A., andMozer F.S., Dynamics of the inner magnetosphere near times of substorm onsets, J. Geophys. Res., v. 101, p. 7705-7736, 1996. doi:10.1029/95JA03856.

126. McDiarmidI.B., Burrows J.R. Local time asymmetries in the high-latitude boundary of the outer radiation zone for different electron energies, Canadian journal of physics, v. 46, p. 49-57, 1968. doi:10.1139/p68-007

127. McDonald W.H., and WaltM., Distribution function of magnetically confined electrons in a scattering atmosphere, Ann. Phys., v. 15, No 1, 44-48, 1961.

128. McIlwain C.E., Processes Acting Upon Outer Zone Electrons, Radiation Belts: Model and Standard, Geophysical Monograph, pp. 15-26, 1996.

129. Meredith N.P., Horne R.B., Thorne R.M., and Anderson R.R., Favored regions for chorus-driven electron acceleration to relativistic energies in the Earth's outer radiation belt, Geophys. Res. Lett., v. 30, No 16, 1871, 2003. doi:10.1029/ 2003GL017698

130. Meredith N.P., Horne R.B., Glauert S.A., Thorne R.M., Summers D., Albert J.M., and Anderson R.R., Energetic outer zone electron loss timescales during low geomagnetic activity, J. Geophys. Res., v. 111, No A05212, 2006. doi:10.1029/2005JA011516

131. Meredith N.P., Horne R.B., Glauert S.A., and Anderson R.R., Slot region electron loss timescales due to plasmaspheric hiss and lightning generated whistlers, J. Geophys. Res., v. 112, No A08214, 2007. doi:10.1029/2007JA012413

132. Mironova I.A., Aplin K.L., Frank A., Bazilevskaya G.A., Harrison R.G., Krivolutsky A.A., NicollK.A., Rozanov E,V., Turunen Esa, Usoskin I.G., Energetic Particle Influence on the Earth's Atmosphere, Space Science Reviews, v. 194, Issue 1-4, pp. 1-96, 2015. doi:10.1007/s11214-015-0185-4

133. Moya P.S, Pinto V.A, SibeckD.G, Kanekal S.G., Baker D.N., On the effect of geomagnetic storms on relativistic electrons in the outer radiation belt: Van Allen Probes observations, J. Geophys. Res., v. 122, No 11, p. 11,100-11,108, 2017. doi:10.1002/2017JA024735

134. Nakada N.P., and Mead G.D., Diffusion of protons in the outer radiation belt, J. Geophys. Res., v. 70, No 10, p. 3529-3536, 1965.

135. Nakamura R., Kamei K., Kamide Y., Baker D.N., Blake J.B., andLooper M.J., SAMPEX observations of storm-associated electron flux variations in the outer radiation belt, J. Geophys. Res., v.103, No A11, p. 26261-26269, 1998.

136. Ni B., Thorne R.M., Shprits Y.Y., Orlova K.G., and Meredith N.P., Chorus-driven resonant scattering of diffuse auroral electrons in nondipolar magnetic fields, J. Geophys. Res., v. 116, No A06225, 2011. doi:10.1029/2011JA016453

137. Ni B., Huang H., Zhang W., Gu X., Zhao H., Li X., et al., Parametric sensitivity of the formation of reversed electron energy spectrum caused by plasmaspheric hiss. Geophysical Research Letters, 46, 4134-4143, 2019. doi:10.1029/2019GL082032

138. NoseM., K. Keika, C. A. Kletzing, H. E. Spence, C. W. Smith, R. J. MacDowall, G. D. Reeves, B. A. Larsen, and D. G. Mitchell, Van Allen Probes observations of magnetic field depolarization and its associated O+ flux variations in the inner magnetosphere at L < 6.6, J. Geophys. Res. Space Physics, v.121, p. 7572-7589, 2016. doi:10.1002/2016JA022549

139. O'Brien T.P., Lorentzen K.R., Mann I.R., Meredith N.P., Blake J.B., Fennell J.F., Looper M.D., Milling D K., and Anderson R.R., Energization of relativistic electrons in the presence of ULF power and MeV microbursts: Evidence for dual ULF and VLF acceleration, J. Geophys. Res., v. 108, No A8, 1329, 2003. doi:10.1029/2002JA009784

