Использование низковысотных спутниковых измерений для исследования магнитосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.03, кандидат физико-математических наук Дубягин, Степан Владимирович

• Дубягин, Степан Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Дубягин, Степан Владимирович

Введение

1 Плазменный слой - обзор работ

1.1 Введение.

1.2 Особенности движения частиц.

1.3 Ионный состав и спектры в плазменном слое.

1.4 Сведения об анизотропии давления в плазменном слое

1.5 Баланс сил в стационарных ситуациях.

1.6 О возможности расчета давления по моделям магнитного поля.

1.7 Возможные варианты равновесия при неизотропном давлении

1.8 Постановка задачи.

2 Метод использования низковысотных спутниковых измерений при исследовании магнитосферы

2.1 Введение.

2.2 Статистический анализ анизотропии давления.

2.3 Оценка соотношения между давлением в разных частях силовой трубки в условиях анизотропии.

2.4 Оценка вклада анизотропной части тензора давления в баланс сил.

2.5 Методика сопоставления давления над ионосферой и в экваториальной части силовой трубки.

2.6 Тест 1: Сопоставление давления на силовой линии изотропной границы 100 кэВ электронов.

2.7 Тест 2: Сопоставление распределения давления над ионосферой с распределением, рассчитанным из уточненных моделей.

2.8 Тест 3: Сопоставление зависимости протонного давления на низких высотах и в плазменном слое от динамического давления солнечного ветра.

2.9 Анализ результатов

3 Апробация метода восстановления параметров плазмы в плазменном слое по данным низковысотных спутников

3.1 Введение.

3.2 Локализация источников дискретных авроральных дуг в плазменном слое.

3.3 Локализация очага аврорального брейкапа изолированной суббури.

3.4 Исследование магнитосферы в условиях экстремально низкой плотности солнечного ветра.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование низковысотных спутниковых измерений для исследования магнитосферы»

В настоящей работе предложен и обоснован метод дистанционного зондирования плазменного слоя по данным низковысотных спутников, а также представлено несколько приложений этого метода к решению конкретных задач физики магнитосферы.

Актуальность проблемы. Электронное оборудование, установленное на космических аппаратах, испытывает вредное воздействие высокоэнергичных частиц и эффектов электрической перезарядки. Общая тенденция к уменьшению размеров полупроводниковых устройств делает их более уязвимыми для космической радиации. Часто дорогостоящие телекоммуникационные и навигационные спутники выходят из строя именно во время сильных магнитосферных возмущений, в т.ч., так называемых магнитных бурь. Их вредоносное воздействие распространяется не только на космические аппараты, но и на некоторые наземные технологические объекты, такие как мощные трансформаторы электростанций, телекоммуникационные и силовые кабели. Поэтому мировое сообщество заинтересованно в создании системы прогнозирования и контроля "космической погоды". Однако, сильные возмущения подобно лавинам и землетрясениям носят катастрофический характер, и их прогноз невозможен без регулярной диагностики параметров плазмы и магнитного поля в магнитосфере.

По современным представлениям, базирующимся на богатом экспериментальном материале, взаимодействие магнитосферы с солнечным ветром приводит к следующим явлениям: При южном направлении межпланетного магнитного поля часть энергии из солнечного ветра проникает внутрь магнитосферы. Там она может диссипировать в квазистационарном, либо импульсном режиме. Во втором случае энергия накапливается в виде магнитной энергии экваториального токового слоя и затем происходит ее взрывное высвобождение — суббуря. Точные причины, по которым энергия преобразуется в том или ином режиме, до сих пор не известны. Еще сложнее предугадать момент начала суббури, так как для этого необходимо знать, какой тип неустойчивости приводит к этому явлению и каковы "критические условия" в магнитосфере, при которых данная неустойчивость начинает развиваться. На основе имеющегося материала получить ответы на эти вопросы пока не удается. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется как теоретическим, так и экспериментальным исследованиям плазменного слоя.

