Three-dimensional propagation characteristics of Pi 2 pulsations in the magnetosphere, as observed by simultaneous ground multipoint observations

Abstract

In order to clarify the source region and propagation mechanism of Pi 2 in the magnetosphere, characteristics of Pi 2 magnetic energy observed at the CPMN (Circum-Pan Pacific Magnetometer Network) stations are investigated. Magnetic energy of Pi 2 perturbation is defined as (Delta H)(exp 2) + (Delta D)(exp 2). The times when the amplitude of magnetic energy becomes maximum and the ratio of the maximum amplitude were compared among the stations. Main results were as follows: (1) in the auroral region, the Pi 2 wave energy shows the maximum at the pre-midnight meridian, and the eastward and westward propagations are recognized in the dawn and dusk sector, respectively; (2) at higher latitude in the auroral region (Kotel'nyy:phi = 69.64 deg), Pi 2 wave energy become the maximum earlier than at lower latitude stations (Tixie: phi = 65.67 deg, Kotzebue: phi = 64.52 deg, Chokurdahk: phi = 64.67 deg). In order to explain observational results, the propagation time of Pi 2 was estimated using realistic plasma density and magnetic field models in the magnetosphere. From observational results and model estimation, the most probable region of Pi 2 energy source is deduced around 9R(sub E) and 22.5 MLT (Magnetic Local Time) on the equatorial plane in the nightside magnetotail.

磁気圏内におけるPi2の発生源および伝搬機構を明らかにするために、CPMN(環太平洋地磁気ネットワークグループ)基地で観測されたPi2磁気エネルギーの特性を調べた。Pi2摂動の磁気エネルギーは、(ΔH)(exp 2)+(ΔD)(exp 2)で定義される。磁気エネルギーの振幅が最大になる時間および最大振幅の比を各局で比較した。主な結果は次の通りである。(1)オーロラ領域では、Pi2波エネルギーは、午前零時前の子午線上で極大を示し、東側および西側への伝搬は、それぞれ明け方および夕方の部分で観測された。(2)オーロラ領域のより高緯度の地点(コテルニー:φ=69.94度)では、Pi2波エネルギーは、低緯度にある基地(ティキシー:φ=65.67度、コッツェビュ:φ=64.52度、チョクルダーク:φ=64.67度)よりも早く極大になった。観測結果を説明するために、Pi2の伝搬時間を磁気圏の実際のプラズマ密度と磁場のモデルを用いて見積もった。観測結果ならびにモデルによる見積から、Pi2のエネルギー源の可能性が最も高いのは、夜側の磁力圏尾部の赤道面上の9R(sub e)および22.5MLT(磁気地方時)付近にしぼられた。