Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Новые явления в солнечно-земной физике
Статья научная
С использованием разработанной идеологии и созданного на ее основе комплекса методов анализа данных измерений инструмента LASCO космического аппарата (КА) SOHO, а также данных измерений параметров солнечного ветра на КА WIND, ACE и др. обнаружены и исследованы новые явления в солнечно-земной физике: 1) лучевая структура пояса стримеров, сохраняющаяся до орбиты Земли в виде вложенных друг в друга самоподобных магнитных трубок с движущейся плазмой (фрактальная структура); 2) возмущенная зона впереди коронального выброса массы (КВМ). Физическая природа лучевой структуры пояса стримеров остается до конца не ясной. Линейная теория Губченко и нелинейная теория Милованова и Зеленого, рассматривающие различные механизмы, предсказывают принципиальную возможность формирования подобных структур. Поэтому полученные экспериментально новые знания, безусловно, будут стимулировать дальнейшее развитие как теории, так и эксперимента в данном направлении.
Бесплатно
Краткое сообщение
В данной работе метод анализа корреляционных функций случайных флуктуаций амплитуды и фазы (КФАФ) используется для обработки временных записей смещения точки в упругой среде. В первом разделе свойства и особенности зависимостей КФАФ от фазового сдвига τ колебаний точек на свободной поверхности были исследованы путем численного эксперимента для модели плоского бесконечного слоя. Оказалось, что при выполнении определенных условий для параметров модели зависимости КФАФ от τ имеют вид последовательности пиков с одинаковым интервалом ∆ между ними. Для этого интервала выявлена связь с некоторыми из параметров модели и сконструирована эмпирическая формула. Оказалось, что ∆ определяется периодом обрабатываемых колебаний и временем пробега (туда и обратно) вертикально вниз P- или S-волны от источника до отражающей волны поверхности. Во втором разделе работы эта эмпирическая формула и выявленные особенности КФАФ используются при обработке предлагаемым здесь методом участков записи реальных сейсмических колебаний на станции Талая (Восточный Саян). Первые же опыты обработки показали, что зависимости КФАФ от τ для некоторых участков колебаний похожи на те КФАФ, которые получались в численном эксперименте. Следовательно, определяя интервал ∆ реальных колебаний и используя его эмпирическую формулу, мы имеем возможность для измерения упомянутого времени пробега между источником и отражающей поверхностью tA. В результате обработки по этой схеме записей землетрясений были получены массивы измерений времени tA и построены распределения для четырех разных источников, эпицентры которых расположены в западной части Тихого океана. Анализ этих распределений позволяет утверждать, что в районе источников на глубине 400 км расположен слой твердого вещества толщиной примерно 70 км. Кроме того, показана возможность измерения средней скорости P- и S-волн на интервалах различной глубины верхней мантии. Скорость определяется прямым путем, как отношение расстояния и времени, в течение которого волна проходит это расстояние. Измерения этих скоростей в районе островов Санта-Круз на глубине от 33 до 90 км дают значения VP=(6.4±1.2) км/с, VS=(3.0±0.2) км/с.
Бесплатно
Краткое сообщение
Бесплатно
Статья научная
Современные модели верхней атмосферы Земли позволяют построить пространственно-временную картину изменений параметров атмосферы в планетарном масштабе, по сути, в осредненном виде. Для построения этих стандартных моделей используют совокупность данных о торможении спутников в атмосфере, зондовых измерений с борта геофизических ракет, измерений некогерентного рассеяния радиоволн в атмосфере Земли. Современный уровень космических исследований позволяет применить новый метод исследований верхней атмосферы Земли - исследование верхних слоев атмосферы посредством измерения поглощения солнечного XUV-излучения земной атмосферой при наблюдении диска Солнца.
