THE ELECTROMAGNETIC CHARACTERISTICS OF THE POLAR IONOSPHERE DURING A MODERATELY DISTURBED PERIOD

지자기교란시 극전리층의 전자기적인 특성

The distributions of the ionospheric conductivities, electric potential, ionospheric currents, field-aligned currents, Joule heating rate, and particle energy input rate by auroral electrons along with the characteristics of auroral particle spectrum are examined during moderately disturbed period by using the computer code developed by Kamide et al. (1981) and the ionospheric conductivity model developed by Ahn et al. (1995). Since the ground magnetic disturbance data are obtained from a single meridian chain of magnetometers (Alaska meridian chain) for an extended period of time (March 9 - April 27, 1978), they are expected to present the average picture of the electrodynamics over the entire polar ionosphere. A number of global features noted in this study are as follows: (1) The electric potential distribution is characterized by the so-called two cell convection pattern with the positive potential cell in the morning sector extending into the evening sector. (2) The auroral electrojet system is well developed during this time period with the signatures of DP-1 and DP-2 current systems being clearly discernable. It is also noted that the electric field seems to play a more important role than the ionospheric conductivity the conductivity over the poleward half of the westward electrojet in the morning sector while the conductivity enhancement seems to be more important over its equatorward half. (3) The global field-aligned current distribution pattern is quite comparable with the statistical result obtained by Iijima and Potemra (1976). However, the current density of Region 1 is much higher than that of Region 2 current at pointed out by pervious studies (e.g.; Kamide 1988). (4) The Joule heating occurs over a couple of island-like areas, one along the poleward side of the westward electrojet region in the afternoon sector. (5) The maximum average energy of precipitating electrons is found to be in the morning sector (07∼08 MLT) while the maximum energy flux is registered in the postmidnight sector (02 MLT). Thus auroral brightening and enhancement of ionospheric conductivity during disturbed period seem to be more closely associated with enhancement of particle flux rather than hardening of particle energy.

Kamide et al.(1981)이 개발한 지자기기록 연전방법인 KRM 방법과 Ahn et al.(1995)이 개발한 전기전도도모델을 이용하여 지자기활동이 중간정도로 교란된 기간동안의 극전리층의 전기전도도, 전위, 수평전류, 연자기력선전류, Joule 열 발생, 오로라입자에 의한 에너지유입 등의 분포 및 하강오로라입자의 에너지스펙트럼상의 특성을 조사하였다. 지상지자기자료는 단일 자력계망(Alsaka meridian chain)에서 장기간 (1978년 3월 9일부터 4월 27일까지)에 걸쳐 얻어진 자료이므로 극전리층의 평균적인 전자기상태를 보여줄 것으로 기대되낟. 본연구에서 얻어진 몇가지 결론은 다음과 같다. (1) 전위분포는 소위 두개의 대류 cell이라 불리우는 형태를 나타내며 아침영역의 양의 전위 cell이 저녁영역의 음의 전위 cell로 깊숙히 진입된 모습을 보이고 있다. (2) 이 기간동안 오로라제트전류대가 잘 발달되어 있으며 DP-1 및 DP-2 전류계가 확인되었다. 아침영역의 서향제트전류대의 극쪽영역은 전기장이 전기전도도보다 전류의 밀도를 증가시키는데 더 중요한 구실을 하는 반면 적도쪽은 전기전도도가 상대적으로 중요한 역할을 담당하고 있다. (3) 전지구적인 규모의 연자기력선전류의 분포는 Iijima & Potemra(1976)가 구한 통계적인 분포와 유사했다. 그러나 이미 지적된 바(Kamide 1988)와 같이 영역 1의 전류밀도가 영역 2보다 현저하게 높았다. (4) Joule 열발생은 섬처럼 격리된 영역에 집중되어 나타났다. 하나는 서향제트전류대의 극쪽사면을 따라 나타나고 다른 하나는 오후영역의 동향전류대를 따라 나타났다. (5) 하강오로라입자의 최대 평균 에너지는 아침시간대(07~08 MLT)에 나타나는 반면 최대에너지유입은 02 MLT 시간대에 관측되었다. 그래서 지자기활동이 증가할 때 수반되는 오로라밝기의 증가와 전기전도도의 강화는 하강전자의 평균에너지의 증가보다는 에너지속의 증가와 더 밀접한 관계가 있는 것 같다.