Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Статья научная
We analyze significant increases in 630 nm atomic oxygen night emissions during very strong geomagnetic storms, using optical measurements, theoretical modeling, and magnetogram inversion technique (MIT) data. It is shown that during strong magnetic storms when electron precipitation equatorial boundary at the night sector expands up to ~40°, the interaction of energetic electron flux with thermospheric components may cause extreme increases in the 630 nm emission intensity. Model calculations of the red line intensity show good agreement with observational data. Using the November 20, 2003 magnetic storm as an example, we have found that oxygen atom collisions with thermal Maxwell and superthermal electrons make a major contribution to the integral emission intensity. Thermospheric density variations during the magnetic storm significantly affect the red line generation.
Бесплатно
Статья научная
The magnetogram inversion technique (MIT), developed at ISTP SB RAS more than forty years ago, has been used until recently only in the Northern Hemisphere. In recent years, MIT has been improved and extended to make instantaneous calculations of 2D distributions of electric fields, horizontal and field-aligned currents in two polar ionospheres. The calculations were carried out based on one-minute ground-based geomagnetic measurements from the worldwide network of stations in both hemispheres (SuperMAG). In this paper, this extended technique is used in the approximation of uniform ionospheric conductance and is applied for the first time to calculations of equivalent and field-aligned currents in two hemispheres through the example of the August 17, 2001 geomagnetic storm. We have obtained the main and essential result: the advanced MIT-ISTP can calculate large-scale distributions of ionospheric convection and FACs in the Northern (N) and Southern (S) polar ionospheres with a high degree of expected hemispheric similarity between these distributions...
Бесплатно
Two groups of acute cardiac events and environmental physical activity
Статья научная
Recent studies have shown correlation between environmental physical activity and the number of cardiovascular risk events and factors. The aim of this study was to check possible links between the courses of two groups of acute cardiac events - sudden cardiac death (SCD) and occurrence of acute myocardial infarction (AMI), and solar (SA), geomagnetic (GMA) and cosmic ray (CRA) activities. Daily medical data (1096 days in 2003-2005) were taken from the Grand Baku Area's Ambulance Stations. We studied 788 SCD, 4919 AMI patients and 440 AMI fatal events before their admission to hospital. The studies have revealed a rise in both SCD and AMI numbers on days of the extreme (high and low) GMA levels. Due to rare GMA storms in the considered middle latitudes the most cardiac events are concentrated at the GMA lowest levels accompanied by comparatively high levels of CRA (neutron activity at the Earth surface). The correlation between GMA and relevant CRA was more significantly expressed for monthly SCD, fatal AMIs, and for all the AMIs. Despite the daily raise of AMI mortality at highest GMA levels, the days of lowest GMA and accompanied high CRA levels are much more predominant for AMI occurrence and acute (prehospital) mortality. In monthly comparison it was also an inverse correlation of both acute cardiac events with SA and GMA. We have concluded that both SCD mortality and AMI occurrence increase in low GMA and accompanied high CRA (neutron) levels and, GMA and CRA may be considered as one of the significant regulating factors in human homeostasis. Not only high, but also low levels of GMA affect the number of the considered acute cardiac events.
Бесплатно
Статья научная
Представлен краткий обзор работ XVI Международного совещания МАГА по инструментам и данным магнитных обсерваторий (Хайдарабад, Индия, октябрь 2014 г.). Основное внимание уделено новым магнитным приборам обсерваторий, а также программному обеспечению для практической работы магнитологов и архивным данным. Доклады по новым аппаратурным разработкам показывают тенденцию сохранения в ближайшие годы принятой в INTERMAGNET методики получения данных полного вектора магнитного поля: комбинирование абсолютных (ручных) и вариационных измерений. Отмечается недостаточное внимание к программному обеспечению, необходимому для полной обработки магнитных измерений непосредственно в обсерваториях.
