Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Модель распространения радиоволн в диапазоне частот 1-10 МГц на основе метода нормальных волн
Статья научная
В работе в рамках волноводного подхода предлагается метод описания распространения радиоволн в волноводе Земля-ионосфера для низкочастотной части декаметрового диапазона, когда несущая частота сигнала может быть меньше минимальной критической частоты ионосферного слоя вдоль трассы распространения. На основе метода нормальных волн была модифицирована схема решения радиальной задачи и построения спектра радиального оператора. Разработан численный алгоритм расчета электромагнитного поля излучения для частот, для которых существует регулярный волновод Земля-ионосфера и число нормальных волн достаточно велико.
Бесплатно
Модель расширяющейся плазмосферы
Статья научная
Рассмотрена самосогласованная осесимметричная модель стационарных конфигураций плазмы вокруг вращающейся намагниченной планеты с учетом истечения ионизованного газа с некоторой магнитной поверхности L = L*, (L* ≈ 6.6 для земных условий). Значение L находится из аналитического решения исходных уравнений. Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований ОФН РАН - 16 «Солнечный ветер: генерация и взаимодействие с Землей и другими планетами» и Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 08-02-00698а).
Бесплатно
Модель сигнала обратного рассеяния для Иркутского радара некогерентного рассеяния
Статья научная
В работе представлена математическая модель сигнала обратного рассеяния и предложена методика решения обратной задачи определения температур ионосферной плазмы по данным Иркутского радара некогерентного рассеяния (ИРНР). Проверка решения обратной задачи осуществляется путем постановки прямой задачи рассеяния сигнала и ее моделирования с помощью метода Монте-Карло. В построенную модель рассея-ния сигнала можно вводить известные источники систематической погрешности, что позволяет оценить, в каких приближениях возможно корректное восстановление температур. Поиск и методическое устранение таких погрешностей, которые искажают получаемые профили температур, являются главной задачей данного исследования. Представлены также результаты апробации разработанного метода восстановления температур на экспериментальных данных ИРНР. Данная модель сигнала обратного рассеяния совместно с экспериментальными данными ИРНР может быть использована для валидации методов определения других параметров ионосферной плазмы.
Бесплатно
Модель солнечной вспышки - сравнение результатов численного моделирования и наблюдений
Статья научная
Электродинамическая модель вспышки основана на численном трехмерном моделировании с использованием реального магнитного поля активной области. Показано, что в магнитном поле токового слоя в короне происходит накопление энергии ~ 1032 эрг, необходимой для солнечной вспышки. Тепловой рентгеновский источник в короне вызван нагревом плазмы в токовом слое при пересоединении. Источники жесткого рентгеновского излучения располагаются на поверхности Солнца у оснований петли. Они образуются при высыпании пучков электронов, ускоренных в продольных токах. Солнечные космические лучи возникают при ускорении в электрическом поле вдоль магнитной особой линии X-типа. Обсуждается также механизм генерации запаздывающей компоненты космических лучей.
Бесплатно
Модельное описание электронной концентрации в средней ионосфере
Статья обзорная
Приводятся и обсуждаются результаты сравнения модельных расчетов электронной концентрации N на высотах ионосферы 120-200 км с экспериментальными данными, полученными в ряде географических пунктов при различных уровнях солнечной активности в разные сезоны года в спокойных и возмущенных условиях. Расчеты были проведены с помощью разработанной авторами полуэмпирической модели (ПЭМ), дающей в общем виде связь N с характеристиками нейтрального газа термосферы и индексом солнечной активности. Приведенные в статье данные свидетельствуют о том, что расчеты по обсуждаемой ПЭМ в большинстве случаев хорошо согласуются с экспериментом (различие между ними составляет 10-20 %). Авторы полагают, что результаты сравнительного анализа, приведенные в статье, свидетельствуют о высокой степени универсальности обсуждаемой ПЭМ.