140. Omura Y., Furuya N., Summers D., Relativistic turning acceleration of resonant electrons by coherent whistler mode waves in a dipole magnetic field, J. Geophys. Res., v. 112, No A06236, 2007. doi:10.1029/2006JA012243

141. Onsager T.G., Rostoker G., Reeves H.-J., Obara G.D., Singer H.J., and Smithtro C., Radiation belt electron flux dropouts: Local time, radial, and particle-energy dependence, J. Geophys. Res., v. 107, No A11, 1382, 2002, doi:10.1029/2001JA000187

142. Orlova, K.G., and Shprits Y.Y., Dependence of pitch-angle scattering rates and loss timescales on the magnetic field model, Geophys. Res. Lett., v. 37, L05105, 2010. doi:10.1029/2009GL041639

143. Orlova, K.G., and Shprits Y.Y., On the bounce-averaging of scattering rates and the calculation of bounce period, Phys. Plasmas, v. 18, 092904, 2011, doi:10.1063/1.3638137

144. Pan Q., Ashour-Abdalla M., El-Alaoui M., Walker R.J., and Goldstein M.L., Adiabatic acceleration of suprathermal electrons associated with dipolarization fronts, J. Geophys. Res., v. 117, A12224, 2012. doi:10.1029/2012JA018156

145. Parker E.N., Geomagnetic fluctuations and the form of the outer zone of the Van Allen radiation belt, J. Geophys. Res., v. 65, No 10, p. 3117-3126, 1960.

146. Paulikas G.A., and Blake J.B., Modulation of trapped energetic electrons at 6.6 Re by the direction of the interplanetary magnetic field, Geophys. Res. Lett., v. 3, No 5, 277-280, 1976.

147. Pilipenko V., N. Yagova, N. Romanova, J. Allen, Statistical relationships between satellite anomalies at geostationary orbit and high-energy particles , Adv. Space Res., Vol. 37, № 6, p. 1192-1205, 2006.

148. Pilipenko V.A., Klimushkin D.Yu., Mager P.N., Engebretson M.J., and Kozyreva O.V., Generation of resonant Alfvén waves in the auroral oval, Ann. Geophys., v. 34, p. 241-248, 2016. doi:10.5194/angeo-34-241 -2016

149. Pinto V.A., Kim H.-J., Lyons L.R., Bortnik J, Interplanetary parameters leading to relativistic electron enhancement and persistent depletion events at geosynchronous orbit and potential for prediction, J. Geophys. Res. (Space Phys.), v. 123, No 2, p.1134-1145, 2018. doi:10.1002/2017JA024902

150. Pinto V.A., Bortnik J., Moya P.S., Lyons L.R., Sibeck D.G., Kanekal S.G., Spence H.E., Baker D.N., Radial response of outer radiation belt relativistic electrons during enhancement events at geostationary orbit, J. Geophys. Res. (Space Phys.), v. 125, No 5, e2019JA027660, 2020. doi:10.1029/2019JA027660

151. Rakhmanova L., Riazantseva M. and Zastenker G., Plasma and Magnetic Field Turbulence in the Earth's Magnetosheath at Ion Scales. Front. Astron. Space Sci. 7:616635, 2021. doi:10.3389/fspas.2020.616635

152. Reeves G. D., Relativistic electrons and magnetic storms: 1992-1995, Geophys. Res. Lett., v. 25, p. 1817-1820, 1998. doi:10.1029/98GL01398

153. Reeves G.D., McAdams K.L., Friedel R.H.W., O'Brien T.P., Acceleration and loss of relativistic electrons during geomagnetic storms, Geophys. Res. Lett., v. 30, No 10, 2003. doi:10.1029/2002GL016513

154. Reeves G.D., Spence E., Henderson M.G., Morley S.K., Friedel R.H.W., Funsten H.O., Baker D.N., KanekalS.G., Blake J.B., Fennell J.F., Claudepierre S.G., Thorne R.M., Turner D.L., Kletzing C.A., Kurth W.S., Larsen B.A., Niehof J.T. Electron acceleration in the heart of the Van Allen radiation belts. Science 341:991, 2013. doi:10.1126/scien ce.12377 43

