Эволюция потоков релятивистских электронов на геостационарной орбите в циклах 22 и 23 солнечной активности. Сезонные вариации

Исследованы сезонные вариации в потоках релятивистских электронов на геостационарной орбите . Использованы данные регистрации потоков электронов с энергиями >2 МэВ на 13 спутниках GOES в период 22- го и 23- го циклов сол нечной активности . Анализ данных показал , что в течение каждого цикла солнечной активности фаза сезонной вариации изменяется определенным образом . В минимумах солнечного цикла максимумы потока электронов наблюдаются пре имущественно ранее дат равноденствия . В максимумах солнечного цикла максимумы потоков запаздывают относитель но дат равноденствия . Появление максимумов и минимумов потоков электронов в течение годового периода связано с общим изменением магнитной активности .

We have studied seasonal variations in relativistic electron fluxes in the geostationary orbit. We have used data on electron fluxes (>2 MeV) obtained from 13 GOES satellites during solar cycles 22 and 23. The analysis of data has showed that the seasonal variation phase changes in a certain way during each solar cycle. At solar minimum, maxima of electron fluxes are observed mainly before the equinoxes. At solar maximum, maxima of fluxes follow the equinoxes. Appearance of maxima and minima of electron fluxes during a year is caused by the general change in magnetic activity.

Интерес к исследованию сезонных вариаций по токов релятивистских электронов внешнего радиа ционного пояса связан как с выявлением физиче ских причин модуляции потоков электронов , так и с использованием особенностей вариаций в коррек ции моделей прогнозов космической погоды .

О существовании сезонных вариаций , связанных с воздействием на магнитосферу Земли потоков солнечного ветра и межпланетного магнитного по ля , в магнитосферных параметрах известно давно [Cortie, 1912]. Они регистрируются в геомагнитных индексах и в других проявлениях магнитосферной активности [O’Brien, McPherron, 2002; Svalgaard et al., 2002; Cliver et al., 2004; Le Mouël et al., 2004; Luan et al., 2009; Kanekal et al., 2010] ( и ссылки в них ).

Сезонные вариации в потоках энергичных электронов внешнего радиационного пояса исследовались как в течение нескольких сезонов [Безродных и др. 1983; Desorgher et al., 1998; Иванова и др., 2000], так и на длительных интервалах времени [Baker et al., 1999; Li et al., 2001; Kanekal et al., 2010]. [Baker et al., 1999] показали, что потоки электронов во внешнем радиационном поясе в весенние и осенние сезоны почти неизменны, однако могут иметь более высокие значения, чем в летнее и зимнее время. [Kane-kal et al., 2010] нашли, что существует заметное отличие характера сезонных вариаций в потоках релятивистских электронов внешнего радиационного пояса в зависимости от фазы цикла солнечной активности. Связь характера сезонных вариаций с солнечной активностью была отмечена и в геомагнитных индексах [Val’chuk, 2006; Luan et al., 2009]. [Luan et al., 2009] отметили, что полугодовые вариации геомагнитной активности фактически отсутствовали в течение спадающей ветви 23-го солнечного цикла (2002–2007), по сравнению с предыдущими циклами солнечной активности. [Val’chuk, 2006] показала, что амплитудная модуляция полугодовой вариации аа-индексов геомагнитной активности отличается как от цикла к циклу, так и в различных фазах солнечных циклов. В [Kanekal et al., 2010] высказано мнение, что многие из особенностей поведения сезонного эффекта в электронах внешнего радиационного пояса можно уточнить, если использовать более продолжительные периоды времени, чем 11-летний солнечный цикл.

Целью настоящей работы является исследование эволюции сезонных вариаций потоков релятивист ских электронов на геостационарной орбите ( ГО ) в течение 11- летнего цикла солнечной активности . Статистическому анализу подвергнуты данные по потокам электронов с энергией > 2 МэВ за период 22- го и 23- го циклов солнечной активности

