Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Корреляционные кривые сибирского радиогелиографа
Статья научная
Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) [Grechnev et al., 2003] находится в стадии модернизации. Цель модернизации - изменить текущий принцип формирования изображения за счет вращения Земли на апертурный синтез в широком диапазоне частот - 4-8 ГГц. В настоящее время запущена первая очередь модернизированного радиотелескопа - Сибирский радиогелиограф, состоящий из 48-антенной Т-образной решетки и приемной системы, обеспечивающей апертурный синтез [Lesovoi et al., 2012, 2014]. Один из видов данных Сибирского радиогелиографа - корреляционные кривые [badary.iszf.irk.ru/srhCorrPlot.php]. Такого рода данные радиогелиографов, ведущих регулярные наблюдения, очень информативны и публикуются наряду с изображениями Солнца. Для примера можно привести данные радиогелиографа в Нобеяме [solar.nro.nao.ac.jp/norh/html/cor_plot]. Цель данной работы - объяснить, что такое корреляционная кривая радиогелиографа. Корреляционные кривые получают путем суммирования комплексных ковариаций, вычисляемых для различных пар антенн. В работе показано, что ковариация двухуровневых величин с точностью до коррекции Ван Флека является коэффициентом корреляции этих величин. Поскольку ковариация сигналов от пары антенн соответствует определенной пространственной гармонике, то каждую точку корреляционной кривой можно рассматривать как интеграл по пространственному спектру наблюдаемого объекта. Пределы интегрирования (суммирования) определяются задачей. Для получения динамики только компактных объектов суммируются значения только высоких гармоник пространственного спектра. Для получения максимальной чувствительности суммируется весь спектр.
Бесплатно
Корреляция скорости развития магнитной бури на главной фазе и авроральной активности
Статья научная
Исследовалась связь между скоростью развития магнитной бури на главной фазе |Δ Dst |/Δ T и средней величиной AE -индекса (Σ АЕ /Δ T ) за время главной фазы, где |Δ Dst | - изменение Dst -индекса, Σ АЕ - суммарное значение АЕ -индекса за время главной фазы магнитной бури, Δ T - длительность главной фазы. Рассмотрены бури, инициированные областью сжатия перед высокоскоростными потоками (corotating interaction region, CIR) и межпланетными проявлениями корональных выбросов IСМE (магнитные облака и ejecta). Анализ показал, что величина Σ АЕ /Δ T коррелирует со скоростью развития магнитной бури для CIR-событий в отличие от бурь, инициированных ICME-событиями. Обнаружена слабая корреляция между Σ АЕ /Δ T и минимальным значением Dst -индекса магнитной бури для CIR- и ICME-событий.
Бесплатно
Космическая погода: факторы риска для глобальных навигационных спутниковых систем
Статья обзорная
Устойчивость и качество работы глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) второго поколения (GPS, Galileo, BeiDou/Compass, ГЛОНАСС) и их функциональных дополнений зависят от воздействия экстремальных факторов космической погоды. В обзоре представлены сведения о механизмах воздействия геомагнитных бурь, ионосферных неоднородностей и мощных всплесков радиоизлучения Солнца на сегмент пользователей ГНСС. Представленные сведения подкреплены обзором результатов наблюдений последствий воздействия космической погоды на функционирование ГНСС в 2000-2020 гг. Рассматриваются относительная плотность сбоев измерений радионавигационных параметров и снижение точности позиционирования пользователей ГНСС в режиме двухчастотных измерений и в режиме дифференциальной навигации (Real Time Kinematic, RTK), в том числе при решении задач высокоточного позиционирования (Precise Point Positioning, PPP). Рассмотрена частота появления опасных факторов космической погоды и возможности прогнозирования последствий их воздействия на сегмент пользователей ГНСС. В качестве основных выводов обзора можно выделить следующие: 1) при воздействии экстремальных факторов космической погоды погрешность позиционирования пользователей ГНСС в различных режимах навигационно-временных определений может увеличиваться более чем в 10 раз в сравнении с фоновыми условиями; 2) за последнее десятилетие проведена модернизация космического и наземного сегмента ГНСС, позволившая существенно повысить помехоустойчивость системы в условиях воздействия мощных вспышек радиоизлучения Солнца; 3) существует принципиальная возможность дальнейшего увеличения устойчивости и повышения точности измерения радионавигационных параметров в условиях влияния факторов космической погоды за счет внедрения алгоритмов адаптивной настройки измерителей; 4) в настоящее время остаются нерешенными проблемы контроля целостности системы и доступности требуемых навигационных характеристик с учетом воздействия экстремальных факторов космической погоды.
