Обзор низкоэнергетических электронов в вечернем секторе магнитосферы по данным OGO 1 и OGO 3

Наблюдения электронов с энергиями 125 эВ до ∼2 кэВ спутником OGO 1 и электронов с энергиями 40 эВ до ∼2 кэВ на OGO 3 (измерения модулированными детекторами Фарадея) использованы для изучения популяции низкоэнергетических электронов в магнитосфере в диапазоне магнитного локального времени примерно 17–22 часов. Интенсивные потоки этих электронов ограничены пространственной областью, названной плазменным листом, который является продолжением плазменного листа магнитного хвоста, обнаруженного спутниками Vela, и соответствует мягкой электронной полосе, впервые зафиксированной Грингаузом. Плазменный лист простирается на весь исследованный здесь диапазон местного времени — от хвоста магнитосферы через меридиан сумерек в сторону дневной магнитосферы. По широте он ограничен в пределах 4–6 RE относительно геомагнитной и/или солнечно-магнитосферной экваториальной плоскости, что согласуется с ранее опубликованными наблюдениями спутников Vela; потоки электронов не фиксируются высоко над экватором, даже очень близко к магнитопаузе. По радиальному расстоянию плазменный лист ограничен снаружи магнитопаузой и изнутри хорошо очерченной резкой внутренней границей. Внутренняя граница прослежена от экваториальной области до наибольших исследованных широт, ∼40°; в периоды геомагнитного спокойствия она наблюдается на экваториальном расстоянии 11 ± 1 RE и, по-видимому, простирается к большим широтам вдоль силовых линий магнитного поля. Между внутренней границей плазменного листа и внешней границей плазмосферы наблюдаются слабые или отсутствующие потоки электронов. Косвенное обнаружение очень больших плотностей ионов внутри плазмосферы даёт положения её границы в хорошем согласии с другими определениями. В периоды магнитной бури (magnetic bay) плазменный лист продвигается ближе к Земле; внутренняя граница плазменного листа тогда обнаруживается на экваториальных расстояниях 6–8 RE. Это наиболее просто интерпретируется как результат фактического внутреннего движения плазмы во время бури. В одном случае удалось связать начало этого движения с началом бури и оценить среднюю радиальную скорость ∼12 км/с, из чего был выведен электрический потенциал, соответствующий примерно 48 киловольтам через магнитный хвост. Внутри плазменного листа популяция электронов характеризуется числовыми плотностями от 0.3 до 30 см−3 и средними энергиями от 50 до 1600 эВ и выше, с сильной антикорреляцией между плотностью и средней энергией, так что энергетическая плотность электронов (∼1 кэВ см−3) и энергетический поток (∼3 эрг см−2 с−1) демонстрируют относительно небольшие вариации. Более низкие энергии и более высокие плотности обычно наблюдаются в периоды геомагнитных возмущений. Отсутствие наблюдений электронов в областях над плазменным листом позволяет установить верхний предел числа электронов 5 × 10−2 см−3 при предположении средней энергии ∼50 эВ (типичной для магнитосферы) и 10−2 см−3 при энергии ∼1 кэВ (типичной для плазменного листа). На внутренней границе плазменного листа отмечается резкое смягчение электронного спектра с уменьшением радиального расстояния, но, по-видимому, с небольшим изменением числа электронов. Энергетическая плотность электронов уменьшается через внутреннюю границу примерно как ∼exp(расстояние/0.4 RE) в спокойные периоды; во время магнитной бури энергетическая плотность уменьшается как ∼exp(расстояние/0.6 RE), и наблюдается более сложная пространственная структура плотности и средней энергии.