Используемые данные

В работе использованы данные измерений потоков релятивистских электронов с энергией > 2 МэВ, полученные при помощи приборов 13 спутников GOES, функционировавших на геостационарной орбите в 1986–2009 гг. [ public/]. Особенность базы данных по потокам электронов состоит в том, что ни для одного из спутников нет однородного непрерывного ряда данных в течение цикла солнечной активности. В процессе эксплуатации спутников их могли перемещать из одной точки стояния (географическая долгота спутника на экваторе) в другую. Поскольку существует зависимость величины регистрируемого потока от долготы расположения спутника [Дегтярев и др., 1985], то данные, полученные на одном и том же спутнике в течение длительного времени, в связи с изменением местоположения спутника были неоднородны. Однако на орбите одновременно могли находиться несколько спутников в различных точках стояния, и их измерения охватывали весь период с 1986 по 2009 г. Для «сшивки» данных разных спутников была проведена взаимная нормировка данных спутников по среднесуточным потокам электронов. В результате этой процедуры все данные по потокам электронов, полученные на различных спутниках GOES, приведены к уровню потока электронов на долготе λ=225º Е. При наличии данных измерений потоков электронов на нескольких спутниках для определенного периода времени данные по потокам электронов (приведенные к одному уровню) для всех спутников усреднялись. Таким образом, были получены непрерывные ряды среднесуточных потоков электронов с энергией более 2 МэВ за два цикла солнечной активности. При анализе были использованы также данные по геомагнитной активности [ /] и скорости солнечного ветра [ ]. Чтобы исключить вариации, связанные с периодом вращения Солнца, результаты измерений были подвергнуты скользящему сглаживанию по периоду 27 сут.

Результаты

Рассмотрим структурные особенности сезонных вариаций потоков электронов на ГО и характер их проявления в цикле солнечной активности . На рис . 1 приведен вид годовых вариаций потоков электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите , гео магнитной активности и скорости солнечного ветра в среднем за 22- й (1986–1996 гг ., рис . 1, а ), и 23- й (1997–2007 гг ., рис . 1, б ) циклы солнечной активно сти . На верхней панели рис . 1 изображена диаграм ма изменения среднесуточных потоков электронов в координатах « годы солнечного цикла – день года ». На нижних панелях показаны средние вариации по токов электронов , D st - и K р - индексов и скорости сол нечного ветра в течение года , полученные методом наложенных эпох по годовым периодам . Вертикаль ными сплошными линиями на нижних панелях ри сунка разграничены сезоны года , а штриховыми линиями и буквами « в », « о », « л » и « з » показаны даты равноденствия ( весеннего и осеннего ) и солн цестояния ( летнего и зимнего ) по отношению к Се верному полушарию Земли .

Из рис . 1, а видно , что в период 22- го солнечного цикла для всех приведенных данных характерна годовая вариация с максимумами в периоды равно денствия и минимумами в периоды солнцестояния . Усредненная за солнечный цикл амплитуда измене ния потока электронов > 2 МэВ в течение года дости гала более порядка величины . В среднем же потоки в периоды равноденствия превышают потоки в периоды солнцестояния в ~4.6–6.0 раз . При этом средний по ток в весенний период превышает среднегодовой поток в ~1.5 раза , а в осенний период – ~ в 1.9 раза . Средние потоки в зимний и летний периоды состав ляют ~0.3 от среднегодового потока .

Структурные особенности годовых вариаций видны на верхней панели рис. 1, а. Для весеннего периода характерно несколько увеличений потока. Наблюдается не менее четырех увеличений потока, которые прослеживаются в течение практически всего 22-го солнечного цикла. Структура увеличения потока в осенний период более простая. Наиболее значительно одно увеличение потока электро- нов, наблюдающееся несколько ранее осеннего равноденствия. Эта структурная особенность в увеличении потока прослеживается практически в течение всего цикла солнечной активности. Явная асимметрия в вариациях потока в весенний и осенний периоды связана, по-видимому, с различной активностью разных полушарий Солнца в течение солнечного цикла 22. Основной вклад в среднюю за цикл годовую вариацию дают потоки электронов на спадающей фазе солнечного цикла начиная примерно с 1990 г.

Из рис . 1, а видно , что в среднем за 22- й солнеч ный цикл в вариациях потоков электронов , скорости солнечного ветра и магнитной активности наблюдает ся несомненное сходство . Причем большее сходство наблюдается между вариациями потока электронов и вариациями суммарного K р - индекса , чем в вариациях потоков электронов и D st - индекса . С использованием кросскорреляционного анализа между логарифмом потоков релятивистских электронов и индексами гео магнитной активности были получены коэффициенты корреляции в максимуме кросскорреляционной функ ции в среднем за 22- й солнечный цикл 0.86 и –0.73 соответственно для Σ K _р и D _st.