Бесплатно
Статья научная
«Аномальная» солнечная активность в 1972, 2003, 2004 г. объясняется затягиванием нестационарного переходного колебательного процесса переполюсовки общего магнитного поля Солнца в «слабых» циклах (№ 20 и № 23). Это связано с проявлением инварианта «амплитуда-длительность», т. е. постоянством площади под кривой 11-летнего цикла. Наличие инварианта указывает на солитоноподобный характер 11-летнего цикла (солитон огибающей). Постоянство энергии, высвобождаемой в единичном цикле, означает, что 11-летняя цикличность - автоколебательный механизм регуляции температуры Солнца. В минимуме нечетных 11-летних циклов с отрицательным знаком общего магнитного поля Солнца определяющим является вклад годовой вариации, что мы и наблюдаем в минимуме текущего 23 цикла солнечной активности в 2005-2007 гг.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложен и апробирован метод анализа ионограмм вертикального зондирования, основанный на выделении отклонений формы ионограммы от ее регулярного (усредненного) вида. Отклонения ионограмм от усредненного вида интерпретируются нами в терминах отражения от неоднородностей электронной концентрации на высотах, соответствующих действующей высоте. Обнаруженные таким образом неоднородности исследуются в рамках модели локализованной, равномерно движущейся неоднородности, при этом определяются их характерные параметры: действующие высоты и наблюдаемые вертикальные скорости. Был проведен анализ выборочных экспериментальных данных, соответствующих трем сезонам (весна, зима, осень), полученных в течение 2013-2015 гг. вблизи Иркутска с помощью скоростного ЛЧМ-ионозонда ИСЗФ СО РАН. Анализ шести дней наблюдений для этих сезонов показал, что в наблюдаемой вертикальной скорости этих неоднородностей в это время можно выделить два характерных распределения: широкое распределение скоростей вблизи 0 м/с со среднеквадратичным отклонением порядка 250 м/с и узкое распределение скоростей вблизи -160 м/с. Показана эффективность предложенного алгоритма для автоматического анализа данных вертикального зондирования с высокой частотой повторений.
Бесплатно
Статья научная
В работе использованы карты плотности продольных токов (ПТ) в ионосфере, полученные для суббури 27.08.2007 г. с шагом от 1 до 5 мин, и данные КА «Cluster», WIND и «Polar». Втекающий и вытекающий ПТ токового клина суббури (SCW) были обнаружены на каждой карте ПТ, была также измерена их интенсивность J. Начала суббури были разделены на две группы, обозначенные PSR и TLR. Быстрое распространение в хвост первоначальной области PSR описано как переход от режима PSR к режиму TLR, связанный с поворотом межпланетного магнитного поля (ММП) к северу. Таким образом, в действительности режим TLR/начало полного расширения является полным режимом PSR+TLR. Предполагается, что область источника PSR и TLR является двумерным (∂/∂z=0) тонким токовым слоем в экваториальной плоскости, взятой как прямоугольная площадь с размерами X, Y. Второе базовое предположение состоит в том, что J является интенсивностью ПТ от краев области разрушения тока, текущего поперек хвоста, или в эту область. Отсюда, с использованием электродинамики были рассчитаны оценки некоторых параметров области разрушения. Разрушенное магнитное поле составляет ~5 % неразрушенного во время начального PSR и ~95 % для временного интервала усиления PSR+TLR. То же самое отношение величин Q было рассчитано для PSR и PSR+TLR. Значительный рост мощности Q для временного интервала PSR+TLR наблюдался на всей площади SCW от ближней области хвоста до его средней и уда-ленной части. Это было связано с поворотом межпланетного магнитного поля (ММП) к северу, что типично для суббурь.
Бесплатно
Альфвеновские волны при начальном возмущении в БМЗ-волноводе
Статья научная
Показано, что фурье-образ быстрого магнитозвукового (БМЗ) возмущения (по координатам, вдоль которых плазма однородна) с начального момента времени можно представить в виде суперпозиции коллективных мод главного по связи БМЗ и альфвеновских волн приближения. На основе такого представления БМЗ-возмущения описана эволюция альфвеновского возмущения, в которое трансформируются пакеты волноводных мод, вызванные начальным возмущением произвольной продольной структуры. Показано, что продольная структура альфвеновского возмущения, производимого пакетом коллективных мод, определяется отношениями между продольными масштабами начального возмущения и масштабами, задаваемыми условиями резонанса, - резонансным волновым числом и шириной резонанса по продольным волновым числам. Описаны структуры альфвеновского возмущения при различных таких отношениях.