Плазменный слой — протяженная приэкваториальная область ночной магнитосферы (6 - ~ 200 Re), содержащая горячую плотную плазму и ограниченная замкнутыми силовыми линиями магнитного поля, пересекающими поверхность Земли на широтах 60 - 70° в зоне аврорально-го овала. Вытянутую магнитную конфигурацию обеспечивает интенсивный токовый слой, сконцентрированный в приэкваториальной области, где магнитное давление мало по сравнению с плазменным. Такое соотношение делает эту систему чрезвычайно динамичной и подверженной различным неустойчивостям. По современным представлениям, именно в области плазменного слоя развиваются неустойчивости, приводящие к пересоединению магнитных силовых линий и взрывному высвобождению магнитной энергии во время суббури. Однако, плазменный слой — сложный объект и включает в себя области, характеризующиеся совершенно разными физическими условиями. Поэтому, для получения информации об истинном сценарии развития суббури и, тем более, о конкретном типе неустойчивости, ответственном за ее начало, необходима более точная локализация спускового механизма.

Теоретическое моделирование в данной области затруднено, так как плазма является бесстолкновительной и характерные масштабы задачи таковы, что существенную роль начинают играть сложные кинетические эффекты, для полного учета которых требуется знание траекторий движения всех заряженных частиц. Экспериментальное изучение и моделирование плазменного слоя также затруднено в силу огромных размеров и нестационарности исследуемой области. Магнитосферные спутники с высоким апогеем немногочисленны и обеспечивают такие измерения от случая к случаю. Еще одним недостатком прямой диагностики является невозможность отделения временных вариаций от пространственных и, следовательно, невозможность определения градиентов измеряемых величин. В то же самое время частицы плазменного слоя, имеющие малые питч-углы, двигаясь вдоль силовой линии, высыпаются в ионосферу, вследствие чего большинство процессов в плазменном слое отображаются в область аврорального овала, что, в принципе, позволяет получать информацию о состоянии плазменного слоя на основе низковысотных измерений потоков высыпающихся частиц. Использование таких измерений имеет серьезные преимущества по сравнению с прямыми измерениями в плазменном слое. Во-первых, аппараты с низкими орбитами дешевле и уже сейчас функционирует значительное количество таких спутников. Во-вторых, благодаря короткому орбитальному периоду 100 мин.), такие аппараты пересекают низковысотную проекцию плазменного слоя всего за пару минут по много раз за сутки, позволяя получить пространственное распределение измеряемых параметров и прослеживать его эволюцию во времени.

Очевидно, для осуществления подобного зондирования необходимо знать соотношение между параметрами плазмы в экваториальной и околоионосферной частях магнитной силовой линии. В стационарном случае, при условии изотропии функции распределения частиц, величина давления, температура и плотность должны оставаться постоянными вдоль силовой трубки и, следовательно, при таких условиях, распределение давления на малой высоте представляет собой проекцию вдоль силовых линий распределения в плазменном слое. Прямые измерения во внутренней магнитосфере (г < 6 Re) показывают явно анизотропные функции распределения [54, 25], но там, где существует сильный излом силовых линий, т. е. в области токового слоя, частицы должны рассеиваться по питч-углам и можно ожидать изотропию распределений [83]. Определение областей пространства, где высока степень изотропии основной части горячей плазмы, является необходимым шагом при развитии вышеописанного метода зондирования плазменного слоя.

Давление плазмы — очень важный параметр. Конфигурация плазменного слоя определяется равновесием силы Ампера (Fa = jxB) и градиента теплового давления, и, следовательно, распределение давления косвенным образом несет в себе информацию о магнитной конфигурации и плотности токов. Модели магнитного поля, создававшиеся ранее, в большинстве своем были основаны только на измерениях магнитного поля и, таким образом, не являются самосогласованными с плазмой. Использование же низковысотных оценок давления в качестве входных параметров моделей позволит не только повысить точность моделирования, но и, в силу доступности низковысотных данных, облегчит построение моделей плазменного слоя для конкретных событий и состояний магнитосферы.

На основании предыдущих исследований известно, что давление в разных частях плазменного слоя отличается более, чем на порядок величины, что делает низковысотные измерения информативными даже в случае некоторой неточности. Однако, реальная магнитосфера далека от стационарности, и функции распределения, в общем, нельзя считать совершенно изотропными. К тому же, форма спектра высыпающихся частиц может быть искажена продольным электростатическим ускорением. Влияние этих факторов очень трудно учесть, и это одна из причин, по которой огромное количество низковысотных данных практически не использовалось для целей зондирования. Второй причиной является неопределенность магнитной конфигурации, знание которой необходимо для проектирования низковысотных измерений в плазменный слой. Окончательный ответ на вопрос о возможности такого зондирования может быть получен только на основе всестороннего экспериментального исследования.

