Published July 7, 2015
| Version v1
Publication
Open
Relativistic electron acceleration during HILDCAA events: are precursor CIR magnetic storms important?
Creators
- 1. National Institute for Space Research
- 2. Jet Propulsion Laboratory
- 3. Arecibo Observatory
- 4. Czech Academy of Sciences, Institute of Atmospheric Physics
Description
We present a comparative study of high-intensity long-duration continuous AE activity (HILDCAA) events, both isolated and those occurring in the "recovery phase" of geomagnetic storms induced by corotating interaction regions (CIRs). The aim of this study is to determine the difference, if any, in relativistic electron acceleration and magnetospheric energy deposition. All HILDCAA events in solar cycle 23 (from 1995 through 2008) are used in this study. Isolated HILDCAA events are characterized by enhanced fluxes of relativistic electrons compared to the pre-event flux levels. CIR magnetic storms followed by HILDCAA events show almost the same relativistic electron signatures. Cluster 1 spacecraft showed the presence of intense whistler-mode chorus waves in the outer magnetosphere during all HILDCAA intervals (when Cluster data were available). The storm-related HILDCAA events are characterized by slightly lower solar wind input energy and larger magnetospheric/ionospheric dissipation energy compared with the isolated events. A quantitative assessment shows that the mean ring current dissipation is ~34 % higher for the storm-related events relative to the isolated events, whereas Joule heating and auroral precipitation display no (statistically) distinguishable differences. On the average, the isolated events are found to be comparatively weaker and shorter than the storm-related events, although the geomagnetic characteristics of both classes of events bear no statistically significant difference. It is concluded that the CIR storms preceding the HILDCAAs have little to do with the acceleration of relativistic electrons. Our hypothesis is that ~10–100-keV electrons are sporadically injected into the magnetosphere during HILDCAA events, the anisotropic electrons continuously generate electromagnetic chorus plasma waves, and the chorus then continuously accelerates the high-energy portion of this electron spectrum to MeV energies.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نقدم دراسة مقارنة لأحداث نشاط AE المستمر طويل الأمد عالي الكثافة (HILDCAA)، المعزولة وتلك التي تحدث في "مرحلة الاسترداد" للعواصف المغناطيسية الأرضية الناجمة عن مناطق التفاعل المتآكلة (CIRs). الهدف من هذه الدراسة هو تحديد الفرق، إن وجد، في تسارع الإلكترون النسبي وترسيب الطاقة في الغلاف المغناطيسي. يتم استخدام جميع أحداث HILDCAA في الدورة الشمسية 23 (من 1995 حتى 2008) في هذه الدراسة. تتميز أحداث HILDCAA المعزولة بتدفقات معززة من الإلكترونات النسبية مقارنة بمستويات التدفق قبل الحدث. تُظهر العواصف المغناطيسية CIR متبوعة بأحداث HILDCAA نفس البصمات الإلكترونية النسبية تقريبًا. أظهرت المجموعة 1 من المركبات الفضائية وجود موجات جوقة مكثفة في وضع الصافرة في الغلاف المغناطيسي الخارجي خلال جميع فترات HILDCAA (عندما كانت بيانات المجموعة متاحة). تتميز أحداث HILDCAA المتعلقة بالعواصف بانخفاض طفيف في طاقة مدخلات الرياح الشمسية وطاقة تبديد أكبر للغلاف المغناطيسي/الغلاف الأيوني مقارنة بالأحداث المعزولة. يُظهر التقييم الكمي أن متوسط تبديد تيار الحلقة أعلى بنسبة 34 ٪ تقريبًا للأحداث المتعلقة بالعاصفة بالنسبة للأحداث المعزولة، في حين أن تسخين الجول وهطول الأمطار الشفقية لا يعرضان فروقًا يمكن تمييزها (إحصائيًا). في المتوسط، وُجد أن الأحداث المعزولة أضعف وأقصر نسبيًا من الأحداث المرتبطة بالعاصفة، على الرغم من أن الخصائص الجيومغناطيسية لكلا فئتي الأحداث لا تحمل أي فرق ذي دلالة إحصائية. تم استنتاج أن عواصف CIR التي تسبق HILDCAAs لا علاقة لها بتسارع الإلكترونات النسبية. فرضيتنا هي أن الإلكترونات ~ 10-100 - keV يتم حقنها بشكل متقطع في الغلاف المغناطيسي أثناء أحداث HILDCAA، والإلكترونات متباينة الخواص تولد باستمرار موجات البلازما الكهرومغناطيسية، ثم تسرع الجوقة باستمرار الجزء عالي الطاقة من طيف الإلكترون هذا إلى طاقات MeV.Translated Description (French)