155. Riazantseva M.O., Khabarova O.V., Zastenker G.N., Richardson J.D., Sharp boundaries of the solar wind plasma structures and their relationship to the solar wind turbulence, Adv. Space Res., v. 40, p. 1802-1806, 2007. doi:10.1016/j.asr.2007.05.004

156. RiazantsevaM.O., MyagkovaI.N., KaravaevM. V., AntonovaE.E., OvchinnikovI.L., Marjin B.V., SavelievM.A., Feigin V.M., StepanovaM.V., Enhanced energetic electron fluxes at the region of the auroral oval during quiet geomagnetic conditions November 2009, Advances in Space Research, v. 50, p. 623-631, 2012. doi:10.1016/j.asr.2012.05.015

157. Ripoll J.-F., Claudepierre S.G., Ukhorskiy S.Y., Chris Colpitts, Xinlin Li, Joe Fenne, Chris Crabtree, Particle dynamics in the Earth's radiation belts: Review of current research and

open questions, J. Geophys. Res. Space Phys., v. 125, Art. No. e2019-JA026735. 2019. doi: 10.1029/2019JA026735

158. Rostoker, G., Skopke, S., Baker, D.N. Relativistic electrons in the magnetosphere. Geophys. Res. Lett. 25, 3701-3704, 1998.

159. Roth, I., Temerin, M., Hudson, M.K. Resonant enhancement of relativistic electron fluxes during geomagnetically active periods, Ann. Geophys., v.17, p. 631-638, 1999.

160. Runov A., Angelopoulos V., Gabrielse C., Liu J., Turner D. L., & Zhou X. Z, Average thermodynamic and spectral properties of plasma in and around dipolarizing flux bundles. Journal of Geophysical Research: Space Physics, v. 120, p. 4369-4383, 2015. doi:10.1002/2015JA021166

161. Santolik O., Pickett J.S., Gurnett D.A., Menietti J.D., Tsurutani B.T., and Verkhoglyadova O., Survey of Poynting flux of whistler mode chorus in the outer zone, J. Geophys. Res., v. 115, A00F13, 2010. doi:10.1029/2009J

162. Sergeev V.A., ShukhtinaM.A., RasinkangasR., Korth A., Reeves G.D., SingerH.J., Thomsen M.F., and Vagina L.I., Event study of deep energetic particle injections during substorm, J. Geophys. Res., v. 103, p. 9217-9234, 1998. doi:10.1029/97JA03686

163. SchulzM., andLanzerottiL.J., Particle Diffusion in the Radiation Belts, Phys. Chem. Space, v. 7, Springer-Verlag, New York, 1974.

164. Shklyar D.R. and Matsumoto H., Oblique whistler-mode waves in the inhomogeneous magnetospheric plasma: resonant interactions with energetic charged particles, Surveys in Geophysics, 30, 55-104, 2009. doi:10.1007/s10712-009-9061-7

165. Shklyar D.R., A theory of interaction between relativistic electrons and magnetospherically reflected whistlers. Journal of Geophysical Research: Space Physics, v. 126, e2020JA028799, 2021. doi:10.1029/2020JA028799

166. Simms L.E., Engebretson M.J., Pilipenko V., Reeves G.D., and Clilverd M., Empirical predictive models of daily relativistic electron flux at geostationary orbit: Multiple regression analysis, J. Geophys. Res. Space Physics, v. 121, p. 3181-3197, 2016. doi:10.1002/2016JA02241

167. Skoug R. M., Thomsen M. F., Henderson M. G., Funsten H. O., Reeves G. D., Pollock C. J., Jahn J.-M., McComas D. J., Mitchell D. G., Brandt P. C., Sande B. R., Clauer C. R., Singer H. J., Tail-dominated storm main phase: 31 March 2001, J. Geophys. Res., v. 108, No A6, 1259, 2003. doi:10.1029/2002JA009705

168. Spanswick E., Reeves G.D., Donovan E., Friedel R.H.W., Injection region propagation outside of geosynchronous orbit, J. Geophys. Res., v. 115, A11214, 2010. doi:10.1029/2009JA015066

