Mikropulsacje Pc3

Tego rodzaju niskoczęstotliwościowe mikropulsacje pola magnetycznego pojawiają się w zakresie szerokości geomagnetycznych od 32 do 85o. W skali globalnej istnieją dwa amplitudowe maksima ich występowania: w przedziale szerokości geomagnetycznej 550 - 620 i 650 - 680 [1]. Położenie Polski jest dogodne do prowadzenia badań tego fenomenu [2].

Powszechnie przyjmuje się, że mikropulsacje Pc3 (obserwowane w zakresie częstotliwości 20 - 100 mHz) i Pc4 (zakres 6 - 20 mHz) są przejawami istnienia stojących fal Alfvena wzbudzanych wzdłuż linii sił magnetosfery ziemskiej [3, 4]. Linie sił, zachowują się jak elastyczne struny, zamocowane sztywno na obu końcach. Rolę mocowania strun spełnia nieciągłość jonosfera - troposfera ziemska. Okres drgań struny jest wprost proporcjonalny do jej długości i odwrotnie do prędkości fazowej rozchodzenia się zaburzeń. Ze względu na dipolową geometrię ziemskiego pola magnetycznego, długość strun zależy od szerokości geomagnetycznej miejsca obserwacji. Dlatego częstość drgań ma ścisły związek z położeniem obserwatora.


Przebieg wolnozmiennych oscylacji pola naturalnego uzyskany z sygnału szerokopasmowego po zastosowaniu filtracji dolnoprzepustowej. Po prawej stronie - widmo mocy z przebiegu. Maksimum o okresie ok. 26 s jest typowe dla oscylacji Pc3 obserwowanych w Polsce.

 

Mechanizm wzbudzania drgań w strunach nie został dotąd do końca wyjaśniony. L. Chen i A. Hasegawa zaproponowali w 1974 r. liniowy model pobudzania drgań oparty na mechanizmie rezonansowego sprzężenia pomiędzy falami magnetodźwiękowymi a lewoskrętnymi falami MHD, propagującymi się w strunie [5]. Znane są dwa źródła fal magnetodźwiękowych w magnetosferze: niestabilność Kelvina - Helmholza w obszarze magnetopauzy i wysokoenergetyczne jony, pochodzące ze Słońca, odbijające się w zewnętrznym szoku. Dużą skuteczność transferu energii pomiędzy falami magnetoakustycznymi a falami Alfvena potwierdziły prace eksperymentalne w dziedzinie fizyki plazmy [6].

Obecnie rozwijane są bardziej realistyczne modele powstawania drgań ULF w magnetosferze. Zakłada się, że magnetopauza i jonosfera konstytuują warunki brzegowe pułapki magnetycznej, w której uwięziona jest plazma magnetosferyczna. Powstaje w ten sposób trójwymiarowa wnęka MHD, w której mogą propagować się fale wielu rodzajów. Znajomość warunków brzegowych i parametrów plazmy pozwala na znalezienie częstości własnych drgań wnęki. W układzie takim może zachodzić konwersja energii pomiędzy różnymi rodzajami drgań. Idea ta została zapoczątkowana przez H. R. Radoski’ego w 1974 r. [7]. W jednym z zaawansowanych modeli rozważa się prosty mechanizm wzbudzania drgań, poprzez ruch jednej ze ścian wnęki. Wnęka ziemska w zupełności odpowiada powyższym warunkom, rolę ruchomej ściany spełnia magnetopauza, wprawiana w ruch przez “szum” wiatru słonecznego. Istnienie niestabilności na granicy wiatr słoneczny - magnetopauza zostało potwierdzone obserwacyjnie.