Цель настоящей работы — развитие, обоснование и применение метода использования низковысотных измерений для исследования плазменного слоя. В частности, в задачу работы входит: определить, насколько отличаются величины давления в околоионосферных и экваториальных частях силовой трубки, выяснить, в какой области плазменного слоя целесообразно использовать приближение изотропии давления, а так же определить, возможно ли использовать низковысотные измерения давления в качестве входного параметра при построении моделей магнитного поля.

На защиту выносятся:

1. Результаты статистического исследования анизотропии тензора давления, а также сравнения величины давления на малых высотах и в плазменном слое и предложенный на их основе метод использования низковысотных измерений давления ионов для исследования магнитосферы.

2. Результаты определения местонахождения областей генерации дискретных дуг в плазменном слое, и, как частный случай, подтверждение возможности генерации аврорального брейкапа во внутренней магнитосфере на расстоянии г ~ 8 Re

3. Определение параметров плазмы в плазменном слое и характера авроральных высыпаний в случае ранее неисследованных ситуаций с экстремально низкой плотностью солнечного ветра.

Научная новизна.

1. Впервые предложен и экспериментально обоснован метод определения распределения давления в плазменном слое на основе низковысотных данных.

2. Впервые предложен новый метод оценки плотности тока в магнитосфере на основе низковысотных наблюдений.

3. Исследование степени анизотропии функций распределения в плазменном слое впервые проведено с высоким разрешением и на большой статистике. (Результаты предыдущих работ на эту тему, вследствие малой точности использовавшихся спектрометров, остаются на уровне оценок. На основе данных более современных спутников статистические исследования проводились лишь во внутренней магнитосфере г < 8.8 Re, тогда как анализ анизотропии в средней части хвоста был сфокусирован на исследовании отдельных событий.)

4. С использованием развитого метода были получены следующие новые результаты: a) Достоверно установлено, что авроральный брейк-ап может зарождаться в ближней магнитосфере, на расстоянии г ~ 8 Re-В предыдущих работах на эту тему выводы делались на основе проектирования силовых линий усредненных моделей магнитного поля, которые построены без учета особенностей предварительной фазы суббури и могут значительно отличаться от реальной конфигурации. b) Впервые определены параметры плазмы в плазменном слое для случая экстремально низкой плотности солнечного ветра. Показано, что структура плазменного слоя не претерпела принципиальных изменений.

Практическая ценность. Метод дистанционного зондирования магнитосферы может быть использован при исследованиях плазменного слоя и магнитосферно-ионосферных связей, при построении моделей магнитосферы и, в перспективе, может найти применение в системе прогноза космической погоды.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задачи, отборе и обработке экспериментального материала, расчетах по моделям магнитного поля и анализе результатов. Все изложенные в диссертации результаты получены автором самостоятельно или на равных правах с соавторами.

Апробация работы. Результаты исследований, представленных в работе, докладывались на международных конференциях: 8th Scientific Assembly IAGA (Uppsala, Sweden, August 4-15, 1997) ; 21й ежегодный семинар "Физика авроральных явлений" (Апатиты, Россия, 1998) ; 23й ежегодный семинар "Физика авроральных явлений" (Апатиты, Россия, 2000) ; International Conference on Substorms - 5 (Санкт-Петербург, Россия, 16-20 мая 2000) ; Conference on Space Storms and Space Weather Hazards (Hersonissos, Crete, June 19-29, 2000) ; 24й ежегодный семинар "Физика авроральных явлений" (Апатиты, Россия, 2001) ; COSPAR Colloquium "Plasma processes in the near-Earth space: Interball and beyond", (Sofia, Bulgaria, February 5-10, 2002) ; 26й ежегодный семинар "Физика авроральных явлений" (Апатиты, Россия, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре статьи в рецензируемых научных журналах и одна статья в сборнике трудов научных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, 3 приложений и списка литературы из 93 наименований, содержит 128 страниц машинописного текста, включая 25 рисунков и 7 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Физика Солнца», Дубягин, Степан Владимирович

Основные результаты, полученные в работе

1. Статистическое исследование анизотропии протонного давления в плазменном слое на основе измерений тензора температур протонов спутником AMPTE/IRM показало, что в области 8-17 Re изотропность давления является хорошим приближением. В частности, в ~ 80% случаев, отклонение от совершенной изотропии (Т\\/Т± = 1) находится в пределах ± 10 %. При такой степени анизотропии, для максвелловской функции распределения ожидается не более чем ~ 20 % различия между величинами перпендикулярной составляющей тензора давления протонов в экваториальной и ионосферной частях силовой трубки.

