Астрономия

Оё хатҳои танг дар спектри ситораҳои навъи О ва В ҳамеша майдонҳои магнитиро нишон медиҳанд?

Оё хатҳои танг дар спектри ситораҳои навъи О ва В ҳамеша майдонҳои магнитиро нишон медиҳанд?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ман коғазро оид ба ченакҳои дифференсиалии партоби маҷмӯи ситораҳои гармии О- ва В мехондам. Тавре ки муаллифон дар боби 3 муҳокима мекунанд (саҳифаи 959), ду ситора, $ tau $ Sco ва $ theta ^ 1 $ Ori C, дар муқоиса бо дигар ситораҳои ҳамон навъи спектралӣ хатҳои хурди партоб доранд. Бисёр далелҳо мавҷуданд, ки ҳарду ситора ҷавонанд ва майдонҳои магнитӣ доранд; шамолҳои ситоравӣ дар хатҳои майдон мегузаранд ва дар экватори магнитӣ бархӯрда, зарбаҳо ва бавосита, шуои рентгенӣ ба вуҷуд меоранд. Ин дар муқоиса бо механизми ташаккулёбии зарба дар дигар ситораҳои навъи О ва В, ки зарбаҳо аз гузариши ноустувории хат ба амал омадаанд, фарқ мекунад.

Ҳоло, плазма дар экватори магнитӣ тақрибан аз сабаби бархӯрд ҳаракат мекунад; ин чунин маъно дорад - агар ман чизҳоро дуруст тафсир кунам - васеъшавии сатрҳо то ҳадде кам нест ва аз ин рӯ онҳо нисбатан танганд. Дигар хусусиятҳо ва мушоҳидаҳои спектралӣ ин моделро дастгирӣ мекунанд.

Ман ду чизро ба ҳайрат меорам:

  • Оё мавҷудияти чунин хатҳои нисбатан танг дар спектри ситораҳои навъи О ва В дар ҳолатҳое, ки майдони магнитӣ мавҷуд нест, мушоҳида шудааст? Шумораи ками ситораҳои навъи О соҳаҳои назарраси магнитӣ доранд ва назария пешгӯӣ мекунад, ки набояд чунин бошад, бинобар ин ин ситорагон истисноҳои ками қоида мебошанд.
  • Агар ин тавр бошад, оё механизмҳои дигаре ҳастанд, ки метавонанд дар ин ҳолатҳо бидуни майдони магнитӣ масъул бошанд? Ман ба пахлӯҳо барои ғояҳо, ба монанди васеъшавии пасти коллисӣ сарфаҳм меравам.

Ман бо мушовири худ гуфтугӯ кардам ва мо кӯтоҳмуддати бархӯрдҳои бодии бархӯрдро (CWS) муҳокима кардем, ки дар ҳамбастагии бодҳои ситоравӣ дар системаи дуӣ ба вуҷуд меоянд. Чунин мешуморанд, ки ин зарбаҳо ба миқдори умумии истеҳсоли рентгении система саҳми каме мегузоранд (ниг. Gagné et al. (2011)), бинобар ин, ҳар гуна хатҳои танги дар он плазма истеҳсолшуда - агар мавҷуд бошанд - нахоҳанд буд таъсири зиёд ба спектри чен кардашуда. Ҳамин тавр, ба назар чунин мерасад, ки инкор карда намешавад.


Оё хатҳои танг дар спектри ситораҳои навъи О ва В ҳамеша майдонҳои магнитиро нишон медиҳанд?

Хатҳои танг ҳатман майдони магнитиро талаб намекунанд, аммо ҳар ситорае, ки калон хоҳад дошт.

Ман ду чизро ба ҳайрат меорам:

  • Оё мавҷудияти чунин хатҳои нисбатан танг дар спектри ситораҳои навъи О ва В дар ҳолатҳое, ки майдони магнитӣ мавҷуд нест, мушоҳида шудааст?

Ситораҳои навъи пайдарпайи О дорои металлии баланд мебошанд, онҳо майдони магнитӣ доранд. Tau Scorpii ва Theta$^1$ Маълумоти Orionis C дар пайвандҳояшон. Мақолаи Phys.Org: "Майдонҳои қавии магнитӣ, ки дар аксари ситорагон кашф шудаанд" мегӯяд:

"Гурӯҳи байналмилалии астрономҳо таҳти роҳбарии Донишгоҳи Сидней майдонҳои қавии магнитиро дар ситорагон кашф карданд, на он тавре ки қаблан гумон мекарданд, кам ба назар мерасанд, ки ин ба фаҳмиши мо дар бораи таҳаввулоти ситорагон таъсири назаррас мерасонад."

Ин мақолаи Википедия: "Solar Dynamo" метавонад баъзе истинодҳоро истифода барад, аммо дар ин ҷо чӣ гуфта шудааст:

"Динамои офтобӣ раванди физикӣ мебошад, ки майдони магнитии Офтобро тавлид мекунад. Динамо, аслан генератори барқии табиӣ дар дохили Офтоб буда, бо риояи қонунҳои Ампер, Фарадей ва Ом, инчунин ҷараёнҳои барқӣ ва майдони магнитӣ тавлид мекунад. қонунҳои гидродинамика, ки якҷоя қонунҳои магнетогидродинамикаро ташкил медиҳанд.Механизми муфассали динамои офтобӣ маълум нест ва мавзӯи таҳқиқоти ҳозира мебошад.

Механизм

Динамо энергияи кинетикиро ба энергияи электр-магнитӣ табдил медиҳад. Моеъи электротехникӣ бо ҳаракатҳои бурришӣ ё мураккабтар, ба монанди турбулент, метавонад майдони магнитиро тавассути қонуни Ленз муваққатан афзун кунад: ҳаракати моеъ нисбат ба майдони магнитӣ ҷараёнҳои барқиро дар моеъ ба вуҷуд меорад, ки майдони ибтидоиро таҳриф мекунанд. Агар ҳаракати моеъ ба қадри кофӣ мураккаб бошад, он метавонад майдони магнитии худро мустаҳкам кунад ва бо афзоиши моеъи адвективӣ фано парокандагӣ ё оммавӣ ба эътидол ояд. Чунин системаҳоро динамоҳои худтаъминкунанда меноманд. Офтоб динамои мустақил аст, ки ҳаракати конвективӣ ва гардиши дифференсиалии Офтобро ба энергияи электр-магнитӣ табдил медиҳад.

… ".

  • Агар ин тавр бошад, оё механизмҳои дигаре ҳастанд, ки метавонанд дар ин ҳолатҳо бидуни майдони магнитӣ масъул бошанд? Ман ба пахлӯҳо барои ғояҳо, ба монанди васеъшавии пасти коллисӣ сарфаҳм меравам.