Рассмотрим характер изменения потоков электро нов в среднем для 23- й солнечного цикла ( см . рис . 1, б ). Такой регулярности вариаций потоков , как в солнечном цикле 22, здесь не наблюдается . В тече ние солнечного цикла 23 увеличения потоков элек тронов наблюдались не только в периоды равноден ствия , но и в зимний и летний периоды ( см . рис . 1, б , верхняя панель ). В результате средние потоки элек тронов не проявляют видимой полугодовой вариа ции , за исключением изменения во второй половине годового периода . Существенное понижение пото ка электронов наблюдается в период летнего солнцестояния , пиковое увеличение потока – вблизи даты осеннего равноденствия . В магнит ных индексах и скорости солнечного ветра годо вая вариация явно не выражена .

В 23- м цикле солнечной активности амплитуда изменения величины усредненных потоков электро нов с энергией более 2 МэВ в течение года пример но такая же , как в 22- м солнечном цикле ( макси мальные потоки в ~ 7 раз превышают минимальные потоки ) ( см . рис . 1, б ). Средние величины потоков электронов за сезоны в солнечном цикле 23 состав ляют 3.5, 2.6, 3.4 и 3.3 ( в единицах 10³ см ^–2 с ^–1 ср ^–1) соответственно для весны , лета , осени и зимы . Та ким образом , в среднем и в 23- м солнечном цикле потоки в периоды равноденствия превышают пото ки в периоды солнцестояния .

Как и для 22- го солнечного цикла , вариации в течение года потоков в солнечном цикле 23 имеют большое сходство с изменениями геомагнитной ак тивности и скорости солнечного ветра ( рис . 1, б ), но коэффициент связи между потоками электронов и этими параметрами ниже , чем в 22- м цикле . Наилуч шая связь потоков электронов отмечается с суммар ным K р - индексом . Коэффициенты корреляции меж -

Рис . 1. Годовые вариации потоков электронов с энергиями >2 МэВ на геостационарной орбите , геомагнитной актив ности и скорости солнечного ветра в среднем в 22- м ( а ) и 23- м ( б ) циклах солнечной активности . Тонкими вертикаль ными сплошными линиями выделены сезоны года ; штриховыми линиями и буквами отмечены дни весеннего ( в ) и осен него ( о ) равноденствий , летнего ( л ) и зимнего ( з ) солнцестояний по отношению к Северному полушарию Земли .

ду потоками электронов и Σ K р , D st , V имеют значе ния 0.61, –0.43 и 0.33 соответственно . Отметим , что в среднем геомагнитная активность в течение 23- го солнечного цикла ниже , чем в цикле 22, а скорость солнечного ветра выше и с меньшей амплитудой изменения в течение годового периода .

Из рис . 1, б можно сделать вывод , что сезонная вариация не всегда проявляется четко . В 23- м сол нечном цикле большие увеличения потоков в сред нем произошли в первую половину года с пиками около 27–28 января , 22–23 марта и 23–24 мая . При чем пики потока в зимний месяц ( январь ) и в лет ний месяц ( май ) превышают пик потока в весен нее равноденствие . Возникает вопрос , в какие пе риоды цикла солнечной активности наблюдаются сезонные вариации потоков электронов , а в какие периоды нет .

Необходимо иметь в виду , что потоки электро нов обладают большой изменчивостью в течение цикла солнечной активности ( см . рис . 1, верхние панели ).

Чтобы продемонстрировать сезонные свойства периода 1986–2009 гг ., были рассчитаны средние потоки электронов за сезоны ( относительно дат рав ноденствия и солнцестояния ) с коррекцией на изме нение потоков электронов в течение цикла солнеч ной активности . Тренд в потоках электронов , свя занный с зависимостью потоков от солнечной ак тивности , мы рассчитали методом скользящей сред -

ней по годовому периоду .