2. Сравнение измерений протонного давления на высоте ~ 850 км (спутники серии NOAA) с давлением в экваториальной части той же силовой трубки, полученным интегрированием силы Ампера по уточненным моделям магнитного поля, а также ряд других тестов показали, что в области г ~ 9-20 Re'. a) В большинстве случаев, давление на выбранной силовой трубке над ионосферой соответствует давлению в плазменном слое с точностью до ~ 15%. b) Расчет давления по моделям магнитного поля в предположении изотропного давления может быть использован для построения моделей, согласованных с распределением плазмы. Использование низковысотных измерений давления в качестве входного параметра модели повышает точность модели и, что особенно важно, осуществляемого с ее помощью магнитосферно-ионосферного проектирования.

3. Предложен метод оценки плотности тока в плазменном слое на основе низковысотных измерений распределения давления протонов в окрестности электронной изотропной границы. Показано, что зависимость плотности тока от положения электронной изотропной границы, определенная экспериментально, согласуется с такой же зависимостью, рассчитанной по модели Цыганенко 96.

4. Оценки протонного давления в окрестности авроральных дуг на ночной стороне аврорального овала по данным спутника FAST были использованы для определения области местонахождения их источника в плазменном слое. По совокупности признаков (величина давления, изотропные границы, положение по отношению к диффузным высыпаниям) было установлено, что источники дискретных дуг, в общем, могут находиться в различных областях плазменного слоя и, в частности, было найдено несколько дуг, которые проектируются в ближнюю область магнитосферы, где давление > 1 нПа.

5. Представлено детальное исследование изолированной суббури, случившейся 28/01/2000, когда низковысотный спутник пролетел над наиболее экваториальной дугой в момент ее первоначального уяр-чения, и его измерения сопровождались обширными наземными наблюдениями. На основе анализа всех данных показано, что: (а) Для этой суббури процесс, ответственный за авроральный брейкап, развивался в ближней магнитосфере при г ~ 8 Re- (б) Давление в области зарождения брейкапа было ~ 2 нПа и имело сильный направленный к Земле градиент.

6. На основе низковысотных измерений на ночной стороне овала была исследована магнитосфера в период экстремально низкой плотности солнечного ветра. Найдено, что общий характер протонных высыпаний принципиально не отличался от высыпаний в обычных условиях. Протонная изотропная граница определялась отчетливо. Величины плотности в плазменном слое вблизи протонной изотропной границы доходили до > 0.5 см-3, температура до ~1-4 кэВ и давление 1-0.3 нПа — было больше динамического давления солнечного ветра.

Заключение

В данной работе развит метод использования характеристик, измеряемых спутниками над ионосферой, таких как протонное давление и изотропные границы, для моделирования магнитосферы и исследования связей авроральных объектов с плазменным слоем. Основной упор сделан на проверку предположения об изотропности функции распределения протонов в плазменном слое. В этом случае давление температура и плотность должны оставаться постоянными вдоль силовой трубки и распределение давление на низкой высоте непосредственно связано с распределением давления в экваториальной части плазменного слоя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Дубягин, Степан Владимирович, 2003 год

1. Акасофу С.И., Чепмен С. Солнечно-земная физика. - М.: Мир, 1975, т. 2.

2. Дубягин С.В., Кубышкипа М.В., Сергеев В.А. О возможности оценки давления плазмы и плотности тока в плазменном слое по данным низковысотных спутников. Космические исследования, 1998, Т. 36, С. 355-358.

3. Сергеев В.А., Мальков М.В. О диагностики магнитной конфигурации плазменного слоя по измерениям энергичных электронов над ионосферой. Геомагнетизм и аэрономия, 1988, Т. 28, С. 649-654.

4. Старков Г.В., Пудовкин М.И. Вихревое электрическое поле в хвосте магнитосферы во время предварительной фазы суббури. -Геомагнетизм и аэрономия, 2002, Т. 42, С. 608-612.