169. Spence H.E., Reeves G.D, Baker D.N., Blake J.B., et al., Science goals and overview of the radiation belt storm probes (RBSP) energetic particle, composition, and thermal plasma (ECT) suite on NASA's Van Allen Probes mission, Space Sci. Rev., v. 179, p. 311-336, 2013. doi:10.1007/s11214-013-0007-5

170. Stepanova M., Antonova E.E., Paredes-Davis D., Ovchinnikov I.L., Yermolaev Y.I. Spatial variation of eddy-diffusion coefficients in the turbulent plasma sheet during substorms, Ann. Geophysicae. V. 27, No 4, p. 1407-1411, p. 2009. doi:10.5194/angeo-27-1407-2009

171. Stepanova M., Pinto V., Valdivia J.A., Antonova E.E. Spatial distribution of the eddy diffusion coefficients in the plasma sheet during quiet time and substorms from THEMIS satellite data, J. Geophys. Res., v. 116, No 5. A00I24, 2011. doi:10.1029/2010JA015887

172. Stepanova M., Pinto V.A., Antonova E.E., Adiabatic and non-adiabatic evolution of relativistic electrons in the heart of the outer radiation belt during the 1 June 2013 geomagnetic storm, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, v. 212, 105479, 2021 doi:10.1016/j.jastp.2020.105479

173. Summers D., Thorne R.M., Xiao F., Relativistic theory of wave-particle resonant diffusion with application to electron acceleration in the magnetosphere, J. Geophys. Res., v. 103. Issue A9, p. 20487-20500. 1998.

174. Summers D., and Ma C., A model for generating relativistic electrons in the Earth's inner magnetosphere based on gyroresonant wave-particle interactions, J. Geophys. Res., v. 105, p. 2625-2639, 2000. doi:10.1029/1999JA900444

175. Summers D., and Thorne R.M., Relativistic electron pitch angle scattering by electromagnetic ion cyclotron waves during geomagnetic storms, J. Geophys. Res.,v. 108, No A4, 1143, 2003. doi:10.1029/2002JA009489

176. Thorne R.M. and Kennel C.F., Relativistic electron precipitation during magnetic storm main phase, J. Geophys. Res., v. 76, p. 4446 - 4453, 1971.

177. Thorne R M., Energetic radiation belt electron precipitation: A natural depletion mechanism for stratospheric ozone, Science, v. 195, p. 287- 289. 1977.

178. Thorne R.M., O'Brien T.P., Shprits Y.Y., Summers D., and Horne R.B., Timescale for MeV electron microburst loss during geomagnetic storms, J. Geophys. Res., v. 110, A09202, 2005. doi:10.1029/2004JA010882

179. Trakhtengerts V.Y., Rycroft M.J., Nunn D., Demekhov A.G., Cyclotron acceleration of radiation belt electrons by whistlers, J. Geophys. Res., v. 108, 1138, 2003. doi:10.1029/2002JA009559

180. Tsyganenko N. A., and Sitnov M.I., Modeling the dynamics of the inner magnetosphere during strong geomagnetic storms, J. Geophys. Res., v. 110, No A3, 2005. doi:10.1029/2004JA010798

181. Turner D.L., Angelopoulos V., Li W., Hartinger M.D., Usanova M., Mann I.R., Bortnik J., Shprits Y., On the storm-time evolution of relativistic electron phase space density in Earth's outer radiation belt, J. Geophys. Res., v. 118, p. 2196-2212, 2013. doi:10.1002/jgra.50151

182. Tverskaya L.V., Dynamics of energetic electrons in the radiation belts, Geophysical Monograph 97. AGU. P. 183-186. 1996.

183. TverskayaL.V., GinzburgE.A., PavlovN.N., SvidskyP.M., Injection of relativistic electrons during the giant SSC and greatest magnetic storm of the space era, Adv. Space Res., v. 31, No 4, p. 1033-1038, 2003a.

184. Tverskaya L.V., Pavlov N.N., Blake J.B., Selesnick R.S., Fennell J.F., Predicting the L-position of the storm-injected relativistic electron belt, Adv. Space Res., v. 31. No 4, p. 1039-1044. 2003b.

185. Tverskaya L.V., Ivanova T.A., Pavlov N.N., Reizman S.Ya., Rubinstein I.A., Sosnovets E.N., Vedenkin N.N. Storm- time formation of a relativistic electron belt and some relevant phenomena in other magnetospheric plasma domains, Adv. Space Res., v. 36, p. 2392-2400, 2005.

