Where is the current disruption set up?

Abstract

At the onset of ground Pi 2 pulsations observed at the dip-equator, magnetic field changes are often detected at nightside geosynchronous orbit. Using magnetic field data from the geosynchronous satellite GOES 5, the dynamic field changes in the nightside magnetosphere were examined. The field perturbations occurred in the midnight sector of the magnetosphere was divided into two modes: poloidal mode and toroidal mode. The differential equations describing the poloidal and toroidal modes were obtained from momentum equation and Maxwell's equation. The equation of poloidal mode indicates that the temporal and spatial development of the poloidal mode depends on total pressure and field line curvature. That of toroidal mode indicates that the toroidal mode depends on total pressure alone, the fact indicating it does not depend on a slow magnetosonic wave but depends on a fast magnetosonic wave. With reference to a substorm expansion onset, magnetic field data of H component of the dipole coordinates (V, D, H) at Huancayo which is in the same meridian of GOES 5 were analyzed and selected 56 Pi 2 events by both band pass filter and visual inspection. The 41 of these events were also identified by both band pass filter and visual inspection. It was found that these 41 events may be roughly divided into following two types of the initial change of the field perturbations: (1) H component decrease and V component increase; and (2) H component increase and V component increase. Of the 41 magnetic field perturbation events, 27 percent of them were recognized as type (2), 68 percent as type (1), and 5 percent were neither type (1) nor type (2). From this observed fact, it may be concluded that the current disruption which radiates magnetosonic waves occurs more frequently inside the geosynchronous altitude (6.6 R(sub E)) at substorm onset. With magnetic field data obtained from ISEE (International Sun-Earth Explorer)-1 (11.3 R(sub E)) and ISEE-2 (12.8 R(sub E)), Jacquey et al. (1993) suggested that the disruption starts at 6 to 9 R(sub E) and propagates down the tail with a velocity of the order of 150 to 250 km/s over tens of earth radii during the substorm expansion phase.

伏角赤道で観測される地上でのPi2脈動開始時に、夜側静止軌道で磁場変化がしばしば検出される。静止衛星GOES5で測定された磁場データを使って、夜側磁気圏における動的磁場変化を調べた。磁気圏真夜中部で生じる磁場擾乱を、ポロイダルモードとトロイダルモードに分けて記述した。ポロイダルモードとトロイダルモードを記述する微分方程式を、運動量の式とマクスウェル方程式から導出した。このポロイダルモードの方程式は、ポロイダルモードの時間発展と空間発展が全圧と磁力線の曲率に依存することを表している。トロイダルモードでは全圧力だけに依存し、磁気音波の遅い波に依存することなく、早い波に依存することを表している。サブストーム爆発開始に関して、GOES5と同じ子午線内にあるHuancayoでの双極座標(V、D、H)のH成分磁場データを解析し、帯域フィルタと肉眼検査の両方で56のPi2事象を選定した。そのうち41の事象については、帯域フィルタと肉眼検査でも同定した。これらの41事象は、磁場擾乱の初期変化に関し、およそ次の2つの型に分けられる。(1)H成分は減少し、V成分は増加する。(2)H成分は増加し、V成分も増加する。この41の磁場擾乱事象のうち、27%は(2)の型、68%は(1)の型であり、5%は(1)の型でも(2)の型でもない。この観測事実から、磁気音波を放出する電流欠落は、サブストーム開始時に静止衛星高度(6.6R(sub E))の内側で、より頻繁に生ずると結論できるであろう。ISEE(国際太陽地球探索衛星)-1(11.3 R(sub E))とISEE-2(12.8 R(sub E))で観測した磁場データに基づいて、Jacqueyら(1993)は、電流欠落が6から9R(sub E)で始まり、サブストーム爆発相の間に150から250km/sの速度で地球半径の10倍以上である尾の方に伝播していくことを示唆している。