Бесплатно
Модельный комплекс для исследования космических лучей
Статья научная
В настоящее время существует значительное разнообразие методик для исследования характеристик потоков как первичных, так и вторичных космических лучей (КЛ). Основными являются экспериментальные методы, с использованием разных детекторов, однако, благодаря современным компьютерным технологиям, экспериментальные методы все чаще совмещаются с численными. Данный шаг позволяет получить наибольшее количество информации о интересующем процессе (явлении) и сделать, соответственно, наиболее точные выводы. В работе представлена концепция нового программного комплекса RUSCOSMIC, основанного на пакете GEANT4 и представляющего собой набор различных численных моделей для исследования прохождения КЛ через вещество различных систем (детекторы излучения, атмосфера Земли). Получены и приведены функции откликов основных детекторов излучения, а также некоторые типовые характеристики потоков вторичных КЛ. Также представлены результаты, демонстрирующие работу модуля верификации вычислений экспериментальными данными.
Бесплатно
Модернизация иркутского радара некогерентного рассеяния
Статья научная
Представлены результаты модернизации управляющего и приемно-регистрирующего комплекса Иркутского радара некогерентного рассеяния. Работы были проведены в рамках выполнения и по результатам космических экспериментов «Плазма-Прогресс» и «Радар-Прогресс» с привлечением транспортных грузовых кораблей серии «Прогресс». В результате модернизации повысилась точность радиолокационных измерений низкоорбитальных космических аппаратов, например, при отношении сигнал/шум, равном 10, точность измерений дальности составляет 100-300 м, углов - 1-5 угл. мин.
Бесплатно
Статья научная
Международная справочная модель ионосферы IRI использует в качестве показателя уровня солнечной активности эффективный ионосферный индекс IG 12, выведенный по измерениям критической частоты f oF2 сетью ионозондов. В модели ионосферы и плазмосферы IRI-Plas в качестве эффективного показателя уровня солнечной активности используется глобальное электронное содержание ( GEC, global electron content), сглаженное скользящим 12-месячным фильтром, GEC 12. Расчеты GEC основаны на глобальных картах полного электронного содержания (ТЕС, total electron content) с 1998 г., а реконструкция его за предыдущие годы и прогноз на будущее выполнены по эмпирической модели линейной зависимости GEC от солнечной активности. В настоящее время возникла необходимость переоценки солнечных и ионосферных индексов в ионосферных моделях в связи с переходом с 1 июля 2015 г. на обновленный расчет ряда солнечных пятен - SSN 2 [Clette et al., 2014]. Использование SSN 2 вместо прежнего ряда SSN 1 приводит к увеличению погрешности прогнозов по ионосферной модели. Предлагается формула для преобразования сглаженного 12-месячным скользящим фильтром ряда SSN 212 в эквивалент ранее принятого базового индекса SSN 112= R 12, используемого для долгосрочного прогнозирования в моделях IRI и IRI-Plas. Выведены регрессионные соотношения между GEC 12, индексом солнечных пятен R 12 и индексом потока солнечного радиоизлучения на волне 10.7 см F 10.712. Сравнение расчетов по моделям IRI-Plas и IRI с данными наблюдений и прогноза по Москве в 23-м и 24-м циклах солнечной активности показало преимущество использования индекса GEC 12 с моделью IRI-Plas.
Бесплатно
Статья научная
По данным наземных измерений на мировой сети нейтронных мониторов и космических аппаратах GOES-15 исследована 27-дневная вариация интенсивности космических лучей (КЛ) в ноябре-декабре 2014 г. Показано, что определяющим фактором значительного различия в ее амплитудах являются существенные изменения потерь энергии при движении частиц в регулярных электромагнитных полях гелиосферы. В этот период под воздействием огромной корональной дыры на юге Солнца в межпланетном пространстве существовала долгоживущая коротирующая ловушка такой конфигурации, при которой для КЛ с энергией ~3-20 ГэВ наиболее эффективно происходила ее потеря, за счет чего в наземных измерениях интенсивности КЛ нейтронными мониторами наблюдалась аномально большая амплитуда 27-дневной вариации.
