Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Гелиосферная модуляция космических лучей: модель и наблюдения
Статья научная
Излагается разработанная в ИКФИА СО РАН базовая модель модуляции космических лучей в гелиосфере. Модель имеет только один свободный параметр модуляции - отношение регулярного магнитного поля к турбулентному - и может применяться для описания вариаций интенсивности космических лучей в широкой области энергий от 100 МэВ до 100 ГэВ. Рассмотрены возможные механизмы генерации турбулентного поля. Первоначальное предположение об электрической ней-тральности гелиосферы оказалось неверным, а требуемый для согласования модели с наблюдениями нулевой потенциал в плоскости солнечного экватора может быть обеспечен, если лобовая точка обтекаемой межзвездным газом гелиосферы лежит вблизи указанной плоскости. Установлено, что аномальное возрастание интенсивности космических лучей в конце 23-го цикла солнечной активности связано с остаточной модуляцией, производимой дозвуковым солнечным ветром за фронтом стоячей ударной волны. Модель применяется для описания особенностей поведения интенсивности космических лучей в нескольких циклах солнечной активности.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены буревые дни в период 1966-2015 гг., когда среднесуточное значение геомагнитного индекса Dst было
Бесплатно
Генерация медленных магнитозвуковых колебаний в плазмосфере Земли солнечным терминатором
Статья научная
Решена задача о структуре и спектре стоячих медленных магнитозвуковых (ММЗ) волн в плазмосфере Земли с реалистичным распределением параметров плазмы вдоль силовых линий геомагнитного поля. Найдено как аналитическое решение задачи в ВКБ-приближении, так и ее численное решение. Проведено сравнение результатов расчетов с данными наблюдений. Полученные решения позволяют интерпретировать колебания полного электронного содержания ионосферы, зарегистрированные над территорией Японии, как колебания одной из основных гармоник стоячих ММЗ-волн. Вблизи ионосферы основными регистрируемыми компонентами поля стоячих ММЗ-волн являются колебания концентрации и связанные с ними колебания давления плазмы. Колебания магнитного поля, связанные с ММЗ-колебаниями, не могут быть зарегистрированы в наземных наблюдениях.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние геомагнитных возмущений на электронную концентрацию N e на ионосферной станции Норильск (69° N; 88° E) на высотах слоя F1 (120-200 км). Анализировались 25 умеренных и слабых геомагнитных возмущений для двух сезонов - весны и осени - в период 2003-2014 гг. На основе значений N e, полученных по измерениям с помощью дигизонда на ст. Норильск за этот период, проведен анализ изменений N e во время геомагнитных возмущений весной и осенью за длительный промежуток времени. Выявлена весенне-осенняя асимметрия, которая присутствует во все периоды солнечной активности и проявляется в значительном понижении электронной концентрации во время главной фазы осенних штормов на всех высотах по сравнению со спокойными днями: до 2.6 раз на высоте 200 км и несколько меньше на нижних высотах. Во время весенних возмущений такого явления не наблюдается: изменения N e гораздо слабее.
Бесплатно
Геомагнитный метод автоматической диагностики границ авроральных овалов в двух полушариях Земли
Статья научная
Разработанный авторами наземный автоматический метод определения границ аврорального овала (АО) [Лунюшкин, Пенских, 2019] модифицирован и расширен на Южное полушарие. Входные данные метода: крупномасштабные распределения эквивалентной токовой функции и плотности продольных токов, рассчитываемые в полярных ионосферах двух полушарий в приближении однородной проводимости на основе техники инверсии магнитограмм (ТИМ) и базы геомагнитных данных мировой сети станций проекта SuperMAG. Программа, реализующая метод, обрабатывает большие объемы временных рядов входных данных и выдает координаты основных границ АО обоих полушарий: границы обращения ионосферной конвекции, полярные и экваториальные границы АО, линии максимумов плотности продольных токов и авроральных электроструй. Автоматический метод сокращает время обработки заданного объема данных на 2-3 порядка (до минут и часов) по сравнению с ручным методом, требующим недель и месяцев работы оператора, при этом оба метода сопоставимы по точности. Геомагнитный автоматический метод апробирован для диагностики границ АО в ходе изолированной суббури 27.08.2001, для которой подтверждена ожидаемая синхронная динамика полярных шапок в двух полушариях. Показано, что найденные границы АО качественно соответствуют одновременным снимкам овала полярных сияний со спутника IMAGE, а также результатам моделей OVATION и APM; граница обращения ионосферной конвекции, определенная геомагнитным методом в двух полушариях, согласуется с картами электрического потенциала ионосферы по модели SuperDARN-RG96.
Бесплатно
Геометрический фактор в сезонных вариациях среднесуточных значений геомагнитного индекса DST
Статья научная
В работе рассматриваются данные по геомагнитному индексу Dst за период 1966-2015 гг. В спокойных условиях на возникновение сезонных вариаций среднесуточных значений Dst -индекса влияют геометрические факторы взаимодействия солнечного ветра и магнитосферы, а при усилении возмущенности - развитие частичного кольцевого тока в магнитосфере. При больших отрицательных значениях Dst- индекса его сезонный ход отсутствует. Предполагается, что неравномерность сети станций, по данным которых рассчитывается Dst -индекс, приводит к образованию его годовой вариации. Образование полугодовой вариации связано с перемещением плазменного слоя относительно плоскости геомагнитного экватора при обороте Земли вