Определение оптимальных параметров токовых систем магнитосферы меркурия по данным КА MESSENGER

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Мы используем параболоидную модель магнитосферы Меркурия и данные магнитометра KA MESSENGER, полученные в апреле 2011 г. для определения оптимальных параметров токовых систем магнитосферы Меркурия, в том смысле, что они дают наименьшую невязку (меньше 10 нТл) между предсказаниями модели и измерениями. Полученные модельные данные сравниваются с экспериментальными данными и моделью магнитосферного магнитного поля Меркурия KT17.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Лаврухин

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: lavrukhin@physics.msu.ru
Россия, Москва

И. И. Алексеев

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: lavrukhin@physics.msu.ru
Россия, Москва

Д. В. Невский

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет

Email: lavrukhin@physics.msu.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Bobrovnikov S.Y., Kalegaev V.V. Modelling of the electromagnetic field in the interplanetary space and in the Earth's magnetosphere // Space Sci. Rev. 2003. V. 107. P. 7–26.
  2. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Bobrovnikov S.Y., Slavin J.A., Sarantos M. Paraboloid model of Mercury's magnetosphere // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2008. V. 113. № A12. P. 1-18.
  3. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Slavin J.A., Korth H., Anderson B.J., Baker D.N., Boardsen S.A., Johnson C.L., Purucker M.E., Sarantos M., Solomon S.C. Mercury’s magnetospheric magnetic field after the first two MESSENGER flybys // Icarus. 2010. V. 209. № 1. P. 23–39.
  4. Anderson B.J., Acuna M.H., Lohr D.A., Scheifele J., Raval A., Korth H., Slavin J.A. The Magnetometer Instrument on MESSENGER // The Messenger Mission to Mercury / Eds: Domingue D.L., Russell C.T. NY: Springer, 2007. 623 p.
  5. Anderson B.J., Johnson C.L., Korth H. A magnetic disturbance index for Mercury's magnetic field derived from MESSENGER magnetometer data // Geochem., Geophys., Geosyst. 2013. V. 14. № 9. P. 3875–3886.
  6. Anderson B.J., Johnson C.L., Korth H., Slavin J.A., Winslow R.M., Phillips R.J., McNutt R.L., Solomon S.C. Steady-state field-aligned currents at Mercury // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. № 21. P. 7444–7452.
  7. Johnson C.L., Purucker M.E., Korth H., Anderson B.J., Winslow R.M., Al Asad M.M., Slavin J.A., Alexeev I.I., Phillips R.J., Zuber M.T., Solomon S.C. MESSENGER observations of Mercury's magnetic field structure // J. Geophys. Res.: Planets. 2012. V. 117. № E12. P.
  8. Johnson C.L., Philpott L.C., Anderson B.J., Korth H., Hauck S.A., Heyner D., Phillips R.J., Winslow R.M., Solomon S.C. MESSENGER observations of induced magnetic fields in Mercury's core // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43. № 6. P. 2436–2444.
  9. Korth H., Tsyganenko N.A., Johnson C.L., Philpott L.C., Anderson B.J., Al Asad M.M., Solomon S.C., McNutt R.L. Modular model for Mercury's magnetospheric magnetic field confined within the average observed magnetopause // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2015. V. 120. № 6. P. 4503–4518.
  10. Korth H., Johnson C.L., Philpott L., Tsyganenko N.A., Anderson B.J. A dynamic model of Mercury's magnetospheric magnetic field // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. № 20. P. 10147–10154.
  11. Parunakian D., Dyadechkin S., Alexeev I., Belenkaya E., Khodachenko M., Kallio E., Alho M. Simulation of Mercury's magnetosheath with a combined hybrid-paraboloid model // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2017. V. 122. № 8. P. 8310–8326.
  12. Philpott L.C., Johnson C.L., Anderson B.J., Winslow R.M. The shape of Mercury's magnetopause: The picture from MESSENGER magnetometer observations and future prospects for BepiColombo // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2020. V. 125. № 5. P.
  13. Shue J.-H., Chao J.K., Fu H.C., Russell C.T., Song P., Khurana K.K., Singer H.J. A new functional form to study the solar wind control of the magnetopause size and shape // J. Geophys. Res.: Space Physics. 1997. V. 102. № A5. P. 9497–9511.
  14. Sitnik I.M., Alexeev I.I., Selugin O.V. The final version of the FUMILIM minimization package // Computer Phys. Commun. 2020. V. 251. P. 1.
  15. Sitnik I.M., Alexeev I.I., Nevsky D.V. Debugging the FUMILIM minimization package // Computer Phys. Commun. 2024. V. 294. P. 1–2.
  16. Slavin J.A., Acuña M.H., Anderson B.J., Baker D.N., Benna M., Boardsen S.A., Gloeckler G., Gold R.E., Ho G.C., Korth H. and 8 co-authors. MESSENGER observations of magnetic reconnection in Mercury’s magnetosphere // Science. 2009. V. 324. № 5927. P. 606–610.
  17. Slavin J.A., Middleton H.R., Raines J.M., Jia X., Zhong J., Sun W.-J., Livi S., Imber S.M., Poh G.-K., Akhavan-Tafti M., and 5 co-authors. MESSENGER observations of disappearing dayside magnetosphere events at Mercury // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2019. V. 124. № 8. P. 6613–6635.
  18. Tsyganenko N.A. Data-based modelling of the Earth's dynamic magnetosphere: a review // Ann. Geophys. 2013. V. 31. P. 1745–1772.
  19. Winslow R.M., Anderson B.J., Johnson C.L., Slavin J.A., Korth H., Purucker M.E., Baker D.N., Solomon S.C. Mercury's magnetopause and bow shock from MESSENGER Magnetometer observations // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2013. V. 118. № 5. P. 2213–2227.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема, иллюстрирующая основные параметры параболоидной модели магнитосферы Меркурия в солнечно-магнитосферной системе координат MSM. Параболоид вращения с параболической координатой описывает поверхность головной ударной волны, параболоид вращения с параболической координатой описывает поверхность магнитопаузы с расстоянием до подсолнечной точки .

Скачать (120KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение для первых пяти из рассматриваемых орбит.

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рассчитанные параметры параболоидной модели магнитосферы Меркурия с 28-го по 44-й витки КА MESSENGER. По оси абсцисс указан номер витка, по оси ординат – величины расстояния до подсолнечной точки , расстояния до хвоста магнитопаузы , смещения токового слоя хвоста относительно магнитной экваториальной плоскости , величины модуля магнитного поля на переднем краю токового слоя хвоста , границы полярной шапки и невязки .

Скачать (284KB)
Метаданные
5. Риc. 4. Сравнение экспериментально измеренного (черный), рассчитанного по параболоидной модели (красный) и по модели KT17 (синий) магнитного поля для 43-го витка КА MESSENGER. Верхний ряд – x-компонента магнитного поля (слева), y-компонента (справа); нижний ряд – z-компонента (слева), модуль магнитного поля (справа).

Скачать (413KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сравнение экспериментально измеренного (черный), рассчитанного по параболоидной модели (красный) и по модели KT17 (синий) магнитного поля для 37-го витка КА MESSENGER. Верхний ряд – x-компонента магнитного поля (слева), y-компонента (справа); нижний ряд – z-компонента (слева), модуль магнитного поля (справа).

Скачать (389KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сравнение экспериментально измеренного (черный), рассчитанного по параболоидной модели (красный) и по модели KT17 (синий) магнитного поля для 30-го витка КА MESSENGER. Верхний ряд – x-компонента магнитного поля (слева), y-компонента (справа); нижний ряд – z-компонента (слева), модуль магнитного поля (справа).

Скачать (419KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024