Бесплатно
Космические исследования солнца: состояние и перспективы
Статья научная
Дается обзор состояния и перспектив космических исследований Солнца, играющих существенную роль в понимании природы протекающих на нем процессов и при изучении других аспектов солнечно-земной физики. Приводятся наиболее значимые результаты, полученные с помощью космических аппаратов и относящиеся к разных разделам физики Солнца - от недр до короны. Кратко излагаются цели и задачи солнечных космических проектов, которые находятся в стадии разработки или стадии рассмотрения.
Бесплатно
Космические проекты по солнечно-земной физике
Статья научная
Дается обзор состояния исследований в области солнечно-земной физики, выполняемых космическими агентствами разных стран. Приводятся основные результаты действующих («Ulysses», SOHO, TRACE, RHESSI, «Hinode», STEREO) и завершенных («Коронас-Ф» и др.) миссий, научные цели и задачи подготавливаемых и планируемых космических проектов (SDO, «Solar Probe», «Solar Orbiter», «Резонанс», «Интергелиозонд» и др.). Космические проекты рассматриваются в контексте научной проблематики системы Солнце-Земля.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен метод краткосрочного прогноза интенсивности геомагнитных бурь, ожидаемых при воздействии магнитных облаков на магнитосферу Земли. В основу метода положен расчет распределения магнитного поля облака, подходящего к Земле, по начальным спутниковым измерениям в нем компонент вектора межпланетного магнитного поля. Вывод об интенсивности ожидаемой магнитной бури делается на основе анализа восстановленной динамики В z-компоненты магнитного поля облака и установленной связи между интенсивностью геомагнитных бурь по D st-индексу и значениями В z-компоненты вектора межпланетного магнитного поля.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется влияние сдвига скорости течения и его устойчивой вертикальной стратификации на эволюцию вихревого возмущения, индуцированного компактным возмущением температуры, наложенным в начальный момент времени на некоторую локальную область течения. Малые размеры возмущения по сравнению с характерными масштабами изменения скорости и температуры фонового течения позволяют считать вертикальные градиенты горизонтальной скорости течения и температуры не зависящими от координат. В рамках линейной теории рассчитаны поля завихренности и температуры. Задача решается аналитически с помо-щью трехмерного фурье-преобразования исходной системы и дальнейшего перехода к лагранжевым переменным в фурье-пространстве. Показано, что рост интенсивности вихря вызывается как стратификацией, так и сдвигом скорости. Однако характер этого усиления (монотонный или осциллирующий) зависит от того, какой их двух факторов доминирует. В случае, когда диссипативные эффекты отсутствуют, энстрофия растет неограниченно (в рамках линейной теории), однако диссипативные факторы (вязкость и термодиффузия) модифицируют этот рост и делают его только транзиентным (врéменным), так что в конце концов возмущение затухает. Область возмущения растягивается вдоль направления течения, однако ее вертикального и горизонтального смещения как целого в рамках линейной теории не происходит, поскольку это нелинейные эффекты. Нелинейные эффекты рассмотрены нами в отдельной работе.
Бесплатно
МГД-волновод во внешней магнитосфере и механизмы его возбуждения
Статья научная
Неоднородность геомагнитного поля и плазмы во внешней приэкваториальной части магнитосферы обеспечивает существование канала низких значений скорости Альфвена, протянувшегося от лобовой области до далеких флангов магнитосферы как в утреннем, так и в вечернем секторах. Этот канал играет роль волновода для быстрых магнитозвуковых волн. При распространении вдоль волновода (т. е. в азимутальном направлении) собственная мода претерпевает определенную эволюцию. Меняются свойства волновода, под которые «подстраивается» собственная мода. В силу изменения сдвиговой скорости солнечного ветра вдоль магнитопаузы меняются условия развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. По той же причине меняются условия проникновения гидромагнитных волн из солнечного ветра в магнитосферу. В частности, на флангах процесс проникновения переходит в режим сверхотражения, что резко увеличивает мощность накачки магнитосферного волновода. Распространению БМЗ-моды вдоль волновода сопутствует наличие связанного с ней альфвеновского резонанса в глубине магнитосферы, в окрестности которого происходит диссипация энергии колебания. Вдоль силовых линий альфвеновский резонанс представляет собой стоячую альфвеновскую волну и поэтому достигает ионосферы и земной поверхности, в то время как БМЗ-моды волновода, запертые в канале низких значений скорости Альфвена, не могут наблюдаться на Земле. В работе аналитически и численно исследуется эволюция колебаний в волноводе при их распространении от лобовой области до дальнего хвоста магнитосферы с учетом всех вышеуказанных факторов. Определяются спектральный состав колебаний и их пространственная структура. Теория позволяет описать свойства колебаний Pc3 и Pc5 - важнейших гидромагнитных колебаний магнитосферы. В частности, из нее следует, что колебания Рс3 локализованы в дневной части магнитосферы, а колебания Рс5 - на флангах, что полностью соответствует наблюдаемой картине.