Бесплатно
Статья научная
Радиозатменные измерения спутника CHAMP (Challenging Minisatellite Payload) были использованы нами для исследования спорадических Е-слоев (высоты 90-130 км) в высокоширотной ионосфере Земли. Разработан новый метод определения характеристик внутренних атмосферных волн, базирующийся на использовании наклонных спорадических Е-слоев ионосферы Земли в качестве детектора. Метод основан на том, что внутренняя волна, распространяющаяся через изначально горизонтальный спорадический E-слой, вызывает вращение градиента плотности плазмы в направлении волнового вектора, что приводит к установлению плоскости слоя параллельно фазовому фронту волны. Разработанный метод позволяет исследовать взаимосвязи между мелкомасштабными внутренними волнами и спорадическими Е-слоями в ионосфере Земли и существенно расширяет возможности традиционного радиозатменного мониторинга атмосферы. Показано, что исследуемые внутренние атмосферные волны имеют периоды от 35 до 46 мин и вертикальные фазовые скорости от 1.2 до 2.0 м/с, что хорошо согласуется с результатами независимых экспериментов и данными моделирования спорадических Е-слоев на высоте ~100 км в полярной шапке Земли.
Бесплатно
Мониторинг геомагнитных возмущений на основе метода глобальной съемки в реальном времени
Статья научная
Представлен метод прогноза геомагнитных возмущений на основе реализации метода глобальной съемки в реальном времени с использованием базы данных мировой сети нейтронных мониторов NMDB. Проведен анализ за 2013-2018 гг. поведения компонент трехмерного углового распределения космических лучей в межпланетном пространстве. Эти компоненты обусловлены первыми двумя сферическими гармониками. Установлено, что основными параметрами, реагирующими на приближение к Земле геоэффективных возмущений межпланетной среды, являются изменения амплитуд зональных (северо-южных) компонент распределения космических лучей. С целью выбора эффективных критериев определения предвестников геомагнитных возмущений и их возможной временной динамики проведен ретроспективный анализ связи поведения указанных компонент с наблюдавшимися за исследованный период геомагнитными возмущениями.
Бесплатно
Статья научная
Якутская меридиональная цепочка (ЯМЦ) ИКФИА СО РАН, расположенная вдоль 190° магнитного меридиана, оснащена геофизическими и радиофизическими инструментами для мониторинга космической погоды на северо-востоке России. ЯМЦ включает четыре основные станции в Якутске, Тикси, Жиганске и Маймаге, и шесть дополнительных наблюдательных пунктов в Нерюнгри, Зырянке, Кыстатыам, Джарджане, Чокурдахе и на о. Котельный. Она обеспечивает непрерывный мониторинг околоземного космического пространства с целью получения данных о вариациях магнитного поля, космического радиошума, ОНЧ эмиссий и ионосферных параметров в сложной системе верхняя атмосфера-ионосфера-магнитосфера. Дополнительно проводятся долговременные экспериментальные исследования влияния эффектов космической погоды на здоровье человека в Тикси и Якутске. В статье описывается меридиональная цепочка инструментов на субавроральных и авроральных широтах и дается краткий обзор научных результатов мониторинга и исследования эффектов космической погоды в Якутии. Также сообщается об участии ИКФИА СО РАН в международных проектах (Intermagnet, MAGDAS, GIRO).
Бесплатно
Статья научная
В ИКФИА СО РАН реализованы непрерывный мониторинг динамики параметров распределения космических лучей с использованием данных международной базы нейтронных мониторов NMDB, доступных в реальном времени, и прогноз геомагнитной возмущенности на основе автоматического анализа полученных результатов. Мониторинг основан на применении метода глобальной съемки, позволяющего рассматривать мировую сеть нейтронных мониторов как единый прибор, ориентированный в каждый момент времени измерения во многих направлениях. Данный метод позволяет получать в реальном времени параметры девяти компонент первых двух угловых моментов функции распределения космических лучей за каждый час наблюдений. В работе рассматриваются методические вопросы, связанные с использованием метода глобальной съемки в реальном времени, и приводятся некоторые результаты прогноза геомагнитных возмущений за 2017-2018 гг.