5. Akasofu S.-I. The dynamical morphology of the auroral polaris. J. Geophys. Res., 1963, V. 68, pp. 1667-1672.

6. Akasofu S.-I. The development of the auroral substorm. Planet. Space. Sci., 1964, V. 12, pp. 273-282.

7. Angelopoulos V., Baumjohann W., Kennel C.F., Coroniti F.V., Kivelson M.G., Pellat R., Walker R.J., Liihr H., Paschmann G. Burstly bulk flows in the inner central plasma sheet. J. Geophys. Res., 1992, V. 97, pp. 4027-4039.

8. Antonova E.E. and Tverskoy B.A. On the nature of inverted-V electron precipitation band and Harang discontinuity in the eveningsector of auroral ionosphere. Geomagn. Aeron., Engl. Transl., 1975, V. 15(1), pp. 105-111.

9. Ashour-Abdalla M., Zelenyi L.M., Peroomian V., Richard R.L. Consequences of magnetotail ion dynamics. J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 14891-14916.

10. Baumjohann W., Paschmann G., Cattell C.A. Average plasma properties in the central plasma sheet. J. Geophys. Res., 1989, V. 94, pp. 6597-6606.

11. Baumjohann W., Paschmann G., Ltihr H. Characteristics of highspeed ion flows in the plasma sheet. J. Geophys. Res., 1990, V. 95, pp. 3801-3809.

12. Baumjohann W. The near-Earth plasma sheet: An AMPTE/IRM perspective. Space Sci. Rev., 1993, V. 64, pp. 141-148.

13. Birn J., Hesse M., Haerendel G., Baumjohann W., Shiokawa K. Flow braking and the substorm current wedge. J. Geophys. Res., 1999, V. 104, pp. 19895-19903.

14. Borovsky J.E. Aurural arc thicknesses as predicted by various theories. J. Geophys. Res., 1993, V. 98, pp. 6101-6138.

15. Borovsky J.E., Thomsen M.F., Elphic R.C. The driving of the plasma sheet by the solar wind. J. Geophys. Res., 1998, V. 103, pp. 1761717639.

16. Biichner J., and Zeleniy L.M. Regular and chaotic charged particle motion in magnetotaillike field reversals 1. basic theory of trapped motion. J. Geophys. Res., 1989, V. 94, pp. 11821-11842.

17. Carlson, C.W. et al, The electron and ion plasma experiment for FAST. Space Sci. Rev., 2000, V. 98, pp. 33-49.

18. Christon S.P., Williams D.J., Mitchell D.G., Huang C.Y., Frank L.A. Spectral Characteristics of Plasma Sheet Ion and Electron Populations

19. During Undisturbed Geomagnetic Conditions. J. Geophys. Res., 1989, V. 94, pp. 13409-13424.

20. Christon S.P., Williams D.J., Mitchell D.G., Huang C.Y., Frank L.A. Spectral Characteristics of Plasma Sheet Ion and Electron Populations During Disturbed Geomagnetic Conditions. J. Geophys. Res., 1991, V. 96, pp. 1-22.

21. Daglis I.A., Livi S., Sarris E.T., Wilken B. Energy density of ionospheric and solar wind origin ions in the near-Earth magnetotail during substorm. J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 5691-5703.

22. Delcourt D.C., Sauvaud J.-A., R.F. Martin Jr., Moore Т.Е. On the nonadiabatic precipitation of ions from the near-Earth plasma sheet. -J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 17409-17418.

23. Delcourt D.C., Belmont G., Sauvaud J.-A., Moore Т.Е., Martin R.F. Centrifugally driven phase bunching and related current sheet structure in the near-Earth magnetotail. J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 19839-19847.

24. Delcourt D. C. and Belmont G. Ion dynamics at the earthward termination of the magnetotail current sheet. J. Geophys. Res., 1998, V. 103, pp. 4605-4613.

25. Delcourt D. C. and R. F. Martin Jr. Pitch angle scattering near energy resonances in the geomagnetic tail. J. Geophys. Res., 1999, V. 104, pp. 383-394.

26. De Michelis P., Daglis I.A., Consolini G. An average image of the proton plasma pressure and of current system in the equatorial plane derived from AMPTE/CCE-CHEM measurements. J. Geophys. Res., 1999, V. 104, pp. 28615-28624.