Бесплатно
МГД-волны в геомагнитном хвосте: обзор
Статья научная
Дан обзор экспериментальных и теоретических работ, посвященных исследованиям ультранизкочастотных МГД-колебаний геомагнитного хвоста. Рассмотрены неустойчивость Кельвина-Гельмгольца на магнитопаузе, колебания с дискретным спектром в диапазоне «магических частот», баллонная неустойчивость сцепленных альфвеновских и ММЗ-волн, а также флэппинг-колебания токового слоя геомагнитного хвоста. В последнее десятилетие в экспериментальных работах большую роль играют наблюдения с использованием спутниковых систем, таких как THEMIS, CLUSTER и Double Star. Использование нескольких космических аппаратов позволяет исследовать структуру МГД-колебаний с высоким пространственным разрешением. В результате появляются широкие возможности подробного сопоставления результатов теоретических работ с данными, полученными в многоспутниковых экспериментах. Для проведения таких сопоставлений в теоретических работах, в свою очередь, приходится прибегать к широкому использованию численных моделей, максимально приближенных к реальной магнитосфере.
Бесплатно
Статья научная
В рамках одномерно-неоднородной модели среды теоретически исследованы свойства МГД-резонатора в лобовой части магнитосферы (его собственные частоты и собственные моды) и его возбуждение монохроматическими гидромагнитными волнами, падающими на магнитосферу из солнечного ветра. Декремент затухания собственных мод обусловлен поглощением в точках альфвеновского резонанса и излучением в солнечный ветер через неполностью отражающую магнитопаузу. Показано, что влияние магнитосферного резонатора приводит к резонансному характеру уровня накачки магнитосферы падающими волнами. В магнитосферу проникают волны только в узких спектральных диапазонах вблизи собственных частот резонатора, ширина которых порядка декремента затухания собственных мод. Волны с другими частотами отражаются от магнитопаузы.
Бесплатно
Магнитный цикл солнца: особенности распределения фотосферного поля
Статья научная
Долготное распределение фотосферного магнитного поля Солнца рассмотрено на основе синоптических карт за 1976-2003 гг., полученных в Национальной солнечной обсерватории Китт-Пик. Наложение синоптических карт дает разные картины для фазы подъема и максимума и для фазы спада и минимума. Два характерных периода соответствуют различным ситуациям 22 солнечного цикла, в ходе которого как глобальное магнитное поле, так и магнитное поле главного солнечного пятна в группе меняют свой знак.
Бесплатно
Межгодовые изменения интенсивности мезомасштабных вариаций ночного свечения гидроксила в Алма-Ате
Статья научная
Метод цифровых разностных фильтров используется при анализе данных наблюдений интенсивности ночного свечения и вращательной температуры гидроксила ОН на высотах 85-90 км прибором SATI в Алма-Ате (43°03 ' N, 76°58 ' E), Казахстан, в 2010-2017 гг. Исследованы сезонные и межгодовые изменения среднемесячных значений и дисперсий вариаций с периодами 0.4-5.4 ч, которые могут быть связаны с внутренними гравитационными волнами в области мезопаузы. Усредненный за 2010-2017 гг. годовой ход среднемесячной температуры вблизи мезопаузы имеет максимум зимой и минимум летом. В отличие от среднемесячных температур, среднемесячные интенсивности свечения ОН кроме зимнего максимума имеют дополнительный максимум летом (в июне). Дисперсия мезомасштабных вариаций вращательной температуры и характеристики внутренних гравитационных волн максимальны весной и осенью. Для мезомасштабных вариаций интенсивности свечения ОН весенний максимум сдвинут на июнь. Детали межгодовых изменений интенсивности свечения и вращательной температуры ОН могут различаться. Это может быть связано с сезонными и долговременными изменениями в сложной системе фотохимических процессов, приводящих к ночному свечению ОН.
