Correlation between Pi 2 at nightside geosynchronous orbit and auroral modulation

Abstract

Studies on the relationship between the onset of substorm expansion phase and the ground Pi 2 pulsation are important. The field disturbances which are produced in the midnight sector of the magnetosphere are associated with ULF (Ultra Low Frequency) waves excited at the substorm onset. Therefore, it is suggested that the observed fluctuations of the particle flux at the geosynchronous orbit can be explained by the field-aligned plasma motion, and the periodicity of these fluctuations is associated with the field line oscillations generated by the ULF waves. Based on this observational evidence, an expression for the field-aligned plasma motion was derived from the momentum and continuity equations. Previous data about the behavior of the plasma particles with respect to their acceleration was interpreted using this expression. From the data analysis, it can be concluded that low-energy particles run away from the equatorial plane in the magnetosphere, while high-energy particles are concentrated on the equatorial plane in the magnetosphere.

サブストーム膨張期の開始と地上Pi2脈動の関連についての研究は重要である。磁気圏の真夜中領域に起きた磁気擾乱はサブストームの開始時に励起されたULF(Ultra Low Frequency)波と関連する。したがって、対地球同期軌道での粒子流束のゆらぎは磁場配向したプラズマ運動で説明できると考えられる。また、このゆらぎの周期性はULF波によって発生した磁場線の振動に関連づけられる。この観測事実に基づいて、磁場配向したプラズマ運動の方向の表式を運動量方程式と連続の式から導いた。この表式を用いて、サブストームの開始時におけるプラズマ粒子の加速性についての挙動を、既存の観測データについて説明した。このことから、低エネルギー粒子は磁気圏赤道面から遠ざかるが、高エネルギー粒子は磁気圏赤道面に集中すると結論した。