Simulace družicových měření elektromagnetických vln v magnetosféře Země

Abstract

Simulace šíření elektromagnetických (EM) vln již více než padesát let slouží ke studiu magnetosféry Země a k rozboru elektromagnetických emisí pozorova- ných na družicích. V této práci se zaobíráme šířením EM vln především v oboru nízkých frekvencí 100 Hz - 10 000 Hz ve studeném plazmatu vnitřní magneto- sféry. K výpočtům používáme numerický postup, který na základě metody sle- dování trajektorie paprsků zvané ray tracing simuluje šíření EM vln spolu s vý- počtem dalších veličin popisujících vlnu. S využitím simulací ukazujeme mož- nosti šíření EM emise typu rovníkový šum. Druhou aplikací je navržení propa- gačního schématu konjugovaného pozorování kvaziperiodických emisí na družici Van Allen Probes A (VAP-A) a na pozemním přijímači v Athabasce. Využíváme přitom model vytvořený na základě měření elektronové hustoty v plazmasféře z přístroje EMFISIS na VAP-A. 1

For more than fifty years simulations of electromagnetic (EM) wave propa- gation are used to study the Earth's magnetosphere and to analyze EM emissions observed by spacecraft. In this work we focus on the propagation of EM waves in the frequency range from 100 Hz to 10 000 Hz within the region of the inner magnetosphere. We use a numerical procedure which performs ray tracing simu- lations and finds the wave trajectory along with other wave properties. Using these simulations we study propagation properties of equatorial noise emissions. Another subject of this work is development of a propagation scheme explaining a conjugate observation of quasiperiodic emissions by the Van Allen Probe A (VAP-A) spacecraft and the ground station in Athabasca. In this case we make use of a density distribution model based on measurements of plasmaspheric electron density done by the EMFISIS instrument onboard VAP-A. 1