Бесплатно
Мониторинговые наблюдения метеорного эха на радаре EKB ИСЗФ СО РАН: алгоритмы, валидация, статистика
Статья научная
В работе рассматривается реализация алгоритмов автоматического поиска сигналов, рассеянных на метеорных следах, по данным радара EKB ИСЗФ СО РАН. Используется алгоритм, аналогичный алгоритмам, применяемым на специализированных метеорных установках. Алгоритм включает два этапа - обнаружение метеорного эха и определение его параметров. Было показано, что 13.12.2016, в день максимума потока Геминид, детектируемые алгоритмом рассеянные сигналы носят ракурсный характер и соответствуют рассеянию на неоднородностях, вытянутых в направлении радианта метеорного потока. Это подтверждает, что источником выделяемых с помощью алгоритма сигналов являются метеорные следы. В дополнение к алгоритму поиска и определения параметров метеорного рассеяния был реализован алгоритм косвенного определения высоты метеорного следа по характерному времени жизни следа с использованием модели атмосферы NRLMSIS-00. Для дальнейшего тестирования алгоритма был использован набор данных, полученных в 2017-2019 гг. В рамках тестирования было показано соответствие расчетных доплеровских скоростей, полученных с помощью нового алгоритма и алгоритма FitACF, в точках, отмеченных новым алгоритмом как рассеяние на метеорных следах. В работе приведено решение обратной задачи восстановления вектора скорости нейтрального ветра по полученным данным взвешенным методом наименьших квадратов. Проведено сравнение расчетных скоростей и направлений горизонтальных нейтральных ветров, полученных в модели трехмерного ветра и в модели горизонтального ветра HWM-14. Алгоритм позволяет вести обработку рассеянных сигналов в режиме реального времени и введен в постоянную эксплуатацию на радаре EKB ИСЗФ СО РАН.
Бесплатно
Морфологический анализ зимней ночной ионосферы на средних широтах Азиатского региона
Статья научная
Мы представляем исследование особенностей зимнего ночного максимума критических частот (f0F2) на средних широтах Азиатского региона. В анализе использованы данные станций, расположенных на разных долготах и близких широтах: Новосибирск (54.8° N, 83.2° E), Иркутск (52.5° N, 104.0° E), Хабаровск (48.5° N, 135.1° E). Получено, что ночной максимум f0F2 наблюдается после полуночи (~02-04 LT) и является устойчивой закономерностью спокойной ионосферы в интервале с середины октября до середины марта при низкой солнечной активности (СА) на всех анализируемых станциях. С ростом СА этот интервал уменьшается. Разность между максимальными и минимальными значениями f0F2 в ночные часы наибольшая в декабре-январе. Ее амплитуда практически не зависит от СА. Вариации критической частоты слоя F2 находятся в обратной зависимости с вариациями высоты максимума. Рассмотрены периоды, когда разность между дневными и ночными значениями f0F2 меньше 2 МГц. Интервалы наблюдений таких случаев на разных долготах не совпадают. Зависимость амплитуды зимнего ночного максимума от магнитной активности не обнаружена.
Бесплатно
Статья научная
Обобщаются сведения о высокоэнергичных процессах на Солнце. Уточняется классификация вспышек и обосновывается точка зрения о том, что корональный выброс массы и собственно вспышка являются проявлениями одного и того же общего процесса, по крайней мере в случае самых мощных событий. Затем проанализированы данные об ускорении электронов (RHESSI, «Марс-Одиссей») и протонов. Показано, что существование двух пиков жесткого рентгеновского излучения, разнесенных на 10-20 мин, и эволюция спектров этого излучения свидетельствуют о двух эпизодах ускорения. Проанализированы спектры 172 протонных возрастаний, отождествляемых с отношением потоков протонов с энергиями более 10 и 100 МэВ около Земли. Оказалось, эти спектры остаются практически теми же самыми у большинства мощных вспышек при благоприят-ных условиях выхода из короны и распространения частиц в межпланетном пространстве. Это является аргументом в пользу инвариантности основных черт эффективного ускорения частиц в мощных событиях. Этот процесс происходит на взрывной фазе вспышки, и его источник располагается низко, непосредственно над хромосферой, в области, примыкающей к пятнам. Имеются основания полагать, что при этом происходит быстрое одновременное ускорение электронов и протонов с захватом некоторой доли частиц в магнитные ловушки. Существует, однако, небольшое количество событий, в которых уже на постэ-руптивной фазе развития вспышки из короны выходит дополнительное количество протонов с энергией до 10-30 МэВ. Ана-лиз этих случаев с более мягким спектром частиц скорее свидетельствует о дополнительном ускорении частиц на корональ-ных высотах (около 30 000 км), чем об облегчении выхода частиц из ловушек. В статье оценен вклад потока протонов с энер-гией более 10 МэВ, возникающего на постэруптивной фазе вспышки, в общий поток частиц в максимуме протонного возрас-тания и кратко обсуждаются возможные механизмы ускорения частиц на значительных высотах в короне.
