Отклик излучения и температуры мезопаузы на изменение солнечной активности

Интерес к исследованиям влияния солнечной активности на характеристики верхней мезосферы и нижней термосферы (80–100 км) связан в основном с необходимостью учета этого эффекта в современных моделях данной области атмосферы. В работах [1–6] показано, что отклик температуры области мезопаузы на солнечную активность составляет от 0 до 11 K/100 sfu (1 sfu – единица потока солнечного радиоизлучения на длине волны 10.7 см, равная 10–22 Вт м–2 Гц–1). Отклик в интенсивностях эмиссий, возникающих вблизи мезопаузы, может быть еще более значителен – до 46 %/100 sfu [4]. Полученное различие в откликах характеристик мезопаузы на солнечную активность, скорее всего, связано с существованием широтной зависимости солнечного влияния. Поэтому возникает необходимость исследований отклика атмосферных характеристик на солнечную активность на различных широтах.

C реднемесячные значения : а – интенсивности атмо сферной полосы (0–1) молекулярного кислорода ( I _O2(0-1)), б – интенсивности ( I _OH(6-2)), в – вращательной температу ры ( T _r) полосы (6–2) гидроксила и г – потока солнечного излучения на длине волны 10.7 см (F_10.7).

В настоящей работе представляются результаты определения отклика (с учетом его сезонной зависимости) интенсивности излучения молекулярного кислорода (полоса (0–1) 865 нм атмосферной системы) и интенсивности и вращательной температуры излучения гидроксила (полоса (6–2) 835 нм) на солнечную активность по наблюдениям на Звенигородской обсерватории (55.7 ° N, 36.8 ° E) в течение 2000-2007 гг.

Результаты измерений

Наблюдения полос излучения О ₂ А(0–1) и ОН (6–2) осуществлялись с помощью спектрографа СП-50 [7], оснащенного приемником излучения с высокочувствительной в ИК-области ПЗС-матрицей. Детальное описание этого прибора, спектров и их обработки представлены в [8, 9]. Методика определения вращательной температуры гидроксила, отражающей температуру области мезопаузы, изложена в [10].

Для анализа было использовано 845 ночей спектральных наблюдений в 2000–2007 гг. Из временных рядов полученных интенсивностей эмиссий и гидроксильной температуры были выделены и удалены сезонные вариации. Осредненные в пределах месячных интервалов значения исследуемых характеристик показаны на рисунке. Как видно, они имеют явную тенденцию к уменьшению между периодами максимума (2000–2002 гг.) и минимума (2006–2007 гг.) солнечной активности. Проведенная оценка отклика эмиссионных характеристик на солнечную активность методом линейной регрессии показала, что ее значение вне зависимости от сезона для интенсивностей полос О 2 А(0–1) составляет 190 рэлей/100 sfu (средняя интенсивность полосы 326 рэлей), ОН (6–2) – 330 рэлей/100 sfu (средняя интенсивность полосы 830 рэлей) и для гидроксильной температуры – 5 K/100 sfu. Также был проведен регрессионный анализ по сезонам (см. таблицу). Для всех рассматриваемых характеристик отклик на изменение солнечной активности в зимний период больше, чем в летний. В случае интенсивностей эмиссий – на 200–220 рэлей/100sfu, а для температуры ОН – на 4 K/100 sfu.

Результаты, полученные в настоящей работе и ранее в [1–6], дают возможность оценить широтную тенденцию отклика температуры и интенсивностей эмиссий области мезопаузы на изменение солнечной активности. Их сравнение показывает, что наименьший отклик (в температуре 0–2 K /100 sfu) наблюдается на

В . И . Перминов , Н . Н . Перцев

Отклик эмиссий и температуры мезопаузы на измене ния солнечной активности для различных сезонов года

Характеристики мезопаузы и размерность их отклика на солнечную активность Средний отклик по всем сезонам Зима Лето Весна, Осень IO2(0–1), рэлей/ 100 sfu 190+20 310+40 90+40 155+35 IOH(6–2), рэлей/ 100 sfu 330+40 530+50 330+40 245+50 Tr, K/100 sfu 4.9+0.7 6.5+2.0 2.5+1 5.0+1.0 широтах 30-40° [5, 6] и имеет тенденцию к увеличению как с ростом широты [1, 2], так и с приближением к экватору [4] (отклик в температуре на высоких и экваториальных широтах составляет 6–11 K/100 sfu).

Заключение

На основе спектральных наблюдений эмиссий мезопаузы на Звенигородской обсерватории в течение 2000–2007 гг. определен отклик интенсивности излучения молекулярного кислорода (полоса (0–1) атмосферной системы) и интенсивности и вращательной температуры излучения гидроксила (полоса (6–2)) на солнечную активность. Установлено, что для всех сезонов года отклик исследуемых характеристик мезопаузы на солнечную активность является положительным. Причем наибольший отклик для данных характеристик наблюдается в зимний период. Полученные результаты согласуются с тенденцией их широтных изменений и занимают промежуточное положение между наибольшими и наименьшими значениями отклика на солнечную активность, соответствующими широтным областям 30-40 ° и >60 ° .

Работа выполнена при поддержке РФФИ, гранты 06-05-64856 и 08-05-00504.