Published January 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Direct observation of frequency-chirping fine structures of electron cyclotron harmonic waves by Van Allen Probes

Creators

  • 1. Cape Town HVTN Immunology Laboratory / Hutchinson Centre Research Institute of South Africa
  • 2. Fred Hutch Cancer Center
  • 3. Peking University First Hospital
  • 4. Peking University
  • 5. Beijing Friendship Hospital
  • 6. Zhengzhou University
  • 7. Zhejiang University
  • 8. Osaka University
  • 9. Shandong University
  • 10. Harbin Medical University
  • 11. First Affiliated Hospital of Harbin Medical University
  • 12. Daping Hospital
  • 13. Shandong Tumor Hospital
  • 14. Shandong First Medical University

Description

Electron cyclotron harmonic (ECH) wave can scatter magnetospheric electrons into the atmosphere causing diffuse aurora with the diffusion coefficients depending on the wave frequency. Here we report the Van Allen Probe observations of ECH elements, which are fine structures with a frequency-chirping rate of ∼kHz/s. 1834 samples are identified in the 51-month database and over 93 percent of them exhibit a falling tone pattern. ECH elements cover a broad region from 18 MLT through dawn to 14 MLT with L = 4 − 7, and mainly occur in the region of 00−07 MLT with L = 5−6. The occurrence rate of ECH elements increases and the occurrence region extends to lower L−shells during the geomagnetic activity period. Meanwhile, the ECH elements can propagate to |MLAT| ∼20° but be confined by the contour of corresponding equatorial magnetic field strength. The current results could be helpful for investigating the mechanism of generating such ECH elements.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن لموجة سيكلوترون الإلكترونية التوافقية (ECH) أن تشتت إلكترونات الغلاف المغناطيسي في الغلاف الجوي مما يتسبب في انتشار الشفق مع معاملات الانتشار اعتمادًا على تردد الموجة. نبلغ هنا عن ملاحظات مسبار فان ألين لعناصر ECH، وهي هياكل دقيقة ذات معدل نقيق تردد يبلغ كيلو هرتز/ثانية. تم تحديد 1834 عينة في قاعدة البيانات لمدة 51 شهرًا وأكثر من 93 في المائة منها تظهر نمطًا منخفضًا. تغطي عناصر ECH منطقة واسعة من 18 MLT حتى DAWN إلى 14 MLT مع L = 4 - 7، وتحدث بشكل رئيسي في منطقة 00-07 MLT مع L = 5 -6. يزداد معدل حدوث عناصر ECH وتمتد منطقة الحدوث إلى الأغلفة المنخفضة خلال فترة النشاط المغناطيسي الأرضي. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تنتشر عناصر ECH إلى |MLAT| 20درجة ولكن تكون محصورة بمحيط قوة المجال المغناطيسي الاستوائي المقابلة. يمكن أن تكون النتائج الحالية مفيدة للتحقيق في آلية توليد عناصر ECH هذه.

Translated Description (French)

L'onde harmonique cyclotronique électronique (ECH) peut diffuser des électrons magnétosphériques dans l'atmosphère, provoquant des aurores diffuses dont les coefficients de diffusion dépendent de la fréquence de l'onde. Ici, nous rapportons les observations de Van Allen Probe des éléments ECH, qui sont des structures fines avec un taux de chirping de fréquence de ∼kHz/s. 1834 échantillons sont identifiés dans la base de données de 51 mois et plus de 93 pour cent d'entre eux présentent un modèle de tonalité décroissante. Les éléments ECH couvrent une large région allant de 18 MLT jusqu'à l'aube à 14 MLT avec L = 4 − 7, et se produisent principalement dans la région de 00−07 MLT avec L = 5−6. Le taux d'occurrence des éléments ECH augmente et la région d'occurrence s'étend aux coquilles L− inférieures pendant la période d'activité géomagnétique. Pendant ce temps, les éléments ECH peuvent se propager à |MLAT| ∼20° mais être confinés par le contour de l'intensité du champ magnétique équatorial correspondant. Les résultats actuels pourraient être utiles pour étudier le mécanisme de génération de tels éléments ECH.

Translated Description (Spanish)

La onda armónica ciclotrónica de electrones (ECH) puede dispersar electrones magnetosféricos a la atmósfera causando auroras difusas con los coeficientes de difusión dependiendo de la frecuencia de la onda. Aquí informamos las observaciones de la sonda Van Allen de los elementos ECH, que son estructuras finas con una tasa de chirping de frecuencia de ~kHz/s. Se identifican 1834 muestras en la base de datos de 51 meses y más del 93 por ciento de ellas exhiben un patrón de tono decreciente. Los elementos ECH cubren una amplia región desde 18 MLT hasta el amanecer hasta 14 MLT con L = 4-7, y ocurren principalmente en la región de 00-07 MLT con L =5-6. La tasa de ocurrencia de elementos ECH aumenta y la región de ocurrencia se extiende a las capas L- inferiores durante el período de actividad geomagnética. Mientras tanto, los elementos ECH pueden propagarse a |MLAT| ~20°, pero estar confinados por el contorno de la fuerza del campo magnético ecuatorial correspondiente. Los resultados actuales podrían ser útiles para investigar el mecanismo de generación de dichos elementos de ECH.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الملاحظة المباشرة للهياكل الدقيقة ذات الترددات العالية للموجات التوافقية السيكلوترونية الإلكترونية بواسطة مجسات فان ألين
Translated title (French)
Observation directe des structures fines de gazouillis de fréquence des ondes harmoniques cyclotroniques électroniques par Van Allen Probes
Translated title (Spanish)
Observación directa de estructuras finas de chirrido de frecuencia de ondas armónicas de ciclotrón de electrones por sondas Van Allen

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394381731
DOI
10.6084/m9.figshare.24113400.v1

Is supplement to
https://openalex.org/W2906027616 (Other)
https://openalex.org/W2775827530 (Other)
https://openalex.org/W2742443773 (Other)
https://openalex.org/W2382227980 (Other)
https://openalex.org/W2377235482 (Other)
https://openalex.org/W2351454232 (Other)
https://openalex.org/W2084756492 (Other)
https://openalex.org/W2057781313 (Other)
https://openalex.org/W1998711657 (Other)
https://openalex.org/W1620627051 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China