Some Statistical Characteristics of Substorms Under Northward IMF Conditions

While substorms are known to generally occur under southward IMF conditions, they can sometimes occur even under northward IMF conditions. In this paper, we studied the substorms that occurred in May, 2000 to 2002 to examine some statistical characteristics of the IMF and solar wind associated with northward IMF substorms. We focused on the cases where two or more substorms occurred successively under northward IMF conditions. Also, by checking Sym-H index associated with each of the substorms we determined whether or not there is any association of such northward IMF substorm occurrence with storm times. We also examined statistical properties at geosynchronous altitude in terms of magnetic field dipolarization and energetic particle injection. The following results were obtained. (i) Most of the northward IMF substorms occurred under average solar wind conditions. The majority of them occurred within 2 hrs duration of northward IMF Bz state, but there are also a nonnegligible number of substorms that occurred after a longer duraiton of northward IMF Bz state. (ii) While most of the substorms occurred as isolated from a magnetic storm time, those that occurred in a magnetic storm time show a higher average value of IMF and solar wind than that for the isolated substorms. (iii) About 55% of the substorms were associated with the IMF clock angle that can possibly allow dayside reconnection, and the other 45% were associated with more or less pure northward IMF conditions. Therefore, for the latter cases, the energy input from the solar wind into the magnetosphere should be made by other way than the dayside reconnection. (iv) For most of the substorms, the magnetic field dipolarizations and energetic particle injections at geosynchronous altitude were identified to be generally weak. But, several events indicated strong magnetic field dipolarizations and energetic particle injections.

북쪽방향 IMF 조건하에서 발생하는 서브스톰의 통계적 특성

서브스톰(substorm)은 일반적으로 IMF가 남쪽 방향(이하 southward IMF)일 때 발생하기 쉽지만 IMF가 북쪽 방향(이하 northward IMF)일 때도 발생한다. 이 연구에서는 northward IMF 상태일 때 발생하는 서브스톰의 특성을 규명하기 위해 2000년 5월부터 2002년까지의 기간에 발생한 서브스톰을 다루었다. 특히 northward IMF 기간 중 두 번 혹은 그 이상의 서브스톰이 연이어서 발생한 경우에 대한 총 53건의 서브스톰을 선정하였다. 이렇게 선정된 서브스톱에 대해 그 해당 IMF와 태양풍의 통계적 조건을 조사하였다. 또한 자기폭풍(magnetic storm)과의 연관성을 알아보고자 Sym-H의 변화를 조사하였다. 정지궤도에서 자기장의 쌍극자화(magnetic dipolarization) 정도와 고 에너지 입자 발생(energetic particle injection) 강도에 대해서도 조사 하였다. 서브스톰이 발생할 수 있는 에너지 유입의 근원을 알아보기 위해 IMF clock angle를 조사하였다. 이와 같은 조사를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) northward IMF 서브스톰은 태양풍 물리량들이 보편적으로 알려진 평균 값을 가질 때 가장 높은 발생 빈도를 보였다. northward IMF로 바뀐 후 첫 번째로 발생된 서브스톰의 87%, 그 이후의 서브스톰들의 62%가 northward IMF 상태가 지속 된지 두 시간 이내에 발생 하였다. 이것은 곧 2 시간 이상 northward IMF 상태가 지속된 후에도 발생하는 서브스톰이 종종 존재한다는 것을 시사한다. (2) 대부분의 경우 자기폭풍과 독립된 서브스톰 이였으나, 자기폭풍 기간에 발생한 서브스톰의 경우에는 그렇지 않은 서브스톰들과 비교 하였을 때, 그 해당 IMF와 태양풍의 물리량들이 다소 높은 평균 값을 보였다. (3) 약 55%의 서브스톰은 낮지역의 자기장 재결합(dayside reconnection)이 가능 할 정도의 IMF clock angle을 갖는 상태이지만, 나머지 45%의 서브스톰의 경우는 그렇지 않은 것으로 나타났다. 따라서 이런 경우 낮지역 자기장 재결합 이외의 다른 방법에 의한 에너지 유입이 이루어 져야 할 것으로 본다. (4) 또한 많은 경우 정지궤도에서의 자기장의 쌍극자화 정도와 고 에너지 입자 발생 정도가 대체로 약한 것을 확인하였다. 하지만, 일부 이벤트에서는 강한 자기장 쌍극자화와 고 에너지 입자 발생이 나타났다.