Сезонная периодичность в потоках электронов существует в случаях , когда средние потоки в пе риоды равноденствия превышают потоки в периоды солнцестояния на годовом интервале . Это видно , например , на рис . 1, а . Выполняется условие

J

равн

> J

солн ^,

где J равн – средние потоки электронов в периоды весеннего и осеннего равноденствий , J _солн – средние потоки в периоды летнего и зимнего солнцестояний . Анализ рядов средних потоков электронов за сезон показывает следующее : 1) случаев , когда потоки весной превышают потоки в предшествующий зим ний период и потоки в последующий летний период , чуть больше 50 %; 2) случаев , когда потоки осенью превышают потоки в предшествующий летний период и потоки в последующий зимний период , около 71 %. Таким образом , в целом условие (1) в течение 22- го и 23- го солнечных циклов выполняется лишь в ~60 %

случаев .

Были выделены периоды , в которых условие (1) выполнялось с вероятностью р ≥ 90 % – высокая сте пень регулярности сезонных колебаний ; 88> р ≥ 70 % – частое наблюдение сезонных вариаций и р <70 % – частое нарушение сезонных изменений в потоках электронов . На рис . 2 эти периоды выделены верти кальными линиями и штриховкой и обозначены че рез цифры 1, 2 и 3 соответственно .

в ■     .	■	■	■	, ----е ■	весна а ■	■
□ [	] □	□	□ □	□   □	осень	□

86 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06 08

Год

Рис . 2. Числа Вольфа ( а ), даты максимумов и минимумов годовых вариаций потоков электронов с энергиями >2 МэВ на геостационарной орбите ( б ) и амплитуда сезонных вариаций ( в ) в течение 22- го и 23- го циклов солнечной активности .

Из рис. 2 можно заключить, что периоды, в которых регулярно наблюдаются сезонные вариации в потоках релятивистских электронов на геостацио- нарной орбите (соблюдается условие (1)), соответствуют фазам минимума и подъема в солнечном цикле, а периоды нарушения сезонных изменений в потоках электронов приходятся на фазы максимума и спада солнечной активности. Кроме того, заметим, что хотя в среднем в 22-м цикле сезонная вариация проявляется очень четко (см. рис. 1, а), нарушения сезонного хода отмечаются в ~70 % случаев в период максимума цикла, а в период спада солнечной активности (сразу после максимума) – примерно в 50 % случаев.

Минимумы солнечной активности в 1986–1987 гг . и 1995–1997 гг . характеризуются достаточно явной сезонной модуляцией потоков электронов с энерги ей более 2 МэВ . Максимальные потоки появляются в периоды равноденствия , минимальные – в перио ды солнцестояния . Однако в минимуме солнечной активности (2005–2007 гг .) сезонная вариация не очевидна , хотя в осенний период отмечается не большое увеличение потоков электронов .

Для максимумов солнечной активности картина иная . В максимуме 22- го цикла солнечной активности сезонный эффект в потоках электронов более 2 МэВ закамуфлирован рядом случаев значительного уве личения потоков в 1989–1991 гг . Однако и в эти го ды заметно значительное увеличение потоков элек тронов в период весеннего равноденствия и умень шения потока в период зимнего солнцестояния . В противоположность этому в максимуме 23- го цикла нет явного проявления сезонной вариации в потоках электронов с энергией >2 МэВ .

Предполагая , что поток электронов ( J ) на полу годовом периоде изменяется как

J ( t )= A sin( ω t + φ ), (2) можно определить амплитуды ( А ) сезонных вариа ций и даты максимумов и минимумов средних пото ков электронов . На первом этапе параметры (2) оп ределены для каждого полугодового периода в ин тервале 1986–2009 гг . В периоды 1 ( см . рис . 2), со ответствующие регулярным хорошо выраженным сезонным вариациям , времена максимумов потоков электронов , вычисленные по (2), были вблизи дат равноденствия . Для каждого года периодов 2 и 3 вы численные даты максимумов потоков на полугодовых интервалах отличались от дат экстремумов с времен ным лагом до 60 дней в ту или другую сторону .

Чтобы минимизировать разброс значений дат экстремумов годовых вариаций и оценить ошибку в их определении, мы выбрали следующую процедуру. Для выделенных периодов (1, 2 и 3) определили средние параметры полугодовых вариаций. Если выделенный период был более трех лет, он разбивался на два интервала по два или три года. Для каждого из двух-, трехгодичных интервалов методом наложенных эпох рассчитывался среднегодовой поток электронов. На каждом таком годовом периоде был выделен полугодовой массив данных, начало которого приходилось на первый день этого годового периода, и по (2) определялись даты максимумов и минимумов потока электронов. Затем массив данных последовательно сдвигался на 10 сут, и каждый раз проводилось определение параметров полугодовой вариации. Таким образом, были получены ряды дат максимумов в периоды равноденствия и минимумов в периоды солнцестояния. Из этих рядов были определены наиболее вероятные даты максимумов и минимумов годовой вариации в потоках электронов и стандартные отклонения от них в сутках. Результат вычисления показан на рис. 2. Приведены числа Вольфа (рис. 2, а), даты максимумов и минимумов потоков электронов (рис. 2, б) и относительные амплитуды (отношение амплитуды, определенной по (2), к средней величине потока за соответствующее полугодие) весеннего и осеннего максимумов потока электронов (рис. 2, в).