Саволу ҷавобҳои мо: "Паҳнои гуногуни хатҳои спектралӣ барои гурӯҳҳои гуногуни ситорагон" посухи Роб Ҷеффериҳоро додааст.

Чунин ба назар мерасад, ки дар боби 3.4 -и "Шокҳои шамолии магнитии маҳдуд дар рентген - баррасӣ" (22 сентябри 2015), аз ҷониби Осиф уд-Дула ва Яел Назе, дар саҳифаи 10:

"3.4. Сохтори бодҳои маҳдуд, ки аз ҷониби спектрҳои баландсифат ошкор карда шудаанд

Спектрҳои баландсифат метавонанд маълумоти фаровон ба даст оранд. Бо асбобҳои ҳозира, паҳнои хат ва гузаришро бо дақиқии то даҳҳо км сония арзёбӣ кардан мумкин аст$^{−1}$ дар ҳолатҳои мусоидтарин (чанд сад км с$^{−1}$ одатан). Ғайр аз он, муқоисаи сатрҳо аз ионҳои Н ва ба Ӯ монанд ва ҷузъҳои $ f ir $ сегонаҳои ионҳои ба Ӯ монанд ҳарорат ва маҳалли ҷойгиршавии плазмаи хориҷшавандаро маҳдуд мекунанд. Аммо, чунин андозагирӣ ҳоло танҳо барои манбаъҳои дурахшони рентгенӣ имконпазир аст, аз ин рӯ, чанд ситораҳои азими магнитӣ дар ин самт таҳқиқ шудаанд (τ Sco - Mewe et al. 2003; Cohen et al. 2003, θ$^1!$ Ori C - Schulz et al. 2000; Гагне ва дигарон. 2005a, b, HD 191612 - Nazé et al. 2007, HD 148937 - Назе ва дигарон. 2008, 2012, β Cep - Favata et al. 2009, IQ Aur - Робрад ва Шмитт 2011).

Дар доираи маҳдудиятҳои садо, хатҳои рентгении ситораҳои азими магнитӣ симметрӣ буда, дар саросари ҷаҳон бетағйир монданд. Ин бо моделҳои MHD мувофиқат мекунад. Дар ҳолати θ$^1!$ Ori C, мувофиқати глобалӣ, аммо тағирёбии хурди суръатро пешниҳод мекунад (Gagné et al., 2005a): аз -75 км с$^{−1}$ ҳангоме ки ситораро сутунмӯҳра тақрибан 100 км сония мебинанд$^{−1}$ вақте ки канори он дида мешавад. Ин тағирот бояд тасдиқ карда шавад, зеро хатогиҳо калонанд, аммо аз он ҷиҳат, ки вақте варианти стохастикиро истисно кардан мумкин нест, вақте ки танҳо як мушоҳида дар марҳила мавҷуд аст. Агар мушоҳидаҳои минбаъда шаҳодат диҳанд, ки суръат аз марҳила фарқ мекунад, такмили моделҳо лозим мешаванд, зеро чунин тағирот дар ҳоли ҳозир пешбинӣ нашудаанд (Gagné et al., 2005a).

Паҳнои гузоришшудаи хатҳои рентгенӣ бештар ба объект ва иони баррасишаванда вобастагӣ доранд. То ҳол паҳнои тангтарин барои β Cep пайдо шуданд, ки дар хатҳои он ҳукмронии асбобҳо бартарӣ дошта, танҳо паҳнои дохилиро фароҳам меорад (<600 км с)$^{−1}$, Фавата ва дигарон, 2009). Паҳнои калонтар, паҳнии пурра дар нисфи максимум (FW HM) ∼ 600 - 800 км с$^{−1}$, барои ионҳои дорои иқтидори баланди ионизатсия (Mg, Si, S) дар τ Sco, reported гузориш дода шудааст$^1!$ Ori C ва HD 148937, се ситора бо вазиши бодҳои нисбат ба β Cep. Чунин паҳноиҳо нисбат ба ситораҳои навъи "муқаррарии" O (FW HM ∼ v∞), ки хатҳо дар зарбаи боди дарунсохт дар саросари бод тақсим мешаванд, хеле хурдтаранд ва аз ин рӯ доираи суръатро бештар фаро мегиранд. Онҳо мувофиқат бо сенарияи боди маҳдуд пайдоишро дар плазмаи оҳиста ҳаракаткунанда нишон медиҳанд. Аммо, аксарияти моделҳои MHD хатҳои ҳатто тангро пешгӯӣ мекунанд (Gagné et al., 2005a).

Ғайр аз он, хатҳо аз ионҳои дорои потенсиали ионизатсия камтар, алахусус оксиген васеътар ба назар мерасанд (FW HM ∼ 1800−2000 км s)$^{−1}$ Gagné et al., 2005a; Назе ва дигарон, 2007, 2008). Ин хатҳо бо плазмаи сардтар алоқаманданд, ки метавонанд нисбат ба плазмаи гармтар пайдоиши дигар дошта бошанд. Масалан, плазмаи тафсон дар θ$^1!$ Тахмин мезананд, ки Ори С дар бодҳои маҳдуд ба вуҷуд меояд, дар ҳоле ки салқинтар метавонад дар зарбаҳои боди дарунсохт, чун дар ситораҳои О-и муқаррарӣ ба вуҷуд ояд (Gagné et al., 2005a). Ин пайдоиши дугонаро ҳароратҳои мухталифе, ки аз ионҳои гуногун ба даст омадаанд, дастгирӣ карда метавонанд (Schulz et al., 2000). Аммо дар ситораҳои Of p, спектри ҷузъи сардтар бартарӣ дорад, яъне боди маҳдуд дар ин ашё рентгени мулоим мебарорад (ба боло нигаред), аммо истисно кардан мумкин нест, ки хатогиҳои ҷорӣ, ки калонанд, то андозае хираанд расм.