Бесплатно
Новый узконаправленный нейтронный спектрометр в комплексной системе мониторинга
Статья научная
При взаимодействии космических лучей (КЛ) с атмосферой Земли образуются нейтроны в широком диапазоне энергий: от тепловых (Е≈0.025 эВ) до релятивистских (Е>1 ГэВ). Для регистрации и исследования КЛ в Полярном геофизическом институте (ПГИ) используется комплексная система мониторинга, содержащая детекторы различной конфигурации. Стандартный нейтронный монитор (НМ) 18-NM-64 чувствителен к нейтронам с энергиями Е>50 МэВ. Бессвинцовая секция нейтронного монитора (БСНМ) регистрирует нейтроны с энергиями Е≈(0.1÷1) МэВ. Для совместного использования со стандартными детекторами на станции НМ Апатиты был разработан и установлен нейтронный спектрометр с тремя каналами по энергиям и углом приема частиц, составляющим 15°. Такая конфигурация устройства позволяет изучать степень анизотропии потока частиц различных направлений. Характеристики детектора (функция отклика и угол приема частиц), а также геометрические размеры были получены численным моделированием при помощи пакета GEANT4 [Agostinelli et al., 2003]. В ходе работы устройства была создана база данных наблюдений и получены предварительные результаты.
Бесплатно
О баллонной неустойчивости в токовых слоях
Статья научная
Решена задача неустойчивости азимутально-мелкомасштабных альфвеновских и медленных магнитозвуковых (ММЗ) волн в аксиально-симметричной модели геомагнитного хвоста с токовым слоем. Найденные решения описывают неустойчивые в присутствии токового слоя колебания и относятся к области вытянутых в хвост замкнутых магнитных силовых линий. Определены спектры собственных частот основных гармоник стоячих азимутально-мелкомасштабных альфвеновских и ММЗ-волн в локальном и ВКБ-приближениях и проведено их сравнение. Показано, что полученные в этих приближениях свойства рассматриваемых колебаний кардинально различаются. В локальном приближении альфвеновские волны оказываются устойчивыми во всем диапазоне рассматриваемых магнитных оболочек. ММЗ-волны на магнитных оболочках, проходящих через токовый слой, переходят в режим апериодической (баллонной) неустойчивости. В ВКБ-приближении как альфве-новские, так и ММЗ-волны на силовых линиях, проходящих через токовый слой, переходят в режим неустойчивости при конечной частоте собственных колебаний. Определена структура азимутально-мелкомасштабных неустойчивых альфвеновских волн поперек магнитных оболочек.
Бесплатно
О воздействии Солнца на сейсмичность Земли
Статья научная
Для экспериментального исследования связи землетрясений с солнечной активностью введено представление о статистической сумме Z ансамбля землетрясений. Через Z выражается ряд числовых параметров сейсмичности (средняя планетарная магнитуда, энтропия, флуктуации магнитуды), но при этом накладывается жесткое ограничение на магнитуду при формировании ансамбля. Предложен альтернативный метод, не содержащий указанного ограничения, но позволяющий вычислить лишь один числовой параметр, а именно глобальную суточную магнитуду M g. Вычислено 7300 значений M g за 20-летний период с 1980 по 1999 г. Сопоставление значений M g с числами Вольфа W позволило выявить воздействие Солнца на активность землетрясений на статистически значимом уровне.
Бесплатно
О возможной геоэффективности пролета Челябинского метеороида в магнитосфере Земли
Статья научная
Пятнадцатого февраля 2013 г. суперболид диаметром около 17 м и массой порядка 17 тыс. т вошел в атмосферу Земли на скорости около 18 км/с и в 03:20:33 UT взорвался над Челябинском на высоте 22 км. После падения Тунгусского метеорита 30 июня 1908 г. это второе по величине вторжение небесного тела в атмосферу Земли за прошедшие сто с лишним лет. В период, предшествовавший взрыву, 17-тысячетонная глыба, состоящая из камней, металла и льда, пролетела через все оболочки верхней атмосферы Земли: магнитосферу, плазмосферу и ионосферу. И если предположить, что полет этого небесного тела в магнитосфере Земли был геоэффективен, то полезный сигнал надо отслеживать после вторжения его в магнитосферу Земли, за 80-60 мин до взрыва в атмосфере. Анализ АЕ-, AU-, AL-, AO- и K p-индексов показал, что прохождение болида через магнитосферу Земли приходится на очень магнитоспокойный период. Записи индукционных магнитометров станции регистрации геомагнитных пульсаций ИСЗФ СО РАН (Республика Бурятия, Восточный Саян, φ=51.4°, λ=100.5°) и геомагнитной обсерватории «Паратунка» ИКИР ДВО РАН (Камчатка, φ=53.1°, λ=158.4°) показали наличие шумоподобного всплеска в вариациях геомагнитного поля в диапазоне частот 0.2-5 Гц в интервале 02:45-02:58 UT, т. е. за 35 мин до взрыва метеороида. Причиной возникновения этой зарегистрированной на среднеширотных обсерваториях аномалии на спокойном геомагнитном фоне может быть взаимодействие метеороида с плазмосферой Земли. Обзор работ, в которых описывается возникновение магнитных эффектов во время полета и взрыва Тунгусского метеорита в магнитосфере и атмосфере Земли 30 июня 1908 г., показал, что некоторые исследователи отмечали аномалии в вариациях геомагнитного поля за 80 мин до взрыва.
