Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Характеристики потока нейтрино высоких энергий в атмосфере земли
Статья научная
При обработке данных, полученных в эксперименте IceCube за 988 дней (2010-2013 гг.), обнаружены 37 высокоэнергетических нейтринных событий с энерговыделением от 30 ТэВ до 2 ПэВ. Гипотеза об астрофизическом происхождении этих нейтрино подтверждается на уровне статистической достоверности 5.7 стандартных отклонений. Для надежной идентификации нейтринных событий необходим тщательный расчет фона атмосферных нейтрино. В работе выполнен расчет спектров атмосферных нейтрино в интервале энергий 100 ГэВ - 10 ПэВ для ряда моделей адрон-ядерных взаимодействий с использованием нескольких параметризаций спектра космических лучей, опирающихся на экспериментальные данные и учитывающих излом спектра. Показано, что редкие распады короткоживущего нейтрального каона K0_s при энергиях выше 100 ТэВ дают более трети полного потока электронных нейтрино, а учет реакции рождения К-мезонов в пион-ядерных соударениях приводит к возрастанию потока электронных нейтрино еще на 5-7 % в интервале энергий 10^2 -10^4 ГэВ. Расчетные спектры в целом согласуются с данными измерений. Извлеченное из данных IceCube флейворное отношение потоков нейтрино дает указание на то, что измеренный спектр атмосферных электронных нейтрино содержит примесь диффузного потока астрофизических нейтрино при энергиях 20-50 ТэВ.
Бесплатно
Хромосферные колебания в линиях CaII
Статья научная
Выполнен анализ динамического режима восьми участков спокойной солнечной хромосферы. Наблюдения в линиях CaII проведены с умеренным пространственным разрешением около 2″. Целью исследования является проверка диагностических возможностей таких наблюдений по сравнению с высокоточными измерениями разных авторов, выполненными в последние годы на инструментах нового поколения. Найдено, что обнаруженные недавно структурные образования (магнитоакустические порталы, магнитные ореолы и магнитные тени), играющие, вероятно, важную роль в нагреве хромосферы, проявляют себя и при умеренном разрешении. Результаты важны в связи с исследованиями подножий корональных дыр, выполненными авторами по тому же наблюдательному материалу.
Бесплатно
Хромосферный K СаII телескоп Байкальской астрофизической обсерватории. Новый свет
Статья научная
В последние годы большинство результатов исследований хромосферы Солнца по линиям Н и K CaII основано на фильтровых наблюдениях. Хромосферный телескоп полного диска Солнца в линии K CaII снова включен в наблюдения по программам Службы Солнца и научных исследований. Рассмотрены методические вопросы юстировки телескопа и модернизированного интерференционно-поляризационного фильтра (ИПФ) фирмы B. Halle на линию K СаII. После многолетней непрерывной эксплуатации возникла острая необходимость замены вышедших из строя частей хромосферного телескопа. Выполнена чистка и отъюстирована заново оптика всего телескопа. Полученные интерферограммы волнового фронта телеобъектива и всего телескопа показывают, что искажения волнового фронта всего оптического тракта находятся в пределах 0.25λ. Приводятся схемы и обсуждаются оптико-физические характеристики элементов ИПФ. Заменены ИФ предварительной монохроматизации, УФ-поляризаторы и проведена настройка полосы пропускания регулируемых ступеней ИПФ. Спектральные характеристики ИПФ обеспечивают достаточно высокий контраст монохроматических изображений крупномасштабных явлений. С установленными на телескопе коллиматором и камерой Sony Cyber-Shot DSC-S85 не реализуется теоретическая разрешающая сила 180-мм телескопа, поэтому были рассчитаны две схемы телескопа для возможного улучшения пространственного разрешения.