Дар сегоникҳои ба Ӯ монанд, хати манъшуда ҳангоми зичии баланд ё шадиди шуои ултрабунафш пахш карда мешавад. Дар мавриди ситораҳои азим, таъсири охирин муҳимтарин аст ва ба шарофати бо масофа дур шудан, ба мо имкон медиҳад, ки минтақаи партобшударо пайдо кунем. Дар τ Sco, θ$^1!$ Ори C., HD 148937, ва β Cep, оғози минтақаи партобшаванда ба фотосфера, дар радиусҳои r ∼ 1,5 - 3 R наздик аст$_∗$ барои се ситораи аввал ва r ∼ 4 - 6 R$_∗$ барои парвандаи охирин. Ин қиматҳо нисбат ба радиусҳои мувофиқи Alfvén ин ситорагон каме камтаранд, бинобар ин онҳо бо моделиратсияҳои MHD сифатан мувофиқанд. Дар IQ Aur хати манъшуда муқаррарӣ дониста шуд, ки радиуси ташаккулёбии аз 7R калонро нишон медиҳад$_∗$ (Робрад ва Шмитт, 2011) - сарфи назар аз арзиши калон, ин инчунин бо ҷойгиршавии эҳтимолии шамолҳои маҳдуд дар ин ситора мувофиқат мекунад. "

Хониши дигар:

"Топологияи ҳайратангези магнитии $ tau $ Sco: боқимондаҳои боқимонда ё баромади динамо? "(7 июни 2006), муаллиф JF Donati, ID Howarth, MM Jardine, P Petit, C Catala, JD Landstreet, JC Bouret, E Alecian, JR Barnes, T Forveille, F Paletou, and Н Мансет

"Майдони магнитӣ ва боди маҳдуди ситораи О"$^{1!}$ Орионис С "(26 январи 2006), аз ҷониби Г.А. Вэйд, А.В. Фуллертон, Ҷ. - Ф. Донатӣ, ҶД Ландстрит, П. Пети, С. Страссер

"Таносуби сахтии рентгенӣ барои ситораҳои намудҳои спектралии гуногун" (2006), аз ҷониби Мёрс, Э. Ҷ.А., Кейси, П., ва Норчи, Л.

Википедия - Таъсири Zeeman

"Майдонҳои магнитии ситораҳои навъи A" (30 апр 1958), аз ҷониби H. W. Babcock


Қариб ҳамаи он чизҳое, ки мо дар бораи ҷисмҳои астрономӣ медонем, тавассути омӯхтани шуои электромагнитӣ омӯхтем. Навъи маъмултарини радиатсияи электромагнитӣ нур аст. Нур нур падидаи мавҷ аст ва аз ин рӯ дарозии мавҷ ва басомадро дорад. Ҳосили дарозии мавҷ ва басомад суръати рӯшноӣ аст. Азбаски суръати рӯшноӣ доимӣ аст, афзоиши дарозии мавҷ ба камшавии басомад мувофиқат мекунад ва баръакс. Нурҳои сурх дарозии дарозтаринро дар чашми инсон мебинанд ва бунафш кӯтоҳтарин дарозии мавҷҳо мебошанд, ки мо онро мебинем. Миёнаи спектри намоён ранги зард-сабз дорад ва авҷи ҳассосияти чашми инсон аст.

Дар дарозии мавҷҳо хеле кӯтоҳ барои дидани он қисми ултрабунафш (ултрабунафш) -и спектр аст. Дар дарозии мавҷҳои кӯтоҳтар рентген ва γ-шуоъҳо (шуоъҳои гамма) мебошанд. Дар охири дарозии мавҷи спектр берун аз он чизе, ки мо мебинем, инфрасурх аст (IR). Ғайр аз IR мавҷҳои хурд ва мавҷҳои радио мавҷуданд. Масалан, мавҷҳои радиои FM нисбат ба мавҷҳои радиои AM басомадҳо ва дарозии кӯтоҳтар доранд. Ҳамаи ин мавҷҳо намунаи шуоъдиҳии электромагнитӣ мебошанд.

Дар ҳоле ки назарияи мавҷҳои радиатсияи электромагнитӣ чизҳои зиёдро шарҳ медиҳад, назарияи дигаре низ мавҷуд аст, ки радиатсияи электромагнитӣ аз фотонҳо, заррачаҳои хурд, ки масса надоранд, сохта шудааст. Аз ин ҷиҳат, энергияи фотон ба басомад мутаносиби мустақим (ё дарозии мавҷ мутаносиби баръакс) дорад. Фотонҳои ултрабунафш нерӯи кофӣ доранд, то ба ҳуҷайраҳои пӯсти мо зарари назаррас расонанд. Фотонҳо дар басомадҳои баландтар энергияи бештар доранд. Масалан, энергияи зиёди рентген боиси он мегардад, ки онҳо ба бофтаҳо ворид мешаванд, ки ин рентгенро воситаи ташхиси аълои тиббӣ мегардонад. Мутаассифона, худи ҳамин энергияи баланд шуои рентгенро хатарнок месозад, зеро ҳангоми ба организм ворид шудани фотонҳо, ҳуҷайраҳо метавонанд энергияи худро аз худ кунанд. Азхудкунии ин энергия ба вайроншавии сохторҳои ҳуҷайра, хусусан ДНК, оварда мерасонад. Ин метавонад ба мутатсияҳои ҷиддӣ оварда расонад, ки боиси марг ё саратон мешаванд. Аз ин рӯ, дар истифодаи рентген хеле эҳтиёткор будан лозим аст.

Бисёр манбаъҳои астрономӣ дар ин қисматҳои зараровари спектр радиатсия мепошанд. Хушбахтона, атмосфераи замин тақрибан ҳамаи ин шуоъҳои хатарнокро бастааст ва онҳоро ба замин нарасонида истодааст. Атмосфераи замин низ қисми зиёди IR-ро бастааст. Ин ҳам хуб аст, зеро бастани ду роҳ меравад: радиатсияи ИМ ҳам нигоҳ дошта мешавад ва ҳам дар берун. Бастани радиатсияи IR таъсири гармхонаест, ки сатҳи заминро нисбат ба оне, ки тартиби дигаре хеле гармтар аст, нигоҳ медорад. Гарчанде ки ин ҳама бастани спектралӣ барои ҳаёт муфид аст, ин барои астрономия бадбахттар аст, зеро иттилооти зиёд дар қисмҳои спектри басташуда оварда мешавад.

Пас аз Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ, технологияҳои омӯхтани ҷузъҳои спектри ғайр аз оптикӣ таҳия карда шуданд. Қисми радиоии спектрро аз замин муайян кардан мумкин аст, аммо қисми радио то баъд аз Ҷанги Дуюми Ҷаҳон бетағйир монд. Дар даврони фаврии пас аз ҷанг дар радиоастрономия бисёр пешравиҳо ба даст оварда шуданд. Ғайр аз он, астрономҳо бо парвозҳои кӯтоҳу баландкӯҳ бо ракетаҳои гирифташудаи Олмон V2 ба омӯхтани қисматҳои спектри аз замин дастрас нестанд. Баъдтар ин гуна озмоишҳо бо мушакҳои дар Иёлоти Муттаҳида таҳияшуда идома ёфтанд ва бо парвозҳои пуфак дар баландии баланд илова карда шуданд. Дар солҳои охир расадхонаҳои гуногуни мадор донишамонро хеле васеъ карданд ва ба мо имкон доданд, ки ба ИР, ултрабунафш, рентген ва рентгенҳо дастрасӣ пайдо кунем.