27. Dubyagin S.V., Kubyshkina M.V., Sergeev V.A., Yahnin A.G. Plasma sheet location of the nightside equatorward arcs. Proceedings of the 5th International Conference on Substorms, 2000, pp. 287-290.

28. Dubyagin S.V., Sergeev V.A., Kubyshkina M.V. On the remote sensing of plasma sheet from low-altitude spacecraft. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys, 2002, V. 64, pp. 567-572.

29. Dubyagin S.V., Sergeev V.A., Carlson C.W., Marple S.R., Pulkkinen T.I., Yahnin A.G. Evidence of near-Earth breakup location. -Geophys. Res. Lett., 2003, V. 30, NO. 6, 1282, 10.1029/2002GL016569.

30. Elphinstone R.D., Murphree J.S., Cogger L.L. What is a global auroral substorm. Reviews of Geophysics, 1996, V. 34, pp. 169-232.

31. Evans, D.S. Precipitating electron fluxes formed by a magnetic field aligned potential difference. J. Geophys. Res., 1974, V. 79, pp. 28532858.

32. Fairfield D.H., Lepping R.P., Hones E. W., Вате S.J., Asbridge J.R. Simultaneous measurements of magnetotail dynamics by IMP spacecraft. J. Geophys. Res., 1981, V. 86, pp. 1396-1414.

33. Fairfield D.H. and Scudder J.D. Polar rain: Solar coronal electrons in the Earth's magnetosphere. J. Geophys. Res., 1985, V. 90, pp. 4055-4061.

34. Fairfield D.H., Jones J. Variability of the tail lobe field strength. -J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 7785-7791.

35. Fairfield D.H., Cairns I.H., Desch M.D., Szabo A., Lazarus A.J., Aellig M.R. The location of the low Mach number bow shocks at the Earth. J. Geophys. Res., 2001, V. 106, pp. 25361-25376.

36. Feldstein Y.I. and Elphinstone R.D. Aurorae and the large-scale structure of the magnetosphere. J. Geomag. Geoelectr., 1992, V. 44, pp. 1159-1174.

37. Galperin Y.I. and Feldstein Y.I. Auroral luminosity and its relationship to the magnetospheric plasma domains. Auroral physics, Eds. C.-I. Meng, M.J. Rycroft, L.A. Frank, Cambridge University Press, Cambridge, 1991, pp. 207-222.

38. Garrett H.B. Review of Quantitative Models of the 0-to 100-keV Near-Earth Plasma. Review of Geophysics and Space Physics, 1979, V. 17, pp. 397-417.

39. Hesse M., Birn J. Three-dimensional magnetotail equilibria by numerical relaxation techniques. J. Geophys. Res., 1993, V. 98, pp. 3973-3982.

40. Hill V.J., Evans D.S., Sauer H.H. TIROS/NOAA satellites space environment monitor archive tape documentation. NOAA Technical Memorandum ERL SEL-71. 1985.

41. Huang C. Y., Frank L.A. A statistical survey of the plasma sheet. -J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 83-95.

42. Ieda A., Fairfield D.H., Mukai Т., Saito Y., Kokubun S., Liou K., Meng C.-I., Parks G.K., Brittanacher M.J. Plasmoid ejection and auroral brightenings. J. Geophys. Res., 2001, V. 106, pp. 3845-3857.

43. Kaufmann R.L., Larson D.J., Kontodinas I.D., Ball B.M. Force balance and substorm effects in the magnetotail. J. Geophys. Res., 1997, V. 102, pp. 22141-22154.

44. Kaufmann R.L., Kontodinas I.D., Ball B.M., Larson D.J. Nonguiding center motion and substorm effects in the magnetotail. -J. Geophys. Res., 1997, V. 102, pp. 22155-22168.

45. Kennel, C.F. The Kiruna conjecture: The strong version, Substorms 1, ESA SP-335, 1992, pp. 599-601.

46. Kistler L.M., Mobius E., Baumjohan W., Paschmann G., Hamilton D. C. Pressure changes in the plasma sheet during substorm injection. J. Geophys. Res., 1992, V. 97, pp. 2973-2983.

47. Kubyshkina M.V., Sergeev V.A., Pulkkinen T.I. Hybrid Input Algorithm: An event-oriented magnetospheric model. J. Geophys. Res., 1999, V. 104, pp. 24977-24993.