Бесплатно
Альфвеновский резонанс в дипольной магнитосфере с движущейся плазмой
Статья научная
Построена теоретическая модель альфвеновского резонанса в дипольной магнитосфере с движущейся плазмой. Показано, что монохроматические быстрые магнитозвуковые (БМЗ) волны могут одновременно возбуждать несколько гармоник стоячих альфвеновских волн на различных резонансных поверхностях. В областях с максимальным градиентом скорости движения фоновой плазмы (плазмопауза и магнитопауза) амплитудный профиль резонансных колебаний становится асимметричным, в отличие от моделей с неподвижной плазмой. В этих областях фаза резонансных колебаний меняется немонотонно поперек резонансного слоя, что может служить индикатором таких областей при наблюдении геомагнитных пульсаций.
Бесплатно
Амплитудные вариации отраженного сигнала при вертикальном зондировании ионосферы на средних широтах
Статья научная
В данной работе обсуждаются основные типы квазипериодических вариаций амплитуд отраженного сигнала при вертикальном зондировании ионосферы на средних широтах. Исходными экспериментальными данными являются ионограммы вертикального зондирования, полученные ионозондом «Циклон». Ионозонд расположен в Казани (55° N, 49° E) и в стандартном режиме позволяет получать одну ионограмму в минуту. При анализе используются методы визуализации большого потока ионограмм в виде итоговых сводных карт состояния ионосферы (A-, H-, As-карты). В работе приводятся характерные примеры квазипериодических вариаций амплитуд отраженного сигнала на ионограммах и на А-картах при различных типах многолучевых биений (поляризационных и вследствие рассеяния сигнала на ионосферных неоднородностях). Частотные свойства таких биений используются для оценки разницы действующих высот отражения между модами различной поляризации с высокой точностью, что позволяет уточнять форму профиля электронной концентрации нижней части ионосферы. Обнаружено редкое для среднеширотного Es-слоя явление - биения двух О-мод с разными действующими высотами отражений. Приведены также особенности квазипериодических вариаций амплитуд отраженного сигнала на следах транзиентного Es-слоя. Рассмотрены возможные причины появления таких биений.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование крупномасштабных ионосферных возмущений, наблюдавшихся 15 февраля 2013 г., в день взрыва Челябинского метеороида, на ионозондах в азиатской части России. Осуществлен анализ суточного хода критической частоты f oF2 по данным пяти ионозондов в Екатеринбурге (56.4° N, 58.6° E), Новосибирске (54.8° N, 83.2° E), Норильске (69.4° N, 88.1° E), Иркутске (52.3° N, 104.3° E) и Якутске (62.0° N, 129.6° E). Были выделены интервалы квазипериодических колебаний f oF2, которые рассматривались в качестве возможных ионосферных откликов на взрыв и/или пролет метеороида. Анализ показал, что наиболее вероятным откликом является крупномасштабное перемещающееся ионосферное возмущение, наблюдавшееся на ст. «Новосибирск», «Норильск» и «Иркутск» с нарастанием задержки по мере увеличения расстояния от станции до места взрыва. Предположительно, возмущение обусловлено внутренней гравитационной волной, порожденной взрывом метеороида. Обсуждается возможная интерпретация полученных результатов.
Бесплатно
Статья научная
Дается общая характеристика современных радиолокационных средств гражданского, оборонного и двойного назначения, функционирующих в декаметровом, метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн. Поскольку ионосфера существенно влияет на распространение радиоволн указанных диапазонов, при использовании систем радиолокации необходимо учитывать это влияние. Кратко описываются методы учета, базирующиеся на привлечении дополнительных средств диагностики среды и моделей ионосферы различной степени сложности и полноты. В настоящее время проблема учета влияния среды на работу радиолокационных систем требует дальнейших серьезных исследований. Составной частью этой проблемы является разработка ионосферных моделей, соответствующих требованиям систем радиолокации. Предлагается достаточно полная классификация моделей ионосферы, формируются требования к ним с позиций использования в радиолокационных средствах различного назначения.