Nous présentons une étude comparative des événements d'activité AE continue de longue durée de haute intensité (HILDCAA), à la fois isolés et ceux se produisant dans la « phase de récupération » des tempêtes géomagnétiques induites par les régions d'interaction de corotation (CIR). L'objectif de cette étude est de déterminer la différence, le cas échéant, entre l'accélération relativiste des électrons et le dépôt d'énergie magnétosphérique. Tous les événements HILDCAA du cycle solaire 23 (de 1995 à 2008) sont utilisés dans cette étude. Les événements HILDCAA isolés sont caractérisés par des flux améliorés d'électrons relativistes par rapport aux niveaux de flux pré-événement. Les orages magnétiques CIR suivis d'événements HILDCAA montrent presque les mêmes signatures électroniques relativistes. Les engins spatiaux du groupe 1 ont montré la présence d'ondes de chœur intenses en mode siffleur dans la magnétosphère extérieure pendant tous les intervalles HILDCAA (lorsque les données du groupe étaient disponibles). Les événements HILDCAA liés aux tempêtes sont caractérisés par une énergie d'entrée du vent solaire légèrement inférieure et une énergie de dissipation magnétosphérique/ionosphérique plus importante par rapport aux événements isolés. Une évaluation quantitative montre que la dissipation moyenne du courant annulaire est environ34 % plus élevée pour les événements liés à la tempête par rapport aux événements isolés, tandis que le chauffage par effet Joule et les précipitations aurorales ne présentent aucune différence (statistiquement) distinguable. En moyenne, les événements isolés se révèlent relativement plus faibles et plus courts que les événements liés à la tempête, bien que les caractéristiques géomagnétiques des deux classes d'événements ne présentent aucune différence statistiquement significative. Il est conclu que les tempêtes CIR précédant les HILDCAA ont peu à voir avec l'accélération des électrons relativistes. Notre hypothèse est que des électrons de ~ 10-100 keV sont injectés sporadiquement dans la magnétosphère lors d'événements HILDCAA, les électrons anisotropes génèrent en continu des ondes de plasma de chorus électromagnétiques, et le chorus accélère ensuite en continu la partie haute énergie de ce spectre d'électrons aux énergies MeV.Translated Description (Spanish)
Presentamos un estudio comparativo de eventos de actividad AE continua de alta intensidad y larga duración (HILDCAA), tanto aislados como los que ocurren en la "fase de recuperación" de tormentas geomagnéticas inducidas por regiones de interacción corrotantes (CIR). El objetivo de este estudio es determinar la diferencia, si la hay, en la aceleración relativista de electrones y la deposición de energía magnetosférica. Todos los eventos HILDCAA en el ciclo solar 23 (de 1995 a 2008) se utilizan en este estudio. Los eventos aislados de HILDCAA se caracterizan por flujos mejorados de electrones relativistas en comparación con los niveles de flujo previos al evento. Las tormentas magnéticas CIR seguidas de eventos HILDCAA muestran casi las mismas firmas electrónicas relativistas. La nave espacial Cluster 1 mostró la presencia de intensas ondas de coro en modo silbato en la magnetosfera exterior durante todos los intervalos HILDCAA (cuando los datos de Cluster estaban disponibles). Los eventos HILDCAA relacionados con la tormenta se caracterizan por una energía de entrada de viento solar ligeramente menor y una mayor energía de disipación magnetosférica/ionosférica en comparación con los eventos aislados. Una evaluación cuantitativa muestra que la disipación media de la corriente de anillo es ~34 % mayor para los eventos relacionados con la tormenta en relación con los eventos aislados, mientras que el calentamiento de Joule y la precipitación auroral no muestran diferencias (estadísticamente) distinguibles. En promedio, se encuentra que los eventos aislados son comparativamente más débiles y más cortos que los eventos relacionados con la tormenta, aunque las características geomagnéticas de ambas clases de eventos no presentan diferencias estadísticamente significativas. Se concluye que las tormentas CIR que preceden a los HILDCAA tienen poco que ver con la aceleración de electrones relativistas. Nuestra hipótesis es que los electrones de ~ 10-100 keV se inyectan esporádicamente en la magnetosfera durante los eventos HILDCAA, los electrones anisotrópicos generan continuamente ondas de plasma de coro electromagnético, y el coro luego acelera continuamente la porción de alta energía de este espectro de electrones a energías MeV.Files
s40623-015-0280-5.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ea64247b50771eeb6408f9fd662ad118
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تسارع الإلكترون النسبي أثناء أحداث HILDCAA: هل العواصف المغناطيسية الأولية CIR مهمة ؟
- Translated title (French)
- Accélération relativiste des électrons pendant les événements HILDCAA : les orages magnétiques CIR précurseurs sont-ils importants ?