Шояд машҳуртарин расадхонаи мадор дар он ҷо телескопи кайҳонии Ҳаббл (HST) бошад. HST қодир аст, ки ултрабунафш намоён ва наздикро мушоҳида кунад. Дар ҳоле ки аксарияти ин дарозии мавҷҳоро аз замин омӯхтан мумкин аст, HST барои пешгирӣ аз таъсири номуайяни атмосфераи замин дар мадор ҷойгир карда шудааст. Ҳангоми аз атмосфера гузаштани нури ситораҳо, тағирёбии зичӣ аз ҳисоби тағирёбии ҳарорат боиси пайраҳаҳои каме фарқкунандаи нур мегардад. Роҳҳои сабуки зуд тағирёбанда ситораҳоро медурахшанд. Дурахшидан ба тасвирҳои хира оварда мерасонад. Телескопҳои калон ҳеҷ гоҳ қобилияти пурраи тасвирсозиро дарк карда наметавонанд, зеро ин норавшаниҳо номумкинанд. Дар болои атмосфераи замин HST ҳеҷ мушкиле бо хира шудани атмосфера надорад, аз ин рӯ ҳалли бемисл дорад.


1 Муқаддима

Магнетизм як ҷузъи муҳим, вале номукаммал ва нокофӣ дарккардаи физикаи ситорагон аст. Майдонҳои магнитӣ дар эволютсияи ситорагон нақши калидӣ доранд, аз ҷумла равандҳои афзоиш дар ситораҳои ҷавон, талафи импулси кунҷӣ ва омезиши дохилӣ. Майдонҳои ситораҳои сард падидаҳои динамикӣ ва энергетикии сатҳи ситораҳоро идора мекунанд ва ба муҳити ситоравӣ, аз ҷумла ба системаҳои сайёра ба таври назаррас таъсир мерасонанд. Масалан, фаҳмидани рафтори даврии майдонҳои магнитии ситораҳои сард барои баҳодиҳии таъсири эҳтимолии тағирёбандаи офтоб ба иқлими заминӣ ва муҳити экзопланетӣ муҳим аст.

Таҳлили эффектҳои Зиман дар хатҳои спектралӣ ягона манбаи иттилооти мустақим дар бораи қувват ва топологияи майдонҳои магнитии ситора мебошад. Дар давоми солҳои охир тавассути тавсеаи магнитӣ ва тадқиқоти Зиман-Доплер (ZDI) ситораҳои сард муваффақиятҳои назаррас ба даст оварда шуданд. Аз як тараф, усулҳои таҳлили ҷисмонии тозатар ва аз ҷиҳати ададӣ мураккаб таҳия карда шуданд. Шумораи объектҳое, ки бо ин усулҳо омӯхта мешаванд, хеле зиёд шуданд. Ин имкон дод, ки мавҷудияти майдонҳои магнитӣ дар тамоми синфҳои ситораҳои сард муқаррар карда шавад ва тамоюлҳои ғайричашмдошт бо параметрҳои ситора ошкор карда шаванд. Гузашта аз ин, мониторинги дарозмуддати якчанд ситораҳои ба Офтоб монанд аввалин мушоҳидаҳои мустақими давраҳои магнитӣ гардид. Ҳамзамон, баъзе ихтилофи ҳайратангез байни натиҷаҳои татбиқи усулҳои гуногуни ташхис муайян карда шуд, ки гӯё баъзе ҷиҳатҳои мушоҳидаҳои муосир пурра дарк карда нашудаанд ва ҳатто нодуруст шарҳ дода шудаанд.

Сессияи парокандаи "Магнитизми рӯизаминии ситораҳои сард" дар конфронси Cool Stars 19 шарҳи муфассали натиҷаҳои таҳқиқоти мустақими майдонҳои магнитӣ дар ситораҳои сардро пешниҳод кард. Таваҷҷӯҳи махсус ба муҳокимаи эътимоднокӣ ва мутобиқати нишондиҳандаҳои гуногуни магнитӣ ва муқоисаи натиҷаҳои ба даст овардаи гурӯҳҳои гуногуни илмӣ дода шуд. Дар ин мақола, мо баъзе натиҷаҳои нави дар ин ҷаласа пешниҳодшударо ҷамъбаст мекунем. Мо аз муҳокимаи маҳдудиятҳои усули реконструксияи топологияи соҳаи томографияи васеъ истифодашуда оғоз мекунем (фасли 2). Ду озмоиши мустақили инверсияҳои магнитӣ барои мушоҳидаҳои офаридашудаи спектрополяриметрии Офтоб ба мисли ситора (Қисмҳои 2.1 ва 2.2) пешниҳод карда шудаанд, ки имкон медиҳанд баҳои воқеии дараҷаи мураккабии майдонҳо, ки аз маълумоти муосири мушоҳида барқарор карда шаванд. Пас аз он мо натиҷаҳои тасвири интерферометрии доғҳои ситораи торикро дар сатҳҳои ситораҳои фаъоли хунук пешниҳод мекунем (фасли 3) ва натиҷаҳои нави омӯзиши соҳаи магнитии ситораҳои навъи офтоб (фасли 4), ситораҳои ҷавон (фасли 5) ва ситораҳои каммасраф (Қисми 6). Хулоса ва хулосаҳо дар боби 7 оварда шудаанд.


Модели Бор

Дар соли 1913, як физики даниягӣ Нилс Бор (1885 & ndash1962 Ҷоизаи Нобел дар соҳаи физика, 1922), як модели назариявӣ барои атоми гидроген пешниҳод кард, ки спектри партоби онро шарҳ дод. Модели Бор ва rsquos танҳо як тахминро талаб мекард: Электрон дар атрофи мадор давр мезанад, ки танҳо радиусҳои муайяни иҷозатшуда дошта метавонанд. Рутерфорд ва rsquos модели қаблии атом низ тахмин мезаданд, ки электронҳо дар мадорҳои даврии атрофи ядро ​​ҳаракат мекунанд ва атомро ҷалби электростатикӣ байни ядрои мусбат ва электрон заряди манфӣ якҷоя нигоҳ медорад. Гарчанде ки мо ҳоло медонем, ки тахминҳои мадорҳои даврӣ нодуруст буданд, аммо фаҳмиши Бор & rsquos ин буд, ки электрон метавонад танҳо минтақаҳои муайяни фазоро ишғол кунад.