Бесплатно
О возможной природе атмосферного электричества Земли
Статья обзорная
Предложена модель электризации атмосферы Земли за счет преимущественного перемещения воздушных масс с запада на восток поперек силовых линий геомагнитного поля при циклонических процессах. Вследствие этого перемещения происходит преобразование кинетической энергии движущейся газообразной электропроводящей воздушной массы, слабоионизованной космическими лучами и радиоактивными веществами, в электрическую энергию, подобно тому, как это происходит в МГД-генераторах
Бесплатно
О возможной связи землетрясений со сменой знака радиальной компоненты межпланетного магнитного поля
Статья научная
Работа посвящена экспериментальному исследованию возможной связи землетрясений с вариациями межпланетного магнитного поля (ММП). Для анализа использованы мировые и региональные каталоги землетрясений и каталог, содержащий данные о секторной структуре ММП за несколько десятков лет. Основной методический прием состоял в сравнительном анализе частоты землетрясений в дни, когда Земля пересекает границу между секторами ММП, и в дни, когда Земля находится внутри сектора. В качестве индикатора событий, от которых зависит режим колебаний магнитосферы Земли, использован знак радиальной компоненты ММП. Перемена знака сигнализирует о вероятном пересечении Землей границы между секторами ММП, или, другими словами, о пересечении Землей токового слоя гелиосферы. Гипотеза о связи вариаций ММП и сейсмической активности состоит в том, что флуктуации ММП, проникая в магнитосферу, возбуждают в магнитосфере ультранизкочастотные электромагнитные колебания, которые, в принципе, могут повлиять на физические процессы в очагах землетрясений. Обнаружена слабая, но статистически достоверная связь вариаций ММП и сейсмической активности. Рассмотрены также другие параметры ММП, контролирующие ультранизкочастотные колебания геомагнитного поля.
Бесплатно
Статья научная
Исследовалась возможность генерации альфвеновских возмущений в магнитных трубках в условиях взрывающейся лазерной плазмы в замагниченной фоновой плазме. Аналогичные по эффекту возбуждения волн торсионного типа процессы, предположительно, обеспечивают перенос энергии от фотосферы Солнца к короне. Исследования проводились на экспериментальном стенде КИ-1, представляющем собой цилиндрическую высоковакуумную камеру диаметром 1.2 м, длиной 5 м, с внешним магнитным полем до 500 Гс вдоль оси камеры и давлением в рабочем режиме до 2·10-6 торр. Лазерная плазма создавалась при фокусировке СО2-лазерного импульса на плоской полиэтиленовой мишени и распространялась в фоновой водородной (или гелиевой) плазме θ-пинча. В результате экспериментально смоделирована магнитная трубка радиусом 15-20 см вдоль оси камеры и направления внешнего магнитного поля, измерено распределение концентрации плазмы в трубке. Зарегистрировано распространение альфвеновской волны вдоль магнитного поля по возмущению поперечной компоненты B φ магнитного поля и продольного тока Jz. Эти возмущения распространяются со скоростью 70-90 км/с, близкой к альфвеновской, и обладают левосторонней круговой поляризацией поперечной компоненты магнитного поля. Предположительно, альфвеновская волна генерируется за счет магнитного ламинарного механизма бесстолкновительного взаимодействия облака лазерной плазмы и фона. Зарегистрирован высокочастотный вистлерный предвестник, распространяющийся перед альфвеновской волной со скоростью до 300 км/с, обладающий правосторонней поляризацией, направление поляризации меняется с приходом альфвеновской волны. Обнаружены признаки медленной магнитозвуковой волны в виде скачка концентрации фоновой плазмы с одновременным вытеснением внешнего магнитного поля. Это возмущение распространяется со скоростью ~20-30 км/с, близкой к скорости ионного звука при малом значении плазменного бета, и, по предварительным оценкам, переносит около 10 % исходной энергии лазерной плазмы.