Характерно , что высокие амплитуды весеннего и осеннего максимумов отмечались весь период 22- го солнечного цикла и в период роста солнечной активности в 23- м цикле . В период максимума и спада солнечной активности 23- го цикла наблюда ются несимметричные изменения амплитуд весен него и осеннего максимумов потоков электронов . Минимумы солнечной активности характеризуются высокими амплитудами сезонных вариаций .

Можно заметить общую тенденцию изменения времени максимальных потоков электронов для ве сенних и осенних сезонов в течение обоих циклов солнечной активности ( см . рис . 2). В минимуме сол нечной активности максимумы потоков электронов на годовом интервале наблюдаются несколько ранее дат равноденствия , в максимуме солнечного цикла максимумы потоков запаздывают относительно дат равноденствия . То же самое можно отметить и от носительно минимумов потоков , которые либо на блюдаются ранее дат солнцестояния , либо запазды вают относительно этих дат . Некоторое нарушение этой тенденции отмечается в период 2006–2007 гг ., близкий к минимуму 23- го солнечного цикла . В это время даты максимумов и минимумов сезонных ва риаций потоков электронов вопреки наметившейся тенденции на фазе спада 23- го цикла показывают запаздывание относительно дат равноденствия ( см . рис . 2). Рассмотрим геомагнитную обстанов ку и характер сезонных вариаций для периода 2006–2007 гг . в сопоставлении с обстановкой для других периодов 22- го и 23- го циклов ( рис . 3).

Рисунок 3 состоит из четырех идентичных бло ков . На верхних панелях каждого блока изображен средний поток электронов в течение годового пе риода , полученный методом наложенных эпох за конкретные годы цикла , точками обозначены даты максимумов и минимумов , а штриховой линией по казан вид гармонической функции (2) с полугодо вым периодом , рассчитанный для каждого полуго дия . На средних панелях изображены изменения сред них суточных сумм K _р - индексов ( точки и штриховые линии – так же как на верхней панели ). На ниж них панелях показано количество магнитных бурь с D _{s t} ≤ –50 нТл в каждый месяц года за весь соответ ствующий период .

В левой части рис . 3 сравниваются результаты , полученные для минимумов солнечной активности (1986–1988; 1995–1996; 2008–2009 гг ., см . рис . 3, в ) и для 2004–2005 гг . ( см . рис . 3, а ). Для этих выде ленных периодов даты экстремумов годовой вариа ции опережают даты равноденствий и солнцестояний .

Рис . 3. Годовые вариации потоков электронов с энергиями > 2 МэВ в среднем в течение различных фаз 22- го и 23- го циклов солнечной активности . Вертикальными сплошными линиями выделены сезоны года ; штриховыми линиями и буквами отмечены дни весеннего ( в ) и осеннего ( о ) равноденствий , летнего ( л ) и зимнего ( з ) солнцестояний по отноше нию к Северному полушарию Земли .

В правой части рис . 3 сравниваются результаты , по лученные для максимумов солнечных циклов (1989– 1994; 2000–2001 гг ., см . рис . 3, б ) и аномального пе риода 2006–2007 гг . ( см . рис . 3, г ). Из рис . 3 видно , что годовые вариации потоков электронов и маг нитной активности в 2004–2005 гг . похожи на ва риации для минимумов солнечной активности . Также имеется сходство вариаций для максимумов солнеч ной активности и аномального периода 2006–2007 гг .