Бесплатно
Статья научная
Из ионосферных моделей, разработанных в институтах России (СССР), выбираются те, которые могут быть использованы в интересах загоризонтных декаметровых и надгоризонтных сантиметровых, дециметровых и метровых радиолокационных средств (РЛС). Таких моделей оказалось только три: детерминированная модель ИЗМИРАН и ИПГ Росгидромета, детерминированная модель ИСЗФ СО РАН и ИДГ РАН, вероятностно-статистическая модель ИДГ РАН. Дается краткое описание этих моделей и проводится их анализ на соответствие требованиям, изложенным в [Аксенов и др., 2019]. Показывается, что вероятностно-статистические модели могут удовлетворить всем требованиям и их разработка должна быть одним из основных направлений в ионосферном моделировании в интересах РЛС.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена разработке принципиально новой детерминированно-вероятностной методики моделирования D-области ионосферы и анализу результатов расчетов электронной концентрации ( N e), выполненных с использованием данного подхода. Это направление исследования имеет важное фундаментальное значение, связанное с отказом от детерминированного описания непрерывно изменяющихся сред, таких как ионосфера. Расчеты N e проводятся по 5-компонентной системе уравнений ионизационно-рекомбинационного цикла D-области с учетом плотностей распределения входных параметров модели. При оценке плотности вероятности скорости ионообразования учитываются наиболее важные источники ионизации D-области. Определено количество итераций расчета, необходимое для сходимости электронной плотности вероятности P ( N e) в диапазоне высот h =50-85 км на среднеширотной трассе в различных гелиогеофизических условиях. В результате сопоставления теоретических распределений с экспериментальными P ( N e), полученными по двум статистически обработанным банкам данных N e, получено весьма хорошее согласие на высотах, значимых для распространения радиоволн СДВ-ДВ-диапазона (сверхдлинные - длинные волны). Обоснована необходимость более тщательной верификации P ( N e) по экспериментальным радиофизическим данным распространения СДВ-ДВ-волн.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся результаты мониторинга космических лучей и геомагнитного поля вдоль 210 магнитного меридиана на территории Якутии в первой половине сентября 2017 г. Сообщается об установлении энергетического спектра наземного возрастания космических лучей 10 сентября J =3027 E -1.99exp(- E /729 МэВ). Приводятся результаты прогноза и комплексного анализа магнитной бури 7-9 сентября 2017 г. с Dst =-124 нТл. Заблаговременность прогноза составила около суток. Рассмотрено ее влияние на изменения электрического потенциала и распространение сигналов радиостанций радионавигационной системы РСДН-20 в ОНЧ-диапазоне. Во время магнитной бури 8 сентября 2017 г. с 12 до 20 UT в широком диапазоне периодов наблюдались иррегулярные пульсации от Pi3 до Pi1. При этом они сопровождались вариациями величин естественных потенциалов электротеллурического и геомагнитного полей с коэффициентом корреляции между ними ρ( Е, Н )=0.5÷0.9. Эффекты магнитной бури проявились в виде повышения затухания и уменьшения фазовой задержки ОНЧ-ра-диосигналов.
Бесплатно
Анализ состояния среднеширотной внешней ионосферы по данным измерений на Иркутском радаре НР
Статья научная
Для исследования характеристик внешней ионосферы по данным, полученным методом некогерентного рассеяния (НР), использован подход, учитывающий отклонение состояния плазмы от диффузионного равновесия вследствие ее движения вдоль геомагнитного поля. Данный подход основан на том, что эффективная шкала высот распределения электронной концентрации во внешней ионосфере, получаемая из НР-данных, определяется не только плазменной шкалой высот, но также зависит от диффузионного потока плазмы и составляющей скорости нейтрального ветра вдоль геомагнитных силовых линий.
Бесплатно
Аналитическая модель околоземной магнитопаузы по данным спутников «Прогноз» и «Интербол»
Статья научная
По данным наблюдений магнитопаузы около Земли спутниками «Прогноз»/«Интербол» в 1972-2000 гг. предложена эмпирическая аналитическая модель этой границы и исследовано поведение магнитопаузы при различных параметрах набегающего потока солнечного ветра. Впервые обнаружено сжатие земной магнитопаузы на ~ 5 % в направлении, перпендикулярном плоскости, содержащей векторы скорости солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Вместе с тем, какой-либо зависимости положения подсолнечной магнитопаузы от Bz-компоненты межпланетного магнитного поля в данных спутников «Прогноз»/«Интербол» не выявлено. Предложенная модель магнитопаузы может быть использована при моделировании положения и формы околоземной ударной волны.
Бесплатно
Статья научная
Для исследования физических процессов в плазме вблизи планет часто требуется знание положения и формы околопланетной ударной волны. Обычно используются эмпирические модели, поскольку теоретические магнитогидродинамические (МГД) и кинетические модели требуют слишком большого компьютерного времени и их невозможно применять для отслеживания быстропротекающих процессов. М.И. Веригин предложил полуэмпирический подход, основанный на применении точных теоретических выражений с небольшим числом параметров, имеющих ясный физический смысл. Эти параметры оцениваются при аппроксимации экспериментальных данных или результатов подробных МГД-расчетов. Ранее удалось построить такую модель ударной волны около препятствия произвольной формы в случае газодинамического течения. Эта модель может быть использована при любых звуковых числах Маха и больших значениях альфвеновского числа Маха. Кроме того, был рассчитан аналитически в МГД-приближении асимптотический конус Маха - угол наклона ударной волны на бесконечном удалении от планеты. В настоящей работе предлагается модель отошедшей ударной волны для любого направления магнитного поля по отношению к скорости набегающего потока и для любых чисел Маха. Параметрами модели являются расстояние носовой точки ударной волны от препятствия, радиус кривизны и затупленность ударной волны в носовой точке, параметр перехода к асимптотическому направлению ударной волны и угол скошенности носовой части ударной волны относительно направления набегающего потока.
Бесплатно
Статья научная
Эволюция магнитного поля в фотосфере на ранней стадии развития активной области изучалась по данным о продольной компоненте магнитного поля и лучевых скоростях, полученным с помощью SOHO/MDI и SDO/HMI. Визуальная инспекция 48 случаев возникновения активных областей и детальный анализ динамики потоков магнитного поля четырех активных областей показали, что в момент выхода нового магнитного поля первым в фотосфере обнаруживается поле последующей полярности. Асимметрия потоков лидирующей и последующей полярностей сохраняется несколько десятков минут. Наблюдаемая асимметрия магнитных потоков подтверждает результаты численного моделирования выхода магнитного поля активной области в верхних слоях конвективной зоны, выполненного Ремпелем и Ченгом [Rempel, Cheung, 2014].
Бесплатно
Асимметрия контуров корональной линии Fex 6374 A
Краткое сообщение
Массовый качественный анализ форм контуров корональной линии излучения λ 6374 Å показал, что 80 % из них составляют асимметричные. При этом 52 % приходится на долю контуров с более интенсивным синим крылом и только 28 % - с красным. В поисках природы усиления крыльев контуров были рассмотрены гистограммы распределений лучевых скоростей в каждом 10-градусном интервале широт по тому же материалу - ~5500 контуров, приведенных к NE-квадранту. Эти распределения также показали синюю асимметрию, обусловленную, по-видимому, недостатком движений на поверхности Солнца по отношению к вращению, что находится в согласии с работами Labonte and Howard и Макарова и Тлатова. Природу синих крыльев контуров линии FeX λ 6374 Å аналогичным образом объяснить не удается.
Бесплатно