Бесплатно
Хромосферный телескоп байкальской астрофизической обсерватории "Новый свет"
Статья научная
Хромосферные телескопы - важный инструмент для проведения наблюдений по программе службы Солнца и научных исследований. После 35 лет наблюдений на хромосферном телескопе Байкальской астрофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН возникла необходимость улучшить характеристики этого телескопа и Hα-фильтра. Рассчитан и изготовлен новый перестраивающий объектив для получения изображения полного диска Солнца диаметром 18 мм на ПЗС-камере Hamamatsu С9300-124 с детектором 36×24 мм (4000×2672 пикселей), установленной вместо вышедшей из строя камеры Princeton Instruments с детектором 50×50 мм (2048×2048 пикселей). Выполнены чистка и полная юстировка всей оптики телескопа. Изготовлены контрастный фильтр предварительной монохроматизации, новые поляризационные ступени, заменена оптическая иммерсия и настроена полоса пропускания интерференционно-поляризационного фильтра (ИПФ) фирмы Bernhard Halle. Впервые описаны особенности конструкции и связанная с ними методика юстировки ИПФ. Спектральные характеристики ИПФ и фильтров предварительной монохроматизации обеспечивают высокий контраст монохроматических изображений. Интерферограммы волнового фронта оптических элементов и телескопа в целом показывают, что искажения волнового фронта всего оптического тракта находятся в пределах 0.25λ. Приведены снимки хромосферы полного диска Солнца в центре и крыле линии Нα.
Бесплатно
Челябинский метеороид: сейсмологические наблюдения
Статья научная
В статье приведены результаты сейсмологических наблюдений при взрыве Челябинского метеороида 15 февраля 2013 г. По записям широкополосных сейсмических станций мировых и региональных сетей оценены энергия поверхностной волны Рэлея, возникшей в результате взрыва метеороида, скорость ее распространения и частотный состав. Выполнен анализ азимутальных вариаций амплитуд и периодов поверхностной волны, рассчитано ее затухание в зависимости от частоты колебаний.
Бесплатно
Численное МГД-моделирование появления серии токовых слоев над активной областью АО 0365
Статья научная
Описана первая попытка численного МГД-моделирования возникновения нескольких токовых слоев над активной областью перед серией элементарных вспышек. В поле каждого из слоев аккумулируется энергия, которая может выделиться при одной из вспышек. Расчеты начинались за три дня до появления серии вспышек, т. е. до всплывания в активной области нового магнитного потока. Начальное (потенциальное) магнитное поле рассчитывалось решением уравнения Лапласа с наклонной производной. Граничные условия на фотосфере задавались из карт измеренного магнитного поля в активной области для различных моментов времени. В расчетах использовалась программа «Пересвет», решающая полную систему МГД-уравнений с диссипативными членами. Использовалась абсолютно неявная схема, консервативная относительно магнитного потока. Обсуждается проблема правильного выбора размера расчетной области и отыскания положения особых линий магнитного поля.
Бесплатно
Статья научная
Разработанная ранее численная модель трехмерной системы нейтрального ветра в нижней и средней атмосфере применяется для расчета крупномасштабной циркуляции земной атмосферы для условий четырех различных сезонов. Результаты моделирования показывают, что горизонтальная неоднородность температуры атмосферы, являющаяся различной в разные сезоны, оказывает существенное влияние на глобальную циркуляцию средней атмосферы, в частности на формирование циркумполярных вихрей Северного и Южного полушарий.
Бесплатно
Статья научная
Появление серпообразных особенностей на ионограммах связано с прохождением перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), которые приводят к образованию горизонтальных градиентов электронной концентрации ионосферы и, соответственно, к боковым отражениям лучей при радиозондировании. Обсуждаются возможности сокращения времени расчета при численном синтезе ионограмм вертикального зондирования. Предложена модель комбинированного параболического слоя, которая позволяет использовать в расчетах аналитические выражения для траекторных характеристик. Исследованы изменения формы трека ионограммы, к которым приводит варьирование параметров ПИВ.
Бесплатно
Статья научная
Разработана численная модель, которая дает стационарное распределение компонент поля МГД-волны в неоднородном плазменном ящике, моделирующем реальную магнитосферу. Рассматривается проблема достаточного граничного условия на границе ионосфера-магнитосфера для связанной МГД-моды. Для обоснования модельных предположений в явном виде получено неравенство, показывающее, в каком случае можно пренебречь индуктивным xолловским эффектом при рассмотрении отраженной от ионосферных границ альфвеновской волны. Модель предсказывает наличие характерной особенности пространственного амплитудно-фазового распределения поля УНЧ-колебаний, которая не была замечена в работах по теории резонанса силовых линий, - существование области с противоположными фазовыми задержками на стороне источника резонанса. Этот теоретический прогноз подтверждается амплитудно-фазовой широтной структурой Рс5-пульсаций, наблюдаемых STARE радаром и IMAGE магнитометрами. Постепенное увеличение азимутального волнового числа m на меньших L -оболочках наблюдалось на долготно-разделенных радарных лучах.