Для всех периодов ( см . рис . 3) отмечается хо рошая корреляция между средними потоками электронов и геомагнитной активностью , выра женной через K р - индекс . Однако связь между пото ками электронов ( данные усреднены за соответст вующие периоды ) и частотой появления магнитных бурь неодинакова для минимумов и максимумов солнечной активности . Частота появления магнит ных бурь , по - видимому , не влияет на положение максимума сезонных вариаций в период минимума солнечной активности и в 2004–2005 гг . ( см . рис . 3, а и рис . 3, в ), но для максимумов солнечной актив ности и 2006–2007 гг . даты максимумов потоков близки к максимальному количеству бурь в соответ ствующие месячные периоды .

Обсуждение результатов

Основным фактором, влияющим на внутримаг-нитосферные процессы, является взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли. Исследования вариаций потоков энергичных электронов на геостационарной орбите показали, что наилучшая связь потоков энергичных электронов наблюдается со скоростью солнечного ветра [Дегтярев и др., 1995]. Связь потоков электронов на ГО с различными проявлениями магнитосферных процессов, в частности с индексами геомагнитной активности, несколько хуже. Однако в некоторые годы отмечаются [Degtyarev et al., 2005] более высокие коэффициенты связи потоков энергичных электронов с индексами геомагнитной активности, чем со скоростью солнечного ветра. По-видимому, в этих случаях влияние внутримагнитосферных процессов является преобладающим, а скорость потоков солнечного ветра выступает в качестве спускового и регулирующего фактора. В настоящей работе показано, что и в случае сезонных вариаций наилучшая связь отмечается между потоками релятивистских электронов и магнитной активностью, выраженной через индексы Kр. При этом связь буревой активности, выраженная через Dst-индекс (см. рис. 1) или через количество больших и средних бурь (см. рис. 3), с увеличением потоков электронов слабее, чем связь потоков электронов с Kр-индексом. Похожий результат был получен в работе [Иванова и др., 2000], где исследована динамика электронов с энергией 0.8– 1.2 МэВ, зарегистрированных на ИСЗ ГЛОНАСС в период 1994–1997 гг. В работе высказано предположение, что наблюдаемые сезонные вариации электронов внешнего радиационного пояса связаны, по-видимому, с сезонной зависимостью геомагнит- ных Kр- и Ар-индексов. При этом отмечается, что одиночные сильно пониженные потоки электронов, обусловленные кратковременным понижением во время главных фаз геомагнитных бурь, наблюдаемые в любое время года, не могли дать существенного вклада в сезонный ход интенсивности.

Статистические исследования вариаций пото ков релятивистских электронов на ГО показали , что эффективность влияния магнитных бурь на потоки электронов слабо зависит от минимально го D st - индекса во время бури [Reeves, 1998]. Более того , в периоды некоторых сильных магнитных бурь потоки энергичных электронов не повышают ся , а остаются на том же уровне или понижаются [ Дегтярев , Чудненко , 2007]. Только ~50–65 % бурь сопровождаются значительным увеличением пото ков электронов [Reeves, 1998; Дегтярев , Чудненко , 2007]. С другой стороны , отмечаются случаи на блюдения интенсивных потоков энергичных элек тронов в периоды слабой магнитосферной активно сти [ Инжелевская и др ., 1984; Мягкова и др ., 2010; Потапов , Полюшкина , 2010]. Вероятно , для ускоре ния электронов плазмы до релятивистских энергий необязательно нужны сильные геомагнитные возму щения . Ускорение электронов до релятивистских энергий , в конечном счете приводящее к значительно му увеличению потока релятивистских электронов , может происходить и при умеренной геомагнитной активности .

В данной работе выявлен факт частого несовпа дения дат максимумов и минимумов годовых вариа ций с датами равноденствия и солнцестояния соот ветственно . При анализе геомагнитных вариаций [O’Brien, McPherron, 2002; Le Mouël et al., 2004] это служит основанием для выбора гипотезы , объяс няющей сезонный эффект . Было выдвинуто три ос новных гипотезы , касающиеся причин сезонных вариаций в магнитосферных процессах . Осевая ги потеза [Cortie, 1912] связывала сезонные вариации геомагнитных индексов с изменением гелиошироты Земли . Равноденственная гипотеза [Boller, Stolov, 1970] связывала сезонные вариации с углом между солнечным ветром и осью вращения Земли . Гипотеза Рассела – МакФеррона [Russell, McPherron, 1973] рас сматривает сезонный эффект как геометрический эф фект , связанный с отрицательной направленной на юг компонентой межпланетного магнитного поля ( ММП ) в геоцентрической солнечной магнитосферной (GSM) координатной системе . В таблице показаны ожидае мые максимумы потоков на годовом периоде для раз личных механизмов модуляции [Kanekal et al., 2010].