Бесплатно
О возможности локализации волн Рс1 вблизи ионосферы с учетом наличия тяжелых ионов в магнитосфере
Статья научная
Статья посвящена исследованию возможности локализации короткопериодических УНЧ-волн в областях магнитосферы, граничащих с верхней границей ионосферы (приионосферных областях локализации), при наличии в магнитосферной плазме тяжелых ионов. С помощью ВКБ-приближения приионосферные области исследуются на предмет возможности возбуждения собственных мод, подобно возбуждению УНЧ-колебаний в экваториальном резонаторе. Показано, что существование таких мод невозможно, а при переходе волны из приионосферной области в область, непрозрачную для волны, происходит полное поглощение энергии.
Бесплатно
О возможности локальных измерений концентрации электронов в солнечной короне по данным SOHO / LASCO
Статья научная
Один из основных способов нахождения концентрации электронов Ne в солнечной короне опирается на существова-ние интегральной связи между Ne и характеристиками белой короны. При этом считается, что распределение электронов в короне является сферически-симметричным, что является грубым приближением для реальной короны. В данной работе показано, что при определенных условиях можно определить локальную концентрацию электронов в поясе корональных стримеров, не используя это упрощающее предположение.
Бесплатно
О возможности сопряжения спутниковых и наземных оптических измерений в области пульсирующих сияний
Статья научная
В работе обсуждается возможность детального сопоставления данных спутника CLUSTER c данными по пульсирующим пятнам, зарегистрированным телевизионной камерой в обсерватории Ловозеро во время пролета спутника через область магнитосферы, связанную с полем зрения камеры. Ионосферные проекции спутника рассчитывались по моделям Т89, Т96 и Т01. Показано, что в ситуации, когда априори известны лишь уровень геомагнитной активности и характеристики межпланетной среды, проектирование позволяет определенно судить только о том, попадает спутник в область пульсирующих сияний или нет. Разброс при проектировании в разных моделях не меньше характерных размеров пульсирующих пятен и может достигать 100 км. Соответствующее этому расстоянию время полета спутника составляет ~4 мин. Такая большая пространственная и временная неопределенность не позволяет произвести детальное сопоставление спутниковых данных с наземными оптическими измерениями без априорной информации, например, о характере высыпаний над пятном, как это делалось другими авторами в случае авроральных дуг. Ситуация еще более осложняется, если спутник находится в области сильно вытянутых магнитных силовых линий.
Бесплатно
О возможностях и проблемах наблюдений магнитных полей солнца для прогноза космической погоды
Статья научная
Важной составной частью актуальной в последние десятилетия проблемы космической погоды является прогноз параметров околоземного космического пространства, состояния ионосферы и геомагнитной активности на основе наблюдений различных явлений на Солнце. Особо значимы измерения магнитных полей, поскольку именно они определяют пространственную структуру внешних слоев солнечной атмосферы и в значительной степени параметры солнечного ветра. Ввиду отсутствия в настоящее время возможностей наблюдений магнитных полей непосредственно в короне практически единственным источником разнообразных моделей количественного расчета параметров гелиосферы являются измеряемые в фотосферных линиях ежедневные магнитограммы и получаемые на их основе синоптические карты. При этом оказывается, что результаты прогноза, в частности, скорости солнечного ветра на орбите Земли и положения гелиосферного токового слоя сильно зависят не только от выбранной модели расчетов, но и от исходного материала, поскольку магнитограммы различных инструментов (а зачастую и наблюдения в разных линиях на одном и том же телескопе) хотя и похожи морфологически, но могут значительно различаться при подробном количественном анализе. Детальному рассмотрению именно этого аспекта проблемы космической погоды посвящена значительная часть настоящей работы.
