Skip to main content

Stralingsgordels tijdens geomagnetische stormen waargenomen door EPT

Research Topic Chapter
News flash intro
De Energetic Particle Telescope (EPT), die in mei 2013 aan boord van de PROBA-V-satelliet gelanceerd werd, levert al meer dan 7 jaar fluxmetingen op 820 km. Hiermee kunnen we de sterke fluxvariaties bepalen die samenhangen met de geomagnetische stormen die sinds 2013 zijn waargenomen. De stormen worden gekenmerkt door drop-outs gevolgd door fluxtoenames, met injecties in de slotregio tussen de binnenste en buitenste stralingsgordel tijdens de krachtigste stormen. De hoogtes van ondoordringbare barrières voor de drop-outs en injecties zijn statistisch bepaald voor verschillende energiebereiken van elektronen.
Body text

De Energetic Particle Telescope

Elektronenfluxvariaties voor E>500 keV tijdens geomagnetische stormen worden onderzocht met behulp van de Energetic Particle Telescope (EPT).

Deze detector die in mei 2013 aan boord van de satelliet PROBA-V op een hoogte van 820 km werd gelanceerd, werd ontworpen door BIRA, UCLouvain en QinetiQ Space om te voorzien in zuivere spectra van:

  • elektronen
  • protonen
  • alfadeeltjes

Geomagnetische stormen

Tijdens de hoofdfase van elke geomagnetische storm en zelfs tijdens substormen worden “drop-outs” van de elektronenflux waargenomen: een snelle afname van de elektronenflux in de hele buitenste elektronenstralingsgordel bij alle energieën boven ongeveer 0,5 MeV op tijdschalen van een paar uur.

De elektronenspectrogrammen gemeten door EPT tussen 2013 en 2019 laten zien dat na elke geomagnetische storm de drop-out wordt gevolgd door een fluxtoename die begint bij lage L-waarden en vervolgens de slotregio bereikt of voor de krachtigste geomagnetische stormen zelfs de binnenste gordel. L is de equatoriale afstandsparameter voor de magnetische schil, uitgedrukt in aardstralen. De buitenste stralingsgordel bevindt zich typisch op L > 4, de binnenste gordel op L < 2 aardstralen, en het gebied daartussen wordt het slotgebied genoemd.

We zien dat drop-outs verschijnen bij alle energieniveau’s die door EPT gemeten worden en tot op L3.5 aardstralen doordringen voor de sterkste stormen. Drop-outs worden telkens waargenomen wanneer de “Disturbed Storm Time”-index Dst een omgekeerde piek heeft < -40 nT.

Fluxverhogingen verschijnen alleen bij een lagere L voor sterke stormen met Dst < -50 nT. Ze dringen door tot ondoordringbare begrenzingen met een minimale L-schaal die samenhangt met de Dst-waarde en de energie. Bij E > 2 MeV ligt deze grens altijd buiten de binnenste gordel: ze is gekoppeld aan de positie van de plasmapauze die overeenkomt met de scherpe grens van koud plasma. We hebben ook aangetoond dat de plasmapauze gerelateerd is aan poollicht.

Ook menselijke activiteit beïnvloedt de elektronenfluxen van de stralingsgordels: we toonden aan dat de grondzender in Noordwest-Australië elektronen verstrooit en ze uit de stralingsgordels doet verdwijnen.

Verder lezen

  • Pierrard, V., Botek, E., Ripoll, J.-F., and Cunningham, G.S. (2020). Electron dropout events and flux enhancements associated with geomagnetic storms observed by PROBA-V/EPT from 2013 to 2019. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 125(12), e2020JA028487. https://doi.org/10.1029/2020JA028487 Open Access Logo
  • Pierrard, V., Lopez Rosson, G., and Botek, E. (2019). Dynamics of Megaelectron Volt Electrons Observed in the Inner Belt by PROBA-V/EPT. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124(3), 1651-1659. https://doi.org/10.1029/2018JA026289
  • Cunningham, G.S., Botek, E., Pierrard, V., Cully, C., and Ripoll, J.-F. (2020). Observation of High-Energy Electrons Precipitated by NWC Transmitter from PROBA-V Low-Earth Orbit Satellite. Geophysical Research Letters, 47(16), e2020GL089077. https://doi.org/10.1029/2020GL089077 Open Access Logo

 

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Elektronenflux waargenomen door EPT van 18 juni 2015 tot 28 juni 2015. De zwarte lijn komt overeen met een lineaire relatie op basis van de waargenomen Dst-index (Disturbed Storm Time). Figuur uit Pierrard et al., 2020.
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Elektronenfluxen waargenomen door EPT vanaf de eerste metingen op 21 mei 2013 tot en met 31 december 2019, voor kanaal 1 (500-600 keV, bovenste paneel) en kanaal 5 (1-2,4 MeV, middelste paneel). Het onderste paneel toont de waargenomen Dst-index voor dezelfde periode. (Figuur uit Pierrard et al., 2020)
Figure 4 body text
Figure 4 caption (legend)
Elektronenflux gemeten door EPT in kanaal 1 (500-600 keV, bovenste paneel), kanaal 4 (0,8-1 MeV, tweede paneel) en kanaal 5 (1-2,4 MeV, derde paneel) van 1 maart tot 31 december 2015. In het derde paneel komt de zwarte lijn overeen met de locatie van de plasmapauze die door twee instrumenten aan boord van de Van Allen Probes wordt gemeten. Onderste paneel: de Dst-index gemeten gedurende dezelfde periode. Figuur uit Pierrard et al., 2020.