Бесплатно
Статья научная
По данным спутника LANL 1994_084 за 16-24 февраля 2001 г. выделены плазмосферные структуры, характеризующиеся большой концентрацией N i холодных ионов с энергиями 1-130 эВ на геостационарной орбите. Всего выявлено шесть плазмосферных структур: пять наблюдались по одной в день 19-23 февраля в послеполуденно-вечернем секторе и одна (20 февраля) - вблизи полуночи. Все плазмосферные структуры были зарегистрированы в областях низкой по сравнению с горячими ионами (канал 0.13-45 кэВ) концентрации электронов в канале 0.03-45 кэВ. Судя по опубликованным данным, послеполуденная плазмосферная структура 23 февраля была плазмосферным плюмажем, отчетливо видным на снимках, полученных с помощью прибора IMAGE EUV. Показано, что в послеполуденно-вечерних структурах ионы двигались от Земли и на запад со средними скоростями 6-7 и 10-16 км/с соответственно. По скорости ионов оценена напряженность электрического поля конвекции E cd в каждой из этих структур и в окружающих их областях. Средние значения Е cd в послеполуденно-вечерних структурах составили 1.21-1.83 мВ/м. Это в пять-десять раз больше соответствующих им по времени оценок напряженности поля конвекции E c, вычисленных по скорости солнечного ветра и В у-, B z-компонентам ММП. Полученные результаты указывают на локальное усиление поля магнитосферной конвекции в плазмосферных структурах, пересекающих геостационарную орбиту.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы сезонные вариации в потоках релятивистских электронов на геостационарной орбите. Использованы данные регистрации потоков электронов с энергиями >2 МэВ на 13 спутниках GOES в период 22-го и 23-го циклов солнечной активности. Анализ данных показал, что в течение каждого цикла солнечной активности фаза сезонной вариации изменяется определенным образом. В минимумах солнечного цикла максимумы потока электронов наблюдаются преимущественно ранее дат равноденствия. В максимумах солнечного цикла максимумы потоков запаздывают относительно дат равноденствия. Появление максимумов и минимумов потоков электронов в течение годового периода связано с общим изменением магнитной активности.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются вариации потоков энергичных электронов на геостационарной орбите, связанные с периодом вращением Солнца, в течение двух циклов солнечной активности. Использованы данные по потокам энергичных электронов, полученные при помощи приборов спутников GOES (1986-2007 гг.) (>2 МэВ) и LANL (1996- 2007 гг.) (50-225 кэВ и 315-1500 кэВ). В течение цикла солнечной активности наблюдались как периоды высокой рекуррентности пиков потоков в течение нескольких оборотов, так и периоды отсутствия (или низкой) 27-дневной рекуррентности. Показано, что имеется как сходство, так и различие в проявлении рекуррентности потоков электронов от цикла к циклу. Слабое проявление рекуррентности потоков или ее отсутствие наблюдалось преимущественно в максимуме солнечной активности. Высокая рекуррентность потоков электронов наблюдалась преимущественно на стадии спада солнечной активности (ближе к минимуму). Показано, что в течение обоих циклов солнечной активности существовали дни оборота Бартельса, наиболее вероятные для наблюдения повышенных потоков энергичных электронов.
Бесплатно
Статья научная
В работе описана модель и представлен вычислительный алгоритм восстановления рентгеновской составляющей спектра Солнца по данным измерений в каналах XL (0.1-0.8 нм) и XS (0.05-0.4 нм или 0.05-0.3 нм) спутников GOES и канала QD (0.1-7 нм) спутника SDO. В ее основу положен спектр излучения оптически тонкой плазмы в приближении Mewe, который является температурным спектром. В работе сделано предположение о возможности представления полного спектра в виде суперпозиции спектров Mewe, помещенных в поглощающую среду атмосферы Солнца на глубину, соответствующую оптической толщине, равной единице для энергии, отвечающей значению температурного параметра. Таким образом, модель представляет собой вариант мультитемпературного приближения. В Приложении даны аппроксимационные выражения для определения опорных функций, по которым вычисляются параметры спектра.