Следует отметить , что в настоящее время еще не сформировано единое мнение о преимуществе той или иной гипотезы при объяснении сезонных вариа ций магнитной активности и связанных с ней других магнитосферных процессов . По - видимому , все предложенные механизмы вносят свой вклад в по лугодовую вариацию , и их относительный вклад длительное время является предметом обсуждения [Li et al., 2001; O’Brien, McPherron, 2002; Cliver et al., 2004; Le Mouël et al., 2004; Kanekal et al., 2010] ( и ссылки там ).

Наблюдаемое время максимумов потоков электронов с энергией >2 МэВ на геостационарной орбите и ожидае мые даты [Kanekal et al., 2010] для осевого , равноденст венного и Рассела – МакФеррона - эффектов

Эффект	Даты максимума потока
	Весна	Осень
Осевой	7 марта	9 сентября
Равноденственный	21 марта	23 сентября
Рассела – МакФеррона	7 апреля	11 октября
Наблюдаемые даты :
в минимумах солнечных циклов	15 марта ±11 дн	13 августа ±14 дн
в максимумах солнечных циклов	6 апреля ±17 дн	10 октябр ±13 дн

Чаще всего как в геомагнитных индексах [Le Mouël et al., 2004], так и в потоках электронов во внешнем радиационном поясе [Li et al., 2001; Baker, Kanekal, 2008; Kanekal и др , 2010] отмечается запаз дывание максимумов в сезонных вариациях относи тельно дат равноденствия . Так , в [Kanekal et al., 2010] показано , что в среднем для периодов спада в 22- го солнечном цикле и подъема в 23- м цикле вре мена пиковых потоков релятивистских электронов во внешнем радиационном поясе на L от ~ 3 до ~ 6 в весеннее и осеннее равноденствия наблюдаются значительно позже дат номинальных равноденст вий . В [Le Mouël et al., 2004] по данным более чем за столетний период показано , что максимум весенне го увеличения аа - индекса в основном осциллирует между 16 марта и 10 апреля . Вероятно , в зависимо сти от конкретных условий солнечной активности может работать тот или иной механизм возникнове ния сезонной вариации ( данные таблицы ). Однако недостаточно ясно , при каких условиях солнечной активности превалируют те или иные механизмы сезонных вариаций в магнитосферных параметрах .

Полученные в настоящей работе данные о поло жении максимумов сезонных вариаций не противо речат результатам процитированных выше работ и позволяют предположить , что в минимуме солнеч ной активности наибольшее влияние на потоки релятивистских электронов оказывают равноденст венный и осевой механизмы , а в максимуме сол нечного цикла – механизм Рассела – МакФеррона ( данные таблицы ).

Приуроченность положения дат максимумов се зонных вариаций к определенным периодам сол нечного цикла ( см . рис . 2) свидетельствует о влия нии на положение максимумов потоков электронов определенных типов потоков солнечного ветра . Как известно [ Коваленко , 1983], в минимумах солнечной активности превалируют потоки солнечного ветра из корональных дыр , а в максимумах солнечного цикла – спорадические потоки из вспышечных областей .

Заключение

Результаты анализа данных по потокам реляти вистских электронов на ГО показали , что в течение 11- летнего цикла солнечной активности характер сезонных вариаций претерпевает изменения . Общим для 22- го и 23- го циклов солнечной активности яв ляется следующее .

• 1.    В периоды минимума солнечного цикла на блюдаются регулярные сезонные вариации потоков

• 2.    Время , когда регистрируются максимумы и минимумы потоков электронов , в течение года из меняется определенным образом : в минимуме сол нечной активности даты экстремумов потоков в те чение годового периода отмечаются ранее дат равно денствия и солнцестояния , а в период максимума сол нечного цикла даты экстремумов – более поздние .

• 3.    Появление максимумов и минимумов потоков электронов в течение годового периода связано с общим изменением геомагнитной активности . Час тота появления магнитных бурь в минимуме сол нечной активности не влияет на положение дат экс тремумов потоков электронов в течение года .

электронов , а в периоды максимума и спада солнеч ного цикла – сбои в сезонном ходе потоков реляти вистских электронов .