• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제30권2호
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• pp.95-100
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• 2013

In this paper we examine a total of 16 dipolarization events that were observed by THEMIS spacecraft in space close to geosynchronous orbit, r < ${\sim}7\;R_E$. For the identified events, we examine the characteristics of the plasma flows and associated bubbles as defined based on $pV^{5/3}$, where p is the plasma pressure and V the volume of unit magnetic flux. First, we find that the flow speed in the near-geosynchronous region is very low, mostly within a few tens of km/s, except for a very few events for which the flow can rise up to ~200 km/s but only very near the dipolarization onset time. Second, the bubble parameter, $pV^{5/3}$, decreases by a much smaller factor after the dipolarization onset than for the events in the farther out tail region. We suggest that the magnetic dipolarization in the near-geosynchronous region generates or is associated with only very weak plasma bubbles. Such bubbles in the near-geosynchronous region would penetrate earthward only by a small distance before they stop at an equilibrium position or drift around the Earth.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제17권2호
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• pp.141-146
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• 2000

Some observational features on the July 5, 1995 substorm event are presented using the data from the Geotail satellite which was located at near-Earth plasma sheet, ${X}_{GSE}$ ∼ $-9.6R_{E}$, and quite close to the onset sector. Near-tail magnetic field reveals the typical dipolarizations starting ar ∼ 11-4 UT until ∼ 1113 UT. During the interval, two dipolarizations occur: First dipolarization is not strong and accompanies only weak(<150km/s) earthward/dawnward plasma flows, and in the second dipolarization that follows shortly, rather large amplitude magnetic fluctuations are seen, but it initiates with no significant earthward flow. The earthward bursty flow with a maximum speed of > 450km/s was observed, but delayed by ∼ 1 min with respect to the second dipolarization initiation. These features are in conflict with the flow-braking scenario for the substorm. Rather they fit better in the near-tail current disruption scenario.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.40.4-41
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• 2010

Using magnetic field and plasma moment data obtained by THEMIS satellites(A, D, and E), we selected 203 fast flow events accompanied by dipolarization in the near-Earth region( X(GSM) = -7 ~ -12 RE) and statistically examined their properties. It was found that most of the fast flows show the maximum velocity between 1 minute before dipolarization onset and 2 minutes after onset and proceed earthward and duskward. We also found that only the flows with low velocity of less than 400 km/s are observed at X > -8 RE, while the high velocity flows(as well as low velocity flows) are observed at the further tailward region(X < -8 RE). And most of the tailward flows are slow regardless of distance at X(GSM) = -7 ~ -12 RE. On the other hand, if we consider the fast flow as a bubble (Pontius and Wolf, 1990), the entropy parameter, PV5/3 is an important factor to describe the plasma sheet dynamics. Thus we investigated the relationship between the flow velocity and the amount of change in PV5/3 before and after dipolarization onset and found out that the dipolarizations with more depleted entropy parameter tend to show higher flow velocity. Also we examined how the magnetic field at geosynchronous orbit responds to the fast flow accompanied by dipolarization in the near-earth plasma sheet, using the measurements from GOES 11 and 12 statellites. We found that most of the fast flows do not reach geosynchronous orbit as suggested by Ohtani et al. (2006).

• 천문학회보
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• 제36권1호
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

The anisotropic nature of the magnetic turbulence associated with magnetic dipolarizations in the Earth's plasma sheet is examined. Specifically we determine the power spectral indices for the perpendicular and parallel components of the fluctuating magnetic field with respect to the background magnetic field and compare them to determine possible anisotropic features. For this study, we identify a total of 47 dipolarization events from February 2008 using the magnetic field observations by the THEMIS A, D and E satellites when they are situated closely near the neutral sheet in the near-Earth tail. For the identified events, we estimate the spectral indices for the frequency range from 1.3 mHz to 42 mHz. The results show that for many events the spectral indices are larger for fluctuations in the ${\Psi}$ direction than for those in the other two directions, where the ${\Psi}$ direction is perpendicular to the background magnetic field line and to the azimuthal direction. This implies that the dipolarization-associated turbulence of the magnetic field is often anisotropic. We discuss how this result differs from what is expected from the theory of homogeneous, anisotropic, MHD turbulence.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제28권2호
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• pp.117-122
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• 2011

In this paper, the anisotropic nature of the magnetic turbulence associated with magnetic dipolarizations in the Earth's plasma sheet is examined. Specifically, we determine the power spectral indices for the perpendicular and parallel components of the fluctuating magnetic field with respect to the background magnetic field, and compare them in order to identify possible anisotropic features. For this study, we identify a total of 47 dipolarization events in February 2008 using the magnetic field data observed by the THEMIS A, D and E satellites when they are situated near the neutral sheet in the near-Earth tail. For the identified events, we estimate the spectral indices for the frequency range from 1.3 mHz to 42 mHz. The results show that the degree of anisotropy, as defined by the ratio of the spectral index of the perpendicular components to that of the parallel component, can range from ~0.2 to ~2.6, and there are more events associated with the ratio greater than unity (i.e., the perpendicular index being greater than the parallel index) than those which are anisotropic in the opposite sense. This implies that the dipolarization-associated turbulence of the magnetic field is often anisotropic, to some non-negligible degree. We then discuss how this result differs from what the theory of homogeneous, anisotropic, magnetohydrodynamic turbulence would predict.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제20권1호
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• pp.43-52
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• 2003