48. Kubyshkina M.V., Sergeev V.A., Dubyagin S.V., S. Wing, P.T. Newell, W. Baumjohann, A.T.Y. Lui. Constructing the magnetospheric model including pressure measurements. J. Geophys. Res., 2002, V. 107, NO. A6, 10.1029/2001JA900167.

49. Larson D.J., Kaufmann R.L. Structure of the magnetotail current sheet. J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 21447-21461.

50. Lennartson W., Shelley E.G. Survey of 0.1- to 16-keV/e plasma sheet ion composition. J. Geophys. Res., 1986, V. 91, pp. 3061-3076.

51. Lopez R.E. On the relative importance of magnetospheric and ionospheric processes during substorm onsetand expansion: A case study. in Substorm 1, Eur. Space Agency Spec. Publ., Holland, 1992.

52. Lui A.T.Y., Lopez R.E., Anderson B.J., Takahashi K., Zanetti L.J., McEntire R.W., Potemra T.A., Klumpar D.M., Greene E.M., Strangeway R. Current disruption in the near-Earth neutral sheet region. J. Geophys. Res., 1992, V. 97, pp. 1461-1480.

53. Lui A.T.Y., Hamilton D.C. Radial profiles of quiet time magnetospheric parameters. J. Geophys. Res., 1992, V. 97, pp. 1932519332.

54. Lui A.T.Y., Spence H.E., Stern D.P. Empirical modeling of the quiet time nightside magnetosphere. J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 151— 157.

55. Lui A.T.Y. Current disruption in the Earth's magnetosphere: Observations and models. J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 1306713088.

56. Maggs J.E. and Davis T.N. Measurements of the thicknesses of auroral structures. Planet. Space Sci., 1968, V. 16, pp. 205-212.

57. McPherron R.L., Russel C.T., Aubry M.P. Satellite studies of the magnetospheric substorm on August 15,1968, phenomenological model for substorms. J. Geophys. Res., 1973, V. 78, pp. 3131-3149.

58. Nakamura M., Paschmann G.} Baumjohann W., Sckopke N. Ion Distribution and Flows Near the Neutral Sheet. J. Geophys. Res., 1991, V. 96, pp. 5631-5649.

59. Newell P.Т., Feldstein Y.I., Galperin Y.I., Meng C.-I. Morphology of nightside precipitation. J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 1073710748.

60. Newell P. Т., Sergeev V.A., Bikkuzina G.R., Wing S. Characterizing the state of the magnetosphere: Testing the ion precipitation maxima latitude (b2i) and the ion isotropic boundary. J. Geophys. Res., 1998, V. 103, pp. 4739-4745.

61. Ohtani, S.-I. Substorm trigger processes in the magnetotail: recent observations and outstanding issues. Space Sci. Rev. 2001, V. 95, pp. 347-353.

62. Pashman G., Loidl H., Obermayer P., Ertl M., Laborenz R., Sckopke N., Baumjohann W., Carlson C.W., Curtis D.W. The plasma instrument for AMPTE/IRM ISEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1985, GE-23, pp. 262-266.

63. Raeder J., McPherron R.L., Frank L.A., Kokubun S., Lu G., Mukai Т., Paterson W.R., Sigwarth J.B., Singer H.J., Slavin J.A. Global simulation of the geospace environment modeling substorm challenge event. J. Geophys. Res., 2001, V. 106, pp. 381-395.

64. Rich F.J., Vasyliunas V.M., Wolf R.A. On the balance of stresses in the plasma sheet. J. Geophys. Res., 1972, V. 77, pp. 4670-4676.

65. Sergeev V.A., Malkov M.V., Mursula K. Testing the Isotropic Boundary Algorithm Method to Evaluate the Magnetic Field Configuration in the Tail. J. Geophys. Res., 1993, V. 98, pp. 76097620.

66. Sergeev V.A., Pulkkinen T.I., Pellinen R.J., Tsyganenko N.A. Hybrid state of the tail magnetic configuration during steady convection events. J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 23571-23582.

67. Sergeev V.A. and Gvozdevsky B.B. MT-index a possible new index to characterize the magnetic configuration of the magnetotail. - Ann. Geophysicae, 1995, V. 13, pp. 1093-1103.