Бесплатно
Экранирование электрического поля полярной шапки по данным магнитосферной супербури 20.11.2003 г
Статья научная
Исследован интервал 03:00-08:02 UT супербури 20 ноября 2003 г. В первые часы этого интервала последовательно наблюдались слабая короткая суббуря и режим типа SMC/GAI - стационарная магнитосферная конвекция с наложением кратковременных разгрузок [Sergeev, 1977; Lin et al., 2009]. В этом режиме входной в магнитосферу поток Пойнтинга ε' и разность потенциалов на границе полярной шапки U pc варьировали коррелированно. В конце интервала отмечены колебания, затем рост динамического давления солнечного ветра (P d). Таким образом, наблюдались три режима возмущения: нормальная суббуря (при P d~2 нПа), SMC/GAI и возмущение при P d≥3 нПа. На фоне смены и развития режимов возмущения описаны изменения переменного магнитного потока Ψ 2=βΨ 02, где 002 - постоянный магнитный поток через «старую» полярную шапку (ПШ). Границы и площадь старой ПШ были определены в спокойный период перед началом супербури с использованием карты распределения плотности продольных токов в полярной ионосфере. Старая ПШ - основание трубки силовых линий, содержащее, соответственно, «старый» магнитный хвост Земли. С началом суббури вокруг старой ПШ и старого хвоста возникают новая ПШ и новый магнитный хвост. Значения β медленно, с масштабом порядка двух часов, в начале интервала SMC/GAI уменьшаются в несколько раз, но затем, при переходе к режиму P d-возмущения, возвращаются к начальному уровню β=1. Эти изменения описывают новое в физике магнитосферы явление, названное β-эффектом. Оно заключается в активизации части старого хвоста, полностью пассивного до начала возмущения. Активизацию инициирует конвекция плазмы с открытыми силовыми линиями нового хвоста - процесс переноса в магнитосферу потока электромагнитной энергии солнечного ветра (СВ). Процесс переноса охватывает сначала расширяющийся новый хвост, затем в него постепенно вовлекается центральная часть долей хвоста - старый хвост. Процессы в старой и новой частях каждой доли хвоста физически различны, но связаны между собой как причина и следствие: конвекция нового потока создает конвекцию старого. Эффективность переноса в магнитосферу импульса и энергии СВ возрастает в несколько раз благодаря β-эффекту. Таким образом, в отличие от существующей концепции, доля хвоста в новом сценарии не является единым целым, но состоит из двух открытых магнитных потоков, связанных между собой как причина и следствие. В настоящей статье β-эффекты впервые описаны по данным трех различных режимов возмущения.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены данные одновременных измерений параметров Es- и F2-слоев ионосферы и вертикального градиента электрического потенциала в приземной атмосфере в период подготовки коровых землетрясений с М=5.0÷6.2 в Камчатском регионе. Обнаружено появление аномально высокого Es, сопровождаемое увеличением частотных параметров спорадического слоя и регулярного слоя F2, в те дни, когда отмечались выделенные ранее возможные предвестники землетрясений в атмосферных электрических полях. Выделены две группы предполагаемых предвестников землетрясений в ионосфере с различным временем упреждения о моменте землетрясения - от нескольких часов до двух недель. Представлены эмпирические зависимости, связывающие время упреждения о моменте землетрясения (от момента появления соответствующей аномалии в ионосфере или в приземном атмосферном электрическом поле до толчка) и эпицентральное расстояние до точки наблюдения с магнитудой землетрясения. Эти зависимости различны для двух групп предполагаемых предвестников землетрясений, но близки внутри каждой из групп для вероятных предвестников землетрясений, выделенных по измерениям квазистатического электрического поля (ЭПЗ) и обнаруженных в изменениях ионосферных параметров (ИПЗ).
Бесплатно
Краткое сообщение
Проанализировано событие 12-19 марта 2009 г., когда магнитосферу Земли обтекал умеренно высокоскоростной поток солнечного ветра, несущий с собой ультранизкочастотные волны миллигерцового диапазона. Поток вызвал слабую магнитную бурю (Dstmin = -28 нТл). Начиная с 13 марта в магнитосфере стали возрастать потоки энергичных электронов вплоть до релятивистских энергий. Сравнение спектров УНЧ-колебаний, наблюдавшихся в солнечном ветре, в магнитосфере и на поверхности Земли, показало наличие устойчивого общего спектрального пика в диапазоне частот от 3 до 4 мГц. Этот факт интерпретируется как свидетельство прямого проникновения волн из солнечного ветра в магнитосферу. Обсуждаются возможные сценарии участия колебаний в ускорении электронов как средних (Е > 0.6 МэВ), так и высоких (Е > 2.0 МэВ) энергий в радиационном поясе. На основе сопоставления рассмотренного события с умеренной магнитной бурей 21-22 января 2005 г. делается вывод о благоприятных условиях, складывающихся для анализа взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой во время глубокого минимума солнечной активности.