- Translated title (Spanish)
- Aceleración relativista de electrones durante eventos HILDCAA: ¿son importantes las tormentas magnéticas CIR precursoras?
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1821318111
- DOI
- 10.1186/s40623-015-0280-5
References
- https://openalex.org/W1511599499
- https://openalex.org/W1531947761
- https://openalex.org/W1550135088
- https://openalex.org/W1551768967
- https://openalex.org/W1552049558
- https://openalex.org/W1562037177
- https://openalex.org/W1588533031
- https://openalex.org/W1617750938
- https://openalex.org/W1634458212
- https://openalex.org/W1638851641
- https://openalex.org/W1817536251
- https://openalex.org/W1867309342
- https://openalex.org/W1884864141
- https://openalex.org/W1970488982
- https://openalex.org/W1970974534
- https://openalex.org/W1971179160
- https://openalex.org/W1973140623
- https://openalex.org/W1973220510
- https://openalex.org/W1974100605
- https://openalex.org/W1974338942
- https://openalex.org/W1979752318
- https://openalex.org/W1980433285
- https://openalex.org/W1986165250
- https://openalex.org/W1986396546
- https://openalex.org/W1988032023
- https://openalex.org/W1988731008
- https://openalex.org/W1992325033
- https://openalex.org/W1997671991
- https://openalex.org/W1998983070
- https://openalex.org/W2000341647
- https://openalex.org/W2001799560
- https://openalex.org/W2002724404
- https://openalex.org/W2007076716
- https://openalex.org/W2014355411
- https://openalex.org/W2019545162
- https://openalex.org/W2021767596
- https://openalex.org/W2022573829
- https://openalex.org/W2024530325
- https://openalex.org/W2025905639
- https://openalex.org/W2028426013
- https://openalex.org/W2030852874
- https://openalex.org/W2036342225
- https://openalex.org/W2038145225
- https://openalex.org/W2042271521
- https://openalex.org/W2043481345
- https://openalex.org/W2043677973
- https://openalex.org/W2047079189
- https://openalex.org/W2047148383
- https://openalex.org/W2050269443
- https://openalex.org/W2057643337
- https://openalex.org/W2059297666
- https://openalex.org/W2060206130
- https://openalex.org/W2064746205
- https://openalex.org/W2064820142
- https://openalex.org/W2065388974
- https://openalex.org/W2065428712
- https://openalex.org/W2067121875
- https://openalex.org/W2069684192
- https://openalex.org/W2071618915
- https://openalex.org/W2074278334
- https://openalex.org/W2075261876
- https://openalex.org/W2076515674
- https://openalex.org/W2078678842
- https://openalex.org/W2084681206
- https://openalex.org/W2085319769
- https://openalex.org/W2087353542
- https://openalex.org/W2089336743
- https://openalex.org/W2098668960
- https://openalex.org/W2102979622
- https://openalex.org/W2108651445
- https://openalex.org/W2108991342
- https://openalex.org/W2114757349
- https://openalex.org/W2118538857
- https://openalex.org/W2120215896
- https://openalex.org/W2131379258
- https://openalex.org/W2135296555
- https://openalex.org/W2138488253
- https://openalex.org/W2142186299
- https://openalex.org/W2143914857
- https://openalex.org/W2159841850
- https://openalex.org/W2159976376
- https://openalex.org/W2162616656
- https://openalex.org/W2165392108
- https://openalex.org/W2169384784
- https://openalex.org/W4239146293