68. Sergeev V.A., Pellinen R.J., Pulkkinen T.I. Steady magnetospheric convection: a review of recent results. Space Sci. Rev., 1996. V. 75, pp. 551-604.

69. Sergeev V.A., Pulkkinen Т.I., Pellinen R.J. Coupled-mode scenario for the magnetospheric dynamics. J. Geophys. Res., 1996, V. 101, pp. 13047-13065.

70. Sergeev V.A. Ionospheric signatures of magnetospheric particle acceleration in substorm — How to decode them?. Procidings on International Conference on Substorms ICS-6, NASA, Univ. of Wash., Seattle, 2002.

71. Slinker S.P., Fedder J.A., Ruohoniemi J.M., Lyon J.G. Global MHD simulation of the magnetosphere for November 24, 1996. J. Geophys. Res., 2001, V. 106, pp. 361-380.

72. Spence H.E., Kivelson M.G., Walker R.J. Static magnetic field models consistent with nearly isotropic plasma pressure. Geophys. Res. Lett., 1987, V. 14, pp. 872-875.

73. Spence H.E., Kivelson M.G., Walker R.J. McComas J. Magnetospheric plasma pressures in the midnight meridian. J. Geophys. Res., 1989, V. 94, pp. 5264-5272.

74. Stepanova M.V., Antonova E.E., Bosqued J.M., Kovrazhkin R.A., Aubel K.R. Asymmetry of auroral electron precipitation and its relationship to the substorm expansion phase onset. J. Geophys. Res., 2002, V. 107, NO. A7, 10.1029/2001JA003503.

75. Stenbaek-Nielsen H.G., Hallinan T.J., Osborne D.L., Kimball J., Charston C., McFadden J., Delory G., Temerin M., Cerlson C. W. Aircraft observations conjugate to FAST auroral arc thicknesses. -Geophys. Res. Lett., 1998, V. 25, pp. 2073-2076.

76. Stiles G.S., Hones E.W., Вате S.J., Asbridge J.R. Plasma sheet pressure anisotropics. J. Geophys. Res., 1978, V. 83, pp. 3166-3172.

77. Tsyganenko N.A. Pitch angle scattering of energetic particles in the current sheet of the magnetospheric tail and stationary distribution function. Planet. Space Sci., 1982, V. 30, pp. 433-439.

78. Tsyganenko N.A. Global quantitative models of the geomagnetic field in the cislunar magnetosphere for different disturbance levels. Planet. Space Sci., 1987, V. 35, pp. 1347-1358.

79. Tsyganenko N.A. A magnetospheric magnetic field model with a warped tail current sheet. Planet. Space Sci., 1989, V. 37, pp. 5-20.

80. Tsyganenko N.A. Modeling the Earths magnetospheric magnetic confined within a realistic magnetopause. J. Geophys. Res., 1995, V. 100, pp. 5599-5612.

81. Tsyganenko N.A. and Mukai T. Tail plasma sheet models derived from Geotail particle data. J. Geophys. Res., 2003, V. 108, NO. A3, 1136, 10.1029/2002JA009707.

82. Usmanov A.V., Goldstein M.L., Farrel W.M. A view of the inner heliosphere during the May 10-11, 1999 low density anomaly. J. Res. Lett., 2000, V. 27, pp. 3765-3768.

83. Vasyliunas V.M. A survey of low-energy electrons in the evening sector of the magnetosphere with OGO 1 and OGO 3. J. Geophys. Res., 1968, V. 73, pp. 2839-2884.

84. Wing S., Newell P. T. Central Plasma Sheet Ion Properties as inferred from Ionospheric Observation. J. Geophys. Res., 1998, V. 103, pp. 6785-7802.

85. Wing S. and Newell P.T. Quiet time plasma sheet ion pressure contribution to the Birkelend Currents. J. Geophys. Res., 2000, V. 105, pp. 7793-7802.

86. Yahnin A., et al, Features of steady magnetospheric convection. J. Geophys. Res., 1994, V. 99, pp. 4039-4051.

87. Yahnin A.G., Sergeev V.A., Gvozdevsky B.B., Vennerstrom S. Magnetospheric source region of discrete auroras inferred from their relationship with isotropic boundaries of energetic particles. Ann. Geophysicae, 1997, V. 15, pp. 943-958.