Бесплатно
Статья научная
На основе ионосферных данных с привлечением упрощенных модельных расчетов электрического поля магнито-сферных источников предпринята попытка оценить основные черты поведения крупномасштабного электрического поля во внутренней плазмосфере в период магнитной супербури 31 марта 2001 г., вызванной мошной солнечной вспышкой 29 марта 2001 г. Получено, что наиболее благоприятные условия для проникновения крупномасштабного поля маг-нитосферной конвекции в низкие и экваториальные широты складывались на последней стадии развития главной фазы бури. В ночной ионосфере низких и экваториальных широт в течение примерно одного часа зональная компонента электрического поля была направлена на восток и достигала по величине - 2 мВ/м, что привело к образованию «провала» в электронной концентрации в верхней части Р2-области ионосферы вблизи магнитного экватора, в котором электронная концентрация упала более чем на два порядка величины по сравнению с фоном.
Бесплатно
Статья научная
В работе обсуждаются результаты регистрации сейсмических и инфразвуковых волн от главного землетрясения и его афтершока (моментные магнитуды M W=4.9 и M W=4.2 соответственно), произошедших 5 декабря 2014 г. в акватории оз. Хубсугул на севере Монголии. Совместный анализ волновых форм сейсмических и инфразвуковых колебаний показал, что записанный на инфразвуковой станции Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН сигнал формируется от источников генерации трех типов: локального, вторичного и эпицентрального. На основании анализа волновых форм сигналов выдвинута гипотеза генерации эпицентрального инфразвукового сигнала изгибными волнами в упругой ледовой мембране на поверхности оз. Хубсугул, возникающими при прохождении пакетов сейсмических волн. Гипотеза объясняет подобие сейсмического и эпицентрального инфразвукового сигналов, отрицательную начальную фазу эпицентральных инфразвуковых волн, а также фиксацию слабого инфразвукового сигнала, возникшего после афтершока малой магнитуды.
Бесплатно
О калибровке изображений сибирского радиогелиографа
Статья научная
В статье обсуждается методика автоматической калибровки радиоизображений солнечного диска, получаемых по данным первой очереди многоволнового Сибирского радиогелиографа (СРГ). Т-образная антенная решетка СРГ состоит из 48 антенн и работает на 32 частотах в диапазоне 4-8 ГГц. Методика реализована на языке программирования Python. Приведены примеры калибровок инструментальных значений СРГ по яркостным температурам спокойного и активного Солнца на нескольких частотах для четырех эруптивных событий: 19.06.2017, 25.07.2016, 24.04.2017 и 19.04.2017. Приведены спектры для трех событий, а также оценки яркостной температуры по потоку, углового размера волокон и меры эмиссии.
Бесплатно
Статья научная
Анализируются соотношения между различными комбинациями максимумов потоков и флюенсов солнечных микроволновых всплесков, записанных радиополяриметрами в Нобеяме на частоте 35 ГГц в 1990-2015 гг., и соответствующими параметрами протонных возрастаний с энергиями выше 100 МэВ, превышавших 0.1 pfu, зарегистрированных в околоземном пространстве мониторами GOES. Установлено, что наиболее высока корреляция между флюенсами протонов и микроволнового излучения. Этот факт отражает зависимость полного числа протонов от общей продолжительности процесса их ускорения. В событиях с мощными вспышками коэффициенты корреляции флюенсов протонов с флюенсами микроволнового и мягкого рентгеновского излучения выше, чем со скоростями КВМ. Результаты указывают на статистически больший вклад вспышечных процессов в ускорение высокоэнергичных протонов. Ускорение на ударных волнах оказывается менее значимым на высоких энергиях в событиях, связанных с мощными вспышками, хотя его вклад, вероятно, преобладает в более слабых событиях. Показано, что вероятность протонного возрастания прямо зависит от максимума потока и длительности микроволнового всплеска, что может быть использовано для диагностики протонных возрастаний по данным мониторинга микроволнового излучения
Бесплатно