186. TverskoyB.A., The Earth's radiation belt theory, Proc. of 9th ICRC, London, V. 1, pp. 546547, 1965.

187. Tverskoy B.A., Main mechanisms in the formation of the Earth's radiation belts, Rev. Geophys., v. 7, No 1-2, p. 219-221, 1969.

188. Van Allen J.A., and Lin W.C., Outer radiation belt and solar proton observations with Explorer VII during March-April 1960, J. Geophys. Res., 65(9), 2998-3007, 1960.

189. Vernov S.N., Gorchakov E.V., Kuznetsov S.N., Logachev Yu.I., Sosnovets E.N., Stolpovsky V.G. Particle fluxes in the outer geomagnetic field, Rev. Geophys. Space., v. 7, p. 257-280, 1969. doi:10.1029/RG007i001p00257

190. Vorobjev V.G., Yagodkina, O.I., Empirical model of auroral precipitation power during substorms. J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., v. 70, p. 654-662, 2008. doi:10.1016/j.jastp.2007.08.046

191. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Y.V., Auroral Precipitation Model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., v. 102, p. 157-171. 2013. doi:10.1016/j.jastp.2013.05.007

192. Vovchenko V.V., AntonovaE.E., StepanovaM., Magnetic holes observed in the ring current region near the equatorial plane, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., v. 177, p. 141-147, 2018. doi:10.1016/j.jastp.2017.08.024

193. Wanliss J. A., Showalter K. M., High-resolution global storm index: Dst versus SYM-H, J. Geophys. Res., 111, A02202, 2006. doi:10.1029/2005JA011034

194. WestH.I., BuckR.M., andDavidson G.T., The dynamics of energetic electrons in the Earth's outer radiation belt during 1968 as observed by the Lavrence National Laboratory's spectrometer on OGO-5, J. Geophys. Res., v/ 86, No 4, p. 2111-2142, 1981.

195. WilliamsD.J., 27-day periodicity in outer zone trapped electron intensities, J. Geophys. Res., v.71, No 4, p. 1815-1821, 1966.

196. WilliamsD.J., ArensI.F., andLanzerottiL.T., Observations of trapped electrons at low and high altitudes, J. Geophys. Res., v. 73, No 09, p. 5673-5684, 1968.

197. Yahnin A.G., Sergeev V.A., Gvozdevsky B.B., Vennerstrum S., Magnetospheric source region of discrete auroras inferred from their relationship with isotropy boundaries of energetic particles, Ann. Geophys., v.15, p. 943-958, 1997.

198. Yermolaev Y.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., and Yermolaev M.Y., Geoeffectiveness and efficiency of CIR, sheath, and ICME in generation of magnetic storms, J. Geophys. Res., v. 117, A00L07, 2012. doi:10.1029/2011JA017139

199. Yermolaev Y.I., Nikolaeva N.S., Catalog of large - scale solar wind phenomena during 19762016, VarSITI Newsletter, v. 14, p. 6-7, 2017. https://researchgate.net/publication/ 318239148

200. Xu W., Marshall R.A., Tyss0y H.N., Fang X., A generalized method for calculating atmospheric ionization by energetic electron precipitation. Journal of Geophysical Research: Space Physics, v. 125, e2020JA028482, 2020. doi:10.1029/2020JA028482

201. Zhao H., Baker D.N., Li X., Jaynes A.N., and Kanekal S.G., The effects of geomagnetic storms and solar wind conditions on the ultrarelativistic electron flux enhancements, J. Geophys. Res.,v. 124, No 3, p. 948-1965, 2019, doi:10.1029/2018JA02625

202. Zhao H., Ni B., Li X., Baker D. N., Johnston W. R, Zhang W., et al., Plasmaspheric hiss waves generate a reversed energy spectrum of radiation belt electrons. Nature Physics, v. 15, No 4, p. 367-372, 2019. https://doi.org/10.1038/s41567-018-0391-6

Приложение

№ Канал 2 МэВ Канал 2.25 МэВ Канал 2.85 МэВ Канал 3.6 МэВ Канал 4.5 МэВ Наклон спектра у (среднее) Наклон спектра у (медиана)