Бо истифода аз физикаи классикӣ, Нилс Бор нишон дод, ки энергияи электрон дар мадори муайян дода мешавад

ки дар он ( Re ) доимии Ридберг аст, ч Планк & rsquos доимӣ аст, в суръати рӯшноӣ аст ва н як адади мусбат аст, ки ба рақами ба мадор таъиншуда, бо н = 1 ба мадори ба ядро ​​наздиктарин мувофиқ аст. Дар ин модел н = & infin ба сатҳе мувофиқат мекунад, ки энергияе, ки электрон ва ядро ​​дар якҷоягӣ ҷойгир аст, ба сифр баробар аст. Дар он сатҳ, электрон аз ядро ​​алоқаманд нест ва атом ба иони заряди манфӣ (электрон) ва мусбати заррин (ядро) ҷудо шудааст. Дар ин ҳолат радиуси мадор низ беохир аст. Атом ионизатсия шудааст.

Тасвири ( PageIndex <2> ): Модели Бор атоми гидроген (а) Масофаи мадор аз ядро ​​бо афзоиш зиёд мешавад н. б) энергияи мадор бо афзоиш торафт камтар манфӣ мешавад н.

Ҳангоми ишғоли фашистии Дания дар Ҷанги Дуюми Ҷаҳон, Бор ба Иёлоти Муттаҳида фирор кард ва дар он ҷо бо Лоиҳаи Энержии Атомӣ робита дошт.

Дар солҳои охири худ, ӯ худро ба татбиқи осоиштаи физикаи атом ва ҳалли масъалаҳои сиёсие, ки аз тавлиди силоҳи атомӣ бармеоянд, бахшид.

Ҳангоми коҳиш ёфтани n, энергияе, ки электрон ва ядро ​​дар якҷоягӣ нигоҳ медоранд, торафт манфӣ мешавад, радиуси мадор коҳиш меёбад ва барои ионизатсияи атом бештар энергия лозим мешавад. Орбита бо n = 1 пасттарин дурӯғ ва бо ҳам зич алоқаманд мебошад. Аломати манфии муодилаи ( ref <6.3.3> ) нишон медиҳад, ки ҷуфти электронҳо-ядроҳо ҳангоми наздик шудан ба ҳамдигар зичтар ба ҳам алоқаманданд. Азбаски атоми гидроген бо як электронаш дар ин мадор энергияи аз ҳама камтар имконпазир аст, ин ҳолати асосӣ (ҷобаҷогузории устувори электронҳо барои як элемент ё пайвастагӣ), ҷобаҷогузории устувори атомҳои гидроген мебошад. Бо зиёд шудани n, радиуси мадор электронро аз протон дуртар меафзояд, ки дар натиҷа як ҷобаҷогузории устувортар бо энергияи потенсиалии баландтар сурат мегирад (Расми ( PageIndex <2a> )). Аз ин рӯ, атоми гидроген бо электрон дар мадор бо n & gt 1 дар ҳолати ҳаяҷон аст. Ҳар гуна ҷобаҷогузории электронҳо, ки аз ҷиҳати энергия аз ҳолати заминӣ баландтар аст: энергияи он аз энергияи ҳолати заминӣ баландтар аст. Вақте ки атом дар ҳолати ҳаяҷоновар ба гузариши ҳолати ибтидоӣ дар раванде, ки фаноро номида мешавад, бо партоб кардани фотон, ки энергияи он ба фарқи энергия байни ду ҳолат мувофиқат мекунад, энергияро гум мекунад (Расми ( PageIndex <1> ) ).

Тасвири ( PageIndex <3> ): Пошидани нур аз атоми гидроген дар ҳолати ҳаяҷон. (а) Нуре вақте падидор мешавад, ки электрон аз мадоре гузарад, ки арзиши бештараш аз он гузарад н (бо энергияи баландтар) ба мадоре, ки арзиши он камтар аст н (бо энергияи камтар). б) силсилаи хатҳои эмиссионии Балмер аз ҳисоби гузариш аз мадор бо н & ge 3 ба мадор бо н = 2. Тафовути энергия байни ин сатҳҳо ба рӯшноӣ дар қисми намоёни спектри электромагнитӣ мувофиқат мекунад.

Пас фарқи энергия (& Delta)Е.) байни ҳар ду мадор ё сатҳи энергия бо ( Delta E = E_ дода мешавад> -E_> ) дар куҷо н1 мадори ниҳоӣ аст ва н2 мадори аввал. Иваз кардани муодилаи Бор & rsquos (Муодилаи 6.3.3) барои ҳар як арзиши энергетикӣ медиҳад

Агар н2 & gt н1, гузариш аз ҳолати энергетикии баланд (мадори радиусаш калон) ба ҳолати энергетикии паст (мадори радиусиаш хурд) аст, тавре ки онро тирчаи бурида дар қисми (а) дар расми ( PageIndex <3> ) нишон медиҳад. Ивазкунӣ hc/ & лямбда барои & DeltaЕ. медиҳад

Бекор карда мешавад hc аз ҳарду ҷониб медиҳад

Ба ғайр аз аломати манфӣ, ин ҳамон муодилаест, ки Ридберг ба тариқи таҷрибавӣ ба даст овардааст. Аломати манфии муодилаҳои ( ref <6.3.5> ) ва ( ref <6.3.6> ) нишон медиҳад, ки ҳангоми ҳаракат кардани электрон аз мадор энергия бароварда мешавад н2 ба мадор н1 зеро мадор н2 нисбат ба мадор дар энергияи баландтар аст н1. Бор арзиши ( Re ) -ро аз собитҳои фундаменталӣ, ба монанди заряд ва массаи электрон ва доимии Планк ҳисоб карда, арзиши 1.0974 & маротиба 10 7 м & минус1 ба даст овард, ҳамон миқдоре, ки Ридберг ҳангоми таҳлили спектрҳои эмиссия ба даст оварда буд.