본 논문에서는 수 MeV 이상의 에너지를 갖는 전자들(electrons)의 비정상적인 증가 현상 즉 Relativistic Electron Events(REE)와 자기 폭풍(magnetic storm) 및 자기 부폭풍(magnetic substorm) 사이의 상관 관계에 대해 연구하였다. 이를 위해 먼저 1996-1998년의 3년 동안 일어났던 자기 폭풍을 조사하여 REE를 동반하는 자기 폭풍과 동반하지 않는 자기 폭풍의 두 그룹으로 분류하여 분석하였고, 두 그룹 각각의 자기 폭풍이 일어나는 동안 발생한 자기 부폭풍들의 특성을 살펴보았다. 특히 수십에서 수백 keV 에너지대의 고에너지 입자 수 증가(energetic particle injection) 현상과 자기장 쌍극자화(magnetic dipolarization) 현상을 분석한 결과, REE를 동반하는 자기 폭풍 동안에 발생한 자기 부폭풍이, REE를 동반하지 않는 자기 폭풍이 일어나는 동안 발생한 자기 부폭풍보다 더 강하게 나타난다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
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• pp.29.1-29.1
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• 2011

The magnetic dipolarizations at the tail are often, if not always, associated with plasma flows of some magnitude. The associated flow direction is known to be earthward most often but not necessarily always. It is the primary goal of this paper to clarify the association between dipolarizations and the associated flow characteristics in general, but with a primary emphasis on tailward flow cases. Based on a number of dipolarizations that we identify at the near-Earth tail using the THEMIS tail observations we first confirm that dipolarizations can in general initiate in association with both earthward and tailward flows. Also, the main direction of the plasma flow, whether being earthward or tailward, is not critical in determining the intensity of the dipolarizations. We actually identify some events of tailward flow-associated dipolarizations that are as much intense as the earthward flow-associated events. The occurrence rate of the tailward flow-associated dipolarizations is mainly concentrated in the radial region of < 10 RE and in the local time region of 22-01 hr. However, its relative occurrence rate is rather low, ~19 % in the radial region and ~15.3 % in the local time region, as compared to that for the events associated with all other types of flows. Furthermore, the flow direction often changes no matter whether it is initially earthward or tailward near the onset time. As a consequence, the net transport of the magnetic flux during the main duration of the dipolarization process is earthward for nearly all of the dipolarizations that initiate with dominantly tailward flows near the onset, as is the case for those that initiate with dominantly earthward flows.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.451-466
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• 2009

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.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제23권3호
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• pp.217-226
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• 2006

이 논문에서는 먼저 정지궤도에서 관측된 세 개의 Sawtooth 진동 이벤트를 보고한다. Sawtooth 진동에서는 수십에서 수백 keV 에너지대의 자기권 대전입자 플럭스가 평균 $2{\sim}3$시간의 주기로 반복적으로(10여 차례 내외) 증감한다. 플럭스가 증가 할 때는 매우 급격히 증가하고 그 후 다음 증가 때까지 서서히 감소하는 특징을 보이는데 이러한 반복적 플럭스 증감을 시간에 대한 그래프로 나타내면 마치 톱니 모양을 갖는다. 다음으로 이러한 각 Sawtooth 진동 이벤트 기간에 대해 바깥 방사선 벨트 외경계면의 변화를 연구하였다. 이를 위해 SAMPEX 저궤도 위성이 관측한 상대론적 전자 플럭스 자료를 이용하였다. 이 관측 자료를 이용하여 바깥 방사선 벨트 외경계면 위치의 L값을 결정하고 각 Sawtooth 진동 이벤트 기간 동안의 경계면 L값의 변화를 분석하였다. 분석 결과로서 바깥 방사선 벨트 외경계면이 Sawtooth 진동 각 톱니 주기에 맞추어 팽창과 수축을 반복하는 진동을 발견하였다. 구체적으로, Sawtooth 입자 플럭스가 증가 한 직후에는 바깥 방사선 벨트 외경계면이 더 밖으로 팽창하고, 그 후 Sawtooth 입자 플럭스가 다음 주기 전까지 서서히 감소하는 동안에는 다시 방사선 벨트 외경계면이 수축하는 것을 발견하였다. 한편 Sawtooth 입자 플럭스 증가 시에는 주야간 지역간의 자기권 자기장 비대칭 정도가 감소하고, 반대로 입자 플럭스 감소 시에는 주야간 지역간의 자기권 자기장 비대칭 정도가 증가하는 특징이 반복적으로 나타났다. 이로 인해 바깥 방사선 벨트 외경계면도 주기적으로 변하는 것으로 생각된다.