Бесплатно
Электрические цепи возмущенной системы магнитосфера-ионосфера и их генераторы
Статья научная
Описаны применения простейшей теории электрических цепей в анализе наблюдаемого крупномасштабного электрического поля и токов в возмущенной системе магнитосфера-ионосфера. Использовались карты распределения в ионосфере плотности продольных токов (ПТ), полученные по наземным магнитным измерениям с помощью оригинальной техники инверсии магнитограмм (ТИМ) и измерениям на спутниках. Предложен метод определения цепей по данным таких карт, основанный на обнаружении пространственных R.N-неоднородностей в каждой из трех зон ПТ Ииджимы и Потемры. С использованием результатов нового метода описаны некоторые ранее не известные генераторы электрического поля и токов, новые типы токовых систем в долях хвоста и плазменном слое, а также образование и динамика новых типов трехмерных систем с авроральными электроструями и меридиональными ионосферными токами Педерсена, которым ранее в литературе уделялось незаслуженно мало внимания.
Бесплатно
Статья научная
Начальная фаза супербури 6 апреля 2000 г. исследована на основе аналогии между системами магнитосферных токов и проволочными электрическими цепями. Использовался также традиционный набор данных, дополненный картами ионосферных эквивалентных (ЭТ) и продольных токов (ПТ). Применение упомянутой аналогии дало возможность ввести в рассмотрение ранее неизвестные пространственные R.N-неоднородности распределения плотности ПТ в двумерной ионосфере и три типа меридиональных систем токов MCS-0, MCS-1, и MCS-2, обеспечивающих электрическую связь трех зон ПТ Ииджимы и Потемры. На такой основе описаны образование и наблюдаемая динамика ионосферных авроральных электроструй и трехмерных систем токов в возмущенной системе магнитосфера-ионосфера. Полученные результаты вносят коррективы в известные парадигмы концепции токового клина суббури (SCW). Отмечен новый важный факт: одновременно с началом фазы расширения возмущения, созданного скачкообразным ростом динамического давления солнечного ветра (СВ), наблюдались такое же скачкообразное расширение площади полярной шапки и рост потока электромагнитной энергии, поступающей в магнитосферу из СВ.
Бесплатно
Электродинамическая модель приемной антенны в рамках волноводного представления КВ-поля
Статья научная
Важной частью радиоканала является приемная антенна, при математическом моделировании характеристик которой требуется электродинамический подход. Со времен изобретения радио и при последующих теоретических исследованиях передачи радиосигналов сложилась следующая ситуация: во сколько раз число приемных антенн превосходит число излучающих, во столько же раз им оказано меньше внимания в исследованиях. Рассматривается задача о построении электродинамической модели приемной антенны в рамках волноводного представления КВ-поля. Конструктивно антенна рассматривается в виде металлических проводов конечной длины и произвольной конфигурации. Расчет распределения тока в антенне проводится на основе теории длинных линий и метода нормальных волн. Математическим представлением электродинамической модели приемной антенны являются расчетные выражения для коэффициентов приема нормальных волн. Они отражают влияние характеристик приемной антенны, в том числе ее диаграммы направленности, на эффективность преобразования энергии внешнего падающего КВ-поля в энергию возбуждаемых волн тока и установившееся распределение полного тока в антенне. На их основе выведено выражение для расчета действующей длины приемной антенны. Полученные математические выражения электродинамической модели приемной антенны не противоречат принципу взаимности антенн. Представлены расчетные формулы для коэффициентов приема и возбуждения электромагнитной модели изотропной антенны.
Бесплатно
Электромагнитные эффекты, проявляющиеся при образовании среднеширотных спорадических слоев
Статья обзорная
В статье рассматривается возможность образования спорадических слоев в динамо-области ионосферы за счет образования тонких слоев с большим градиентом плазменного давления, уравновешивающего амперову силу. Приведены наблюдательные данные, подтверждающие правомерность такого подхода.
Бесплатно