Мо акнун асосҳои физикии силсилаи хатҳои Балмерро дар спектри партоби ҳидроген ( ( PageIndex <3b> )) дарк карда метавонем, ки хатҳои ин қатор ба гузариш аз мадорҳои энергетикии баланд (n & gt 2) ба мадори дуюм (n = 2). Ҳамин тариқ, атомҳои гидроген дар намуна энергияро аз разряди электрӣ ҷаббида, аз ҳолати ҳаяҷонбахши энергетикӣ баландтар (n & gt 2) то ҳолати энергияи паст (n = 2) бо роҳи баровардани фотони радиатсияи электромагнитӣ, ки энергияи онҳо комилан мувофиқ аст, пусиданд ба фарқи энергия байни ду ҳолат (Расми ( PageIndex <3a> )). Гузариши n = 3 ба n = 2 хатро дар 656 нм (сурх), n = 4 то n = 2 ба хатти 486 нм (сабз), n = 5 то n = 2 гузаришро ба вуҷуд меорад хат дар 434 нм (кабуд), ва n = 6 то n = 2 ба хатти 410 нм (рангест) мегузарад. Азбаски намунаи гидроген шумораи зиёди атомҳоро дар бар мегирад, шиддатнокии хатҳои гуногун дар спектри хатӣ аз шумораи атомҳои ҳар як ҳолати ҳаяҷонбахш вобаста аст. Дар ҳарорат дар лӯлаи разряди газ, назар ба сатҳи n & ge 4 бештар атомҳо дар n = 3 мебошанд. Аз ин рӯ, гузариши n = 3 ба n = 2 хатти шадидтарин буда, ранги сурхи хосаи разряди гидрогенро ба вуҷуд меорад (Расми ( PageIndex <1a> )). Дигар оилаҳои хатҳо тавассути гузариш аз ҳолатҳои ҳаяҷонбахши n & gt 1 ба мадор бо n = 1 ё ба мадор бо n & ge 3 истеҳсол карда мешаванд. Ин гузаришҳо ба таври схемавӣ дар расми ( PageIndex <4> ) нишон дода шудаанд

Тасвири ( PageIndex <4> ): Гузаришҳои электронӣ барои силсилаҳои гуногуни хатҳои мушаххасе, ки дар спектри эмиссияи гидроген мушоҳида мешаванд. Силсилаи хатҳои Лайман аз ҳисоби гузариш аз мадори баландтар ба орбитаи энергияи пасттарин вобастаанд (н = 1) ин гузаришҳо миқдори зиёди энергияро ҷудо мекунанд, ки ба шуоъдиҳӣ дар қисми ултрабунафши спектри электромагнитӣ мувофиқанд. Хатҳои Paschen, Brackett ва Pfund вобаста ба гузариш аз мадори баландтар ба мадор бо н = 3, 4 ва 5, мутаносибан ин гузаришҳо, ба радиатсияи инфрасурх мувофиқ, энергияро камтар ҷудо мекунанд. (Орбитҳо ба миқёс кашида намешаванд.)

Дар замимаҳои муосир, гузариши электронҳо дар нигоҳ доштани вақт истифода мешаванд, ки бояд дақиқ бошад. Системаҳои телекоммуникатсионӣ, ба монанди телефонҳои мобилӣ, аз сигналҳои вақт, ки дақиқан дар тӯли миллионуми як сония дар як рӯз вобастагӣ доранд, инчунин дастгоҳҳое, ки шабакаи барқии Амрикоро назорат мекунанд. Сигналҳои системаи ҷойгиркунии ҷаҳонӣ (GPS) бояд дар тӯли миллиардум як сония дар як рӯз дақиқ бошанд, ки ин ба афзоиш ё аз даст додани на бештар аз як сония дар 1 400 000 сол баробар аст. Миқдори вақт вақт ёфтани ҳодисаро бо фосилае тақозо мекунад, ки мунтазам такрор карда мешавад.

Барои ноил шудан ба дақиқии барои мақсадҳои муосир зарурӣ, физикҳо ба атом рӯ овардаанд. Стандарте, ки барои калибровккунии соатҳо истифода мешавад, атоми цезий мебошад. Атомҳои сӯзиши сардкардашуда дар камераи вакуумӣ ҷойгир карда мешаванд ва бо печҳои микроавтобус бомбаборон карда мешаванд, ки басомади онҳо бодиққат назорат карда мешаванд. Вақте ки басомад комилан дуруст аст, атомҳо энергияи кофиро ҷаббида, барои гузаштан ба электронӣ ба ҳолати энергетикии олӣ мегузаранд. Таназзул ба ҳолати энергетикии камтар радиатсияро мебарорад. Басомади печи доимӣ танзим карда мешавад ва ҳамчун вимпели соат & rsquos хизмат мекунад.

Дар соли 1967, дуввум ҳамчун давомнокии 9,192,631,770 ҷараёни басомади резонансии атомҳои цезий муайян карда шуд, ки соати цезий. Дар айни замон барои таҳияи насли ояндаи соатҳои атомӣ, ки ваъда медиҳанд, ки дақиқтар мешаванд, таҳқиқот идома дорад. Чунин дастгоҳҳо ба олимон имкон медиҳанд, ки сигналҳои электромагнитии ноаён сусти сустро, ки тавассути роҳҳои асаб дар мағзи сар ба вуҷуд меоянд ва геологҳо барои чен кардани тағирот дар майдонҳои ҷозиба, ки боиси тағирёбии вақт мешаванд, ба кашфи нафт ё минералҳо мусоидат кунанд.

Мисол ( PageIndex <1> ): Силсилаи Лайман

Сатрҳои ба ном Лиман дар спектри эмиссионии гидроген ба гузариш аз ҳолатҳои гуногуни ҳаяҷоновар ба н = 1 мадор. Дарозии мавҷи хати камтарин бо силсилаи Лайманро ба се рақами муҳим ҳисоб кунед. Он дар кадом минтақаи спектри электромагнитӣ рух медиҳад?

Дода шудааст: мадори камтарин бо энергия дар силсилаи Лайман

Пурсида шуд: дарозии мавҷи хати Лиман бо энергияи пасттарин ва минтақаи мувофиқи спектр

  1. Қиматҳои мувофиқро ба муодилаи 6.3.2 (муодилаи Ридберг) иваз кунед ва барои ( lambda ) ҳал кунед.
  2. Бо истифода аз Расми 2.2.1 минтақаи спектри электромагнитиро, ки ба дарозии ҳисобшуда мувофиқ аст, ҷойгир кунед.

Мо метавонем муодилаи Ридбергро барои ҳисоб кардани дарозии мавҷ истифода барем:

A Барои силсилаи Лайман, н1 = 1. Хатти энергетикии пасттарин аз ҳисоби гузариш аз н = 2 ба н = 1 мадор, зеро онҳо дар энергия наздиктарин мебошанд.

Маълум мешавад, ки спектроскопҳо (одамоне, ки спектроскопияро меомӯзанд) ҳамчун воҳиди маъмулӣ m -1 на cm -1 -ро истифода мебаранд. Дарозии мавҷ бо энергия мутаносиби баръакс аст, аммо басомади он мутаносиби мустақим аст, ки бо формулаи Планк нишон дода шудааст, E = h ( nu ).