Бесплатно
Мощные солнечные вспышки и выбросы корональной массы: хромосферные проявления
Статья научная
Приведено краткое описание феноменологической модели единого события солнечная вспышка - корональный выброс массы (КВМ), основанной на анализе изображений развития ряда событий в разных спектральных диапазонах. Данная модель описывает явления в процессе развития мощных солнечных событий типа вспышка + КВМ. Модель построена на основе данных наблюдений ряда крупных вспышек (16.05.1981, 23.08.1998, 14.07.2000, 9.04.2001, 19.10.2001, 23.07.2002). Предложена модифицированная классификация хромосферных проявлений события.
Бесплатно
Мягкое рентгеновское излучение ночной атмосферы земли (эксперимент «Коронас-Ф»)
Статья научная
Спектрометр РПС-1 на борту «Коронас-Ф» предназначался для изучения солнечного рентгена в диапазоне 3-31.5 кэВ с помощью детектора из теллурида кадмия с термоэлектрическим микроохладителем для получения наилучшего разрешения. На участках орбиты в тени Земли прибор регистрировал рентгеновское излучение верхней атмосферы. На высоких широтах и в области внутреннего радиационного пояса в Южно-Атлантической аномалии прибор регистрировал сигналы, производимые энергичными частицами.
Бесплатно
Статья научная
По многолетним данным Якутской меридиональной цепочки ионосферных станций Якутск -Жиганск-Батагай-Тикси рассмотрены ионосферные признаки быстрых субавроральных ионных дрейфов. Показано, что резкие падения, или «срывы» критических частот (СКЧ) ионосферного F-слоя, являются одним из основных признаков развития быстрых субавроральных ионных дрейфов вблизи или в зените станции наблюдения. Сопоставление многолетних наземных и спутниковых измерений показывает, что имеется хорошее согласие в сезонном ходе вероятности появления СКЧ по наземным данным и субавроральных ионных дрейфов по данным спутников DMSP. Такое совпадение подразумевает, что и спутниковые, и наземные методы измерений регистрируют одно и то же явление на приграничных областях плазмосферы - возникновение и развитие электрических полей магнитосферного происхождения. Показано также, что местное время регистрации СКЧ по наземным данным близко совпадает с временем появления субавроральных поляризационных потоков плазмы по спутниковым данным. Можно заключить, что большинство наблюдаемых по наземным данным СКЧ относятся к интенсивным бурям.
Бесплатно
Наблюдение дискретных космических радиоисточников на Иркутском радаре НР
Статья
Космическое радиоизлучение является важным источником шумового фона для радиофизических методов исследования ионосферы. Вариации фонового сигнала и мерцания дискретных радиоисточников позволяют исследовать вариации плотности ионосферной плазмы и определять степень неоднородности ионосферы. Иркутский радар некогерентного рассеяния (ИРНР) обладает узкой диаграммой направленности и способен просматривать широкий диапазон углов на небесной сфере. Время сканирования сектора 40° с шагом 0.5° составляет несколько секунд. Таким образом, при помощи ИРНР, регистрирующего в пассивном режиме фоновое космическое радиоизлучение, можно организовать наблюдения мерцаний дискретных космических радиоисточников, которые тесно связаны с возмущениями плотности ионосферной плазмы. На протяжении нескольких месяцев наблюдений исследовались мерцания наиболее ярких дискретных радиоисточников Лебедь-А, Кассиопея-А и Краб. Было найдено хорошее согласие наблюдаемых событий с возникновением диффузных треков на ионограммах иркутского дигизонда.
Бесплатно
