Details

Тема выпускной квалификационной работы: «Динамика надтепловых протонов вблизи головной ударной волны Земли». Данная работа посвящена исследованию динамики надтепловых протонов и их инжекции в процесс ускорения Ферми первого порядка на криволинейном фронте земной головной ударной волны. В работе использованы данные глобального гибридного моделирования магнитосферы Земли и набор из 1942 энергетически значимых траекторий протонов. Выполнен анализ положения частиц относительно ударного фронта и изменения их энергии вдоль траекторий. Показано, что частицы, достигающие надтепловых энергий, после взаимодействия с фронтом могут отражаться и некоторое время двигаться вдоль него, набирая энергию для дальнейшего участия в процессе ускорения. Для отдельных траекторий наблюдается резкий рост энергии после длительного участка слабых колебаний около начального уровня. Максимальная доля частиц из предварительно отобранного набора, достигших порога (𝐸max > 10𝐸𝑠ℎ), составляет около 13–14 % и наблюдается для частиц, начальные прицельные параметры которых находятся в пределах примерно ±150𝑑𝑖 от подсолнечной точки. Полученные результаты позволяют проследить особенности инжекции протонов на криволинейной головной ударной волне Земли и могут быть использованы при анализе ускорения частиц на астрофизических ударных волнах.

The given work is devoted to the study of suprathermal proton dynamics and their injection into the first-order Fermi acceleration process at the curvilinear front of the Earth’s bow shock. Earth’s bow shock is considered as an example of a curvilinear collisionless shock formed during the interaction of the solar wind with the magnetosphere. The work uses data from a global hybrid simulation of the Earth’s magnetosphere. Based on a set of 1942 energetically significant proton trajectories, the spatial position of particles relative to the shock front and the evolution of their energy along the trajectories were analyzed. It is shown that particles reaching suprathermal energies can be reflected after interaction with the shock front and then move along it for some time, gaining the energy required for further participation in the acceleration process. For individual trajectories, a sharp energy increase is observed after a long interval of weak oscillations near the initial energy level. The maximum fraction of particles from the preselected set of trajectories that reach the threshold (𝐸max > 10𝐸𝑠ℎ) is about 13–14 % and is observed for particles whose initial impact parameters are located within approximately ±150𝑑𝑖 from the subsolar point. The obtained results make it possible to trace the features of proton injection at the curvilinear front of the Earth’s bow shock and can be used for the analysis of particle acceleration at astrophysical shocks of different scales.