Spectroscopists аксар вақт дар бораи энергия ва басомади муодил сӯҳбат мекунанд. Агрегати cm -1 махсусан мувофиқ аст. Диапазони инфрасурх тақрибан 200 - 5,000 см -1, аз 11000 то 25.000 см -1 ва ултрабунафш аз 25000 то 100000 см -1 намоён аст. Воҳидҳои см-1-ро ҷӯяндаҳо меноманд, гарчанде ки одамон онро аксар вақт ҳамчун сантиметрҳои баръакс шифоҳӣ медиҳанд. Мо метавонем ҷавоби қисми А-ро ба см -1 табдил диҳем.

[ лямбда = 1.215 маротиба 10 ^ <& minus7> m = 122 nm ]

Ин хатти партоб Лиман алфа номида мешавад. Ин қавитарин хатти партоби атом аз офтоб аст ва химияи атмосфераи болоии тамоми сайёраҳоро, ки тавассути аз атомҳо ва молекулаҳо тоза кардани электронҳо ионҳо ба вуҷуд меоранд, пеш мекунад. Онро оксиген дар стратосфераи боло комилан ҷаббида, О-ро ҷудо мекунад2 молекулаҳо ба атомҳои O, ки бо дигар О реаксия мекунанд2 молекулаҳо барои ташаккули озони стратосферӣ

Б. Ин дарозии мавҷ дар минтақаи ултрабунафши спектр ҷойгир аст.

Машқи ( PageIndex <1> ): Силсилаи Pfund

Сатрҳои Pfund дар спектри эмиссияи гидроген ба гузариш аз ҳолатҳои баландтари ҳаяҷон ба н = 5 мадор. Дарозии мавҷи.-Ро ҳисоб кунед дуюм сатр дар силсилаи Pfund ба се рақами назаррас. Он дар кадом минтақаи спектр хобидааст?

Ҷавоб: 4.65 & маротиба 10 3 нм инфрасурх

Bhorr & rsquos модели атоми гидроген шарҳи дақиқи спектри партоби мушоҳидаашро дод. Инҳо саҳми асосии ӯ дар фаҳмиши сохтори атом мебошанд:

  • Электронҳо метавонанд танҳо минтақаҳои муайяни фазоро ишғол кунанд, ки номашон оварда шудааст мадор.
  • Орбитаҳои ба ядро ​​наздиктар аз энергия камтаранд.
  • Электронҳо метавонанд тавассути ғарқи кардан ё баровардани энергия аз як мадор ба мадори дигар ҳаракат карда, спектрҳои хосро ба вуҷуд оранд.

Мутаассифона, Бор натавонист шарҳ диҳад чаро электрон бояд бо мадорҳои алоҳида маҳдуд карда шавад. Ғайр аз он, сарфи назар аз миқдори зиёди ҷаззобӣ, ба монанди он, ки мадорҳо метавонанд на эллипсҳо бошанд, на ҳалқаҳо, модели ӯ натавонист миқдори спектри партоби ягон элементро, ба ғайр аз гидрогенро шарҳ диҳад (Расми ( PageIndex <5> )). Дар асл, модели Бор ва rsquos танҳо барои намудҳое кор мекарданд, ки танҳо як электрон доштанд: H, He +, Li 2 + ва ғайра. Барои пешрафт аз модели Бор олимон ба тағироти куллии тарзи тафаккури худ дар бораи сохтори электронии атомҳо ниёз доштанд.

Тасвири ( PageIndex <5> ): Спектри эмиссионии элементҳо дар муқоиса бо гидроген. Инҳо Тасвирҳо а) гази гидрогенро нишон медиҳанд, ки ба атомҳои гидроген дар қубури ихроҷ (б) неон ва (в) симоб заррае атмосфера мешавад. Хатҳои қавитарин дар спектри гидроген силсилаи дури ултрафиолетии Лайман мебошанд, ки аз 124 нм ва аз он сар мешавад. Хатҳои қавитарин дар спектри симоб дар 181 ва 254 нм, инчунин дар ултрабунафш мебошанд. Инҳо нишон дода нашудаанд.

То ин дам, мо ба таври возеҳ танҳо партоби рӯшноиро аз ҷониби атомҳо дар ҳолатҳои ҳаяҷоновар баррасӣ кардем, ки спектри эмиссияро ба вуҷуд меорад (спектре, ки аз ҷониби атомҳо дар ҳолатҳои ҳаяҷонбахш истеҳсол мешавад). Баръакс, азхудкунии рӯшноӣ аз ҷониби атомҳои ҳолати заминӣ барои ба вуҷуд овардани ҳолати ҳаяҷонбахш, инчунин метавонад рух диҳад, ки спектри абсорбсияро ба вуҷуд орад (спектри дар натиҷаи азхудкунии рӯшноӣ бо атомҳои ҳолати заминӣ). Азбаски ҳар як унсур спектри хоси партоиш ва азхудкунӣ дорад, олимон метавонанд чунин спектрҳоро барои таҳлили таркиби модда истифода баранд.

Ҳангоме ки атом нур мепартояд, вақте ки атом рӯшноиро азхуд мекунад, ба ҳолати пасти энергетикӣ мубаддал мешавад, ба ҳолати энергетикии олӣ ба ҳаяҷон меояд.


3 Мушоҳидаҳои RBSPICE-B

Давраҳои тӯфони геомагнитӣ, ки дар ин таҳқиқот баррасӣ шудаанд, чунинанд:

Парвандаи 1: 1. 17-20 марти 2013

Парвандаи 2: 1. 17-20 марти 2015

Чӣ тавре ки дар расми 1 тасвир шудааст, Парванда аз мадори Ван Аллен Проб В иборат аст аз мадорҳои 527-535, ҳол он аз мадорҳои 2,469-2,477. Барои Л.-шакли таваҷҷӯҳ ба кори ҳозира, яъне 3 ≤ Л. ≤ 6, Van Allen Probe B асосан дар шабона барои ҳарду ҳолат ва ҷойгир аст. Профилҳои вақти Дст ва Kp индексҳо барои парвандаҳо ва мутаносибан дар ду панели поёни Расмҳои 3 ва 6 оварда шудаанд.

Парванда тӯфони шадидро бо ҳадди аққал дар бар мегирад Дст = -132 nT. Марҳилаи асосӣ аз соати 06:00 UT, 17 март то 21:00 UT, 17 март тӯл мекашад ва марҳилаи барқароршавӣ дар тӯли 18-20 марти 2013 баррасӣ мешавад. Фаъолияти зериобӣ, тавре ки нишон дода шудааст Kp сатҳҳо, дар марҳилаи асосӣ қавӣ ва дар марҳилаи барқароршавӣ суст аст.

