Abstract
It has been known that high-speed solar wind streams associated with coronal holes lead to quasi-periodic substorms that occur approximately every $2{\sim}4$ hours. In this paper we examined 222 repetitive substorms that occurred during high-speed stream periods in July through December in 2003 to quantitatively determine a range of energy input from the solar wind into the magnetosphere between two consecutive substorms. For this study, we have used the Akasofu ${\varepsilon}$-parameter to time-integrate it for the interval between two consecutive substorms, and have applied this method to the 222 substorms. We find that the average amount of solar wind input energy between two adjacent substorms is $1.28{\times}10^{14}J$ and about 85% out of the 222 substorms occur after an energy input of $2{\times}10^{13}{\sim}2.3{\times}10^{14}J$. Based on these results, we suggest that it is not practical to predict when a sub storm will occur after a previous one occurs purely based on the solar wind-magnetosphere energy coupling. We provide discussion on several possible factors that may affect determining substorm onset times during high-speed streams.
태양활동이 감소하는 시기에는 코로나 구멍(Coronal hole)과 관련된 고속 태양풍(High-speed stream)이 빈번하게 발생하는데, 고속 태양풍 기간 동안에는 서브스톰(Substorm)이 대략 $2{\sim}4$시간 간격으로 반복적으로 발생한다. 이 연구에서는 태양활동이 감소하는 시기 중 2003년 후반기 즉, 7월부터 12월 사이의 고속 태양풍 기간 동안에 반복적으로 발생한 222건의 서브스톰을 선정하여 연속한 두 서브스톰 사이의 태양풍 에너지 유입 정도를 정량적으로 산출하였다. 이를 위해 Akasofe ${\varepsilon}$-parameter를 인접한 두 서브스톰 발생시간에 대해 시간 적분하여 한 서브스톰이 발생 후 다음 서브스톰이 발생하기 전까지의 에너지 유입량을 산출하였다. 이와 같은 방법을 고속 태양풍 기간 동안에 반복적으로 발생한 222건의 서브스톰에 대해 적용하여 통계를 산출하였다. 그 결과로서 두 서브스톰 사이의 평균 태양풍 에너지 유입량은 $1.28{\times}10^{14}J$이고, 전체 서브스톰 이벤트 중 약 85%가 $2{\times}10^{13}{\sim}2.3{\times}10^{14}J$ 범위에 있음을 알 수 있었다. 따라서 두 서브스톰 사이의 태양풍 에너지 유입량은 경우에 따라 상당히 다른 값을 가질 수 있는 것으로 보이며, 태양풍 에너지 유입량만으로 서브스톰이 발생하는 시점을 예측하기에는 어려움이 있다고 생각된다. 더불어 이 논문에서는 연속적인 서브스톰의 발생에 영향을 미치는 여러 요소에 대한 논의를 제공한다.