Бесплатно
Мезостратосферный лидар для гелиогеофизического комплекса
Статья научная
В состав Гелиогеофизического комплекса РАН, создаваемого на базе Института солнечно-земной физики СО РАН в районе Иркутска, входят инструменты для изучения Солнца, верхней атмосферы и мезостратосферный лидарный комплекс (МС-лидар) для анализа нейтрального компонента атмосферы от поверхности Земли до термосферы (высота 100-110 км). Задачами МС-лидара являются круглосуточное измерение профилей термодинамических параметров атмосферы и получение высотного распределения аэрозольно-газового состава. Для решения данных задач в МС-лидаре предусмотрено применение нескольких методик лазерного зондирования на особым образом выбранных лазерных длинах волн в суммарном диапазоне 0.35-1.1 мкм. При этом используются молекулярное, аэрозольное, комбинационное (рамановское) и резонансное рассеяние, а также дифференциальное поглощение, доплеровское уширение и смещение спектра рассеянного излучения. В статье представлено описание используемых методов зондирования и измеряемых МС-лидаром характеристик атмосферы.
Бесплатно
Метод дискретных направлений в нелинейной задаче фитирования спектров некогерентного рассеяния
Краткое сообщение
Для определения параметров ионосферной плазмы по данным спектральных измерений, полученных на Иркутском радаре некогерентного рассеяния, разработан новый метод фитирования, основанный на разбиении функционала невязки симплексами n-го порядка. Поиск минимума многомерного функционала в данной постановке сводится к минимальному количеству вычислений модельных функций в каждой итерации. Алгоритм позволяет также упростить критерий останова поиска.
Бесплатно
Методика описания вертикального зондирования ионосферы
Статья научная
В работе установлена связь коэффициента отражения с параметрами сингулярного отражающего слоя, задающими его прозрачность и положение и зависящими от частоты, при вертикальном зондировании слоистой ионосферы.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена методика выделения низкочастотных вариаций усредненной вдоль широтных кругов зональной компоненты скорости ветра, которые мы назвали крутильными колебаниями. Мы сравниваем крутильные колебания, рассчитанные по данным нескольких архивов реанализа (NCEP/NCAR Reanalysis I, MERRA-2, ECWMF ERA-40 и ERA-Interim), при разных способах обработки исходных данных. Оценивается степень согласованности крутильных колебаний, полученных по данным разных архивов, обсуждаются возможности использования крутильных колебаний в исследовании циркуляционных процессов в атмосфере.
Бесплатно
Методы восстановления изображений и распознавание образов в радиоастрономии
Статья научная
Высокий уровень информативности современных радиоастрономических инструментов может быть достигнут только при наличии развитой системы программной автоматизации эксперимента. В работе представлены методы восстановления и коррекции радиоизображений Солнца алгоритмом проекций на замкнутые выпуклые множества (ПЗВМ), модифицированным фильтром Винера-Тихонова, методом CLEAN. Приведен алгоритм выделения слабоконтрастных образований на солнечном диске (волокна, протуберанцы и корональные дыры). Изложен математический аппарат. На примере наблюдений Сибирского солнечного радиотелескопа (ССРТ) продемонстрированы возможности методов, показаны их преимущества и недостатки
Бесплатно
Механизм генерации магнитосферных пульсаций Рс3 - смена парадигмы?
Статья научная
Высказана гипотеза, что, вопреки общепринятым представлениям, источником волн Рс3 в магнитосфере является не форшоковая область (ФО), а магнитослой (МС). В обоснование приведены синхронные наблюдения волновой активности на спутнике «Интербол» (IB) и на Земле при изменении ориентации ММП.
Бесплатно
Микроволновое излучение одиночных пятен по данным ССРТ и NORH
Статья научная
По результатам раздельного изучения характеристик микроволнового излучения в необыкновенной и обыкновенной модах на длине волны 5.2 см не обнаружено тонкой структуры в излучении мод. На длине волны 1.72 см тонкая структура обнаружена только для крупных пятен и только в излучении обыкновенной моды. На большей статистике подтверждено превышение размера источника в обыкновенной моде над размером источника в необыкновенной моде, что не описывается классической моделью микроволнового источника над одиночным пятном.
Бесплатно
Статья научная
Выполнен анализ присутствия микроволнового источника над нейтральной линией (ИНЛ) в суперактивной области NOAA 12673, породившей ряд геоэффективных событий в сентябре 2017 г. Для оценки положения ИНЛ использовались данные Сибирского радиогелиографа в диапазоне 4-8 ГГц и Радиогелиографа Нобеяма на частоте 17 ГГц. Расчет коронального магнитного поля в нелинейном бессиловом приближении выявил протяженную структуру, состоящую из взаимосвязанных магнитных жгутов, расположенных практически по всей длине главной линии раздела полярностей фотосферного магнитного поля. ИНЛ проецируется в зону максимальных значений горизонтального магнитного поля - основной энергосодержащей части этой структуры. В ходе каждой вспышки балла X активная область теряла магнитную спиральность и становилась источником КВМ.
Бесплатно