Парванда тӯфони шадидро бо ҳадди ақал дар бар мегирад Дст = -223 nT. Марҳилаи асосӣ дар давоми соати 07:30 UT, 17 март то 22:45 UT, 17 март рух медиҳад ва марҳилаи барқароршавӣ дар давраи 18-20 марти 2015 ба назар гирифта мешавад. Фаъолияти тӯфон дар марҳилаи асосӣ шадид аст ва дар тамоми марҳилаи барқароршавӣ боқӣ мемонад.

Ҳангоми тавсиф кардани ҳолатҳо ва мутаносибан тӯфонҳои "қавӣ" ва "шадид", мо таснифоти тӯфонҳои магнитиро аз ҷониби Лёв ва Прёлсс истифода бурдем (1997). We should note here in fact that the physical concept that we are addressing in this paper, namely, self-limiting of trapped particle fluxes by wave scattering, is not necessarily associated only with storms. For instance, this concept is also valid during moderate substorm activity in the absence of magnetic storms.

Figure 2 provides a broad overview of the variation of proton differential flux intensity at energies Е. = 55 keV, 100 keV, and 600 keV, with respect to Л.-shell, over the duration of the magnetic storm periods Cases and . For Case , at Е. = 55 keV, 100 keV, following initiation of the storm, there is a broad increase in flux over the Л.-shell range , which is maintained throughout the recovery phase at Е. = 600 keV, there is a relatively insignificant increase in flux as a result of the storm, and the flux remains at a low level over all Л.-shells during the storm. For Case , at Е. = 55 keV, 100 keV, there is a broad increase in flux over Л.-shells, , due to the storm at Е. = 600 keV, dependent on Л.-shell, fluxes undergo a net loss or insignificant increase as a result of the storm.

In the upper eight panels of Figure 3 we show proton (differential) spectra for Case at Л. = 3, 4, 5, and 6 for outbound and inbound satellite passes, with the spectra color-coded according to orbit number and universal time. In the lower panels showing the time profiles of the Dst ва Kp indices, the vertical colored lines indicate times of apogee of RBSP-B. In general, a broad increase in spectral intensity is apparent over the course of the storm over most Л.-shells and energies. In particular, we observe the strong relatively flat spectrum over energies 50 keV–200 keV, at , that is produced over the recovery period. We also observe that at each Л.-shell for which both outbound and inbound spectra are shown in Figure 3, the outbound and inbound spectra show very similar behavior. No proton data are available at Л. = 3 for the outbound passes in Case .

Figure 4 shows detailed time variations of proton fluxes for Case over the course of the storm, for inbound passes, at each energy Е. = 44.7 keV, 99.4 keV, 180.5 keV, and 597.6 keV, for the Л.-shells Л. = 3, 4, 5, and 6. The colored rectangular region in each panel represents the duration of the main phase of the storm. The strong flux at Е. = 44.7 keV is maintained or increased at each Л.-shell during the storm. We note, in particular, the significant increases in flux, by about an order of magnitude over prestorm values, for energies Е. = 99.4 keV and Е. = 180.5 keV at Л. = 4. At Е. = 597.6 keV the relatively low prestorm flux does not significantly increase at any Л.-shell over the course of the storm. Figure 5 shows detailed time profiles of proton fluxes for Case at the same energies and Л.-shells as Figure 4, but for outbound passes. Overall, Figures 4 and 5 indicate very similar behavior of the proton flux variations over the storm as measured during the inbound and outbound satellite passes.

Figure 6 shows proton spectra for Case in an identical format to that used in Figure 3 for Case . Many features of the proton spectra shown in Figures 3 and 6 are similar, including the general intensification of the spectra during the course of the storm. However, the proton spectra in Figure 6, the case of a severe storm, differ from the spectra in Figure 3 in two significant ways. First, strong enhancements in spectra not only occur for Л. = 4 and 5 but also occur at Л. = 3. Second, the range of energies over which the enhanced spectra are largely “flat” is from 50 keV to approximately 300 keV. Time profiles of the proton fluxes for Case at each of the energies Е. = 44.7 keV, 99.4 keV, 180.5 keV, and 597.6 keV for each Л.-shell, Л. = 3, 4, 5, and 6 are shown in Figure 7 for inbound passes and Figure 8 for outbound passes. We note, in particular, that at Л. = 3, the increase in flux for Е. = 99.4 keV is by 2 orders of magnitude, and for Е. = 180.5 keV, the increase in flux is well in excess of 1 order of magnitude over prestorm values. Even for this severe storm, at Е. = 597.6 keV, proton fluxes do not increase significantly at any Л.-shell.


5 Conclusion

The new, totally unexpected type of daytime high frequency VLF emission was discovered in the VLF observations at the Kannuslehto station (Л. ∼ 5.5) at the frequencies above 4–6 kHz after the filtering out strong atmospherics (sferics) which hid like a curtain all natural VLF emissions at the same frequencies. These new high-frequency VLF emissions typically occur as a chaotic sequence of a number of short (∼1–3 min) burst-like right-hand polarized structures or single short patches with the total duration up to few hours.

A rich collection of different spectral shapes of these new high-frequency VLF patches is shown. Sometimes they were very complex, sometimes they exhibited a strange feature of a about 1–2 min QP repetition of the individual signal looking like a dotted line. The dynamic spectrum of the high-frequency VLF patches became more complex if there was a small magnetic substorm observed on the night side of the Earth in the same time. The spectral peculiarities of the dynamic spectra of the new VLF patches and its variability arise the questions of the temporal and spatial details of the wave-particle interactions in the magnetosphere plasma.

The studied VLF patches were observed only under quiet or weakly disturbed space weather conditions, but during small negative values of the Dst index, indicating the presence of a certain excess of the radiation belt electrons.

The VLF observations at KAN were compared with those obtained at the Lovozero (LOZ) station, located at similar geomagnetic latitude, but about 400 km eastward. The results showed the common source of the individual VLF patches, and the location of its ionospheric exit area can change with time.

We suppose that these new discovered high-frequency VLF patches are generated deep in the magnetosphere at much lower Л. values than the observation site. The details of the mechanism of generation and propagation of these waves remain unknown. However, these waves behavior represents an important subject for theoretical investigations of the plasma processes in the Earth's geomagnetic environment. An appearance of high frequency VLF patches could be an indirect indicator of a local enhancement of electron fluxes in the radiation belt that are not directly measured and may occur even in the absence of visible geomagnetic disturbances. Further researches may shed new light on wave-particle interactions occurring in the Earth's radiation belts.