Главная фаза 7 110291 41347 12027 1180 59 9.2 9.1

8 44973 23853 11787 2613 350 6.0 5.9

9 28731 10440 3410 600 19 9.0 8.0

10 9447 4175 1681 200 19 7.6 8.0

Фаза восстановления 12 439347 81932 8470 365 44 11.7 11.5

13 1113610 267296 42226 2112 135 11.3 12.2

14 2771130 816176 178635 20172 1616 9.4 9.9

15 7254790 2355350 772832 137045 23704 7.4 7.6

16 7180300 2397620 861810 161055 27001 7.2 7.6

17 7254550 2251470 755315 137698 19370 7.7 8.0

18 9022260 3179740 1203110 290957 57413 6.6 6.7

19 6783590 2264170 755785 132320 20362 7.5 7.9

20 5582130 1946880 692981 129547 21965 7.1 7.6

21 7034510 2483600 992404 227891 47394 6.5 6.7

22 7310130 2655720 1040370 247205 50236 6.5 6.6

Табл. 1. Буря 19 - 22 декабря 2015. Для каждого пролета спутника представлено значение потока электронов в см'2 с'1 стер'1 МэВ'1 для разных каналов детектора ЕСТ-ИЕРТ (для значения ЕЕБипри питч-угле в 90°). Дополнительно приведен параметр наклона спектра у в двух вариантах: среднем и медиане.

№ Канал 2 МэВ Канал 2.25 МэВ Канал 2.85 МэВ Канал 3.6 МэВ Канал 4.5 МэВ Наклон спектра у (среднее) Наклон спектра у (медиана)

Главная фаза 2 1213580 718531 374627 116840 31898 4.5 4.7

3 649767 351239 148050 39784 6559 5.6 5.4

4 271306 127402 50778 9649 1063 6.8 6.8

5 390320 94574 21756 2238 238 9.5 9.9

Фаза восстановления 6 1539050 390318 72389 6640 428 10.3 10.9

7 1552050 435551 90250 8357 750 9.6 10.5

8 2698160 790440 200863 24496 2877 8.7 9.3

9 6126220 1950010 631866 115245 19684 7.4 7.6

10 7165310 2285670 802856 162523 28808 7.2 7.3

Табл. 2. Буря 13 - 14 октября 2016. Обозначения те же, что в Табл. 1.

№ Канал 2 МэВ Канал 2.25 МэВ Канал 2.85 МэВ Канал 3.6 МэВ Канал 4.5 МэВ Наклон спектра у (среднее) Наклон спектра у (медиана)

Главная фаза 3 1634130 728931 274521 58384 10004 6.4 6.7

4 1075170 470313 142695 20209 3024 7.2 7.7

5 790739 348048 119805 16829 2097 7.3 7.7

6 653511 276989 75803 9680 1019 7.9 8.0

Фаза восстановления 7 541570 156890 35757 3436 284 9.5 10.3

8 1361580 401281 91969 10885 1099 9.0 9.7

9 3149510 940402 256115 39424 6013 8.1 8.2

10 3218110 995715 273818 41960 6386 8.0 8.2

11 7458320 2361360 787373 173151 35517 7.0 6.8

12 7839660 2589130 875381 177213 37666 6.9 6.9

Табл. 3. Буря 31 декабря 2015 - 2 января 2016. Обозначения те же, что в Табл. 1.

№ Канал 2 МэВ Канал 2.25 МэВ Канал 2.85 МэВ Канал 3.6 МэВ Канал 4.5 МэВ Наклон спектра у (среднее) Наклон спектра у (медиана)

Главная фаза 5 376822 185265 65116 12139 2213 6.3 6.6

6 66579 22194 5016 401 19 10.0 10.1

7 33761 12249 2804 360 19 9.2 8.7

Фаза восстановления 8 139903 22442 1951 83 10 12.2 11.9

9 216434 45800 3824 128 19 11.7 11.8

10 173825 29650 2850 126 19 11.7 11.6

11 387357 81727 9799 619 43 11.5 11.9

12 474843 107600 13672 717 22 12.4 12.6

13 459292 87763 9908 574 21 12.6 13.1

Табл. 4. Буря 20 - 22 января 2016. Обозначения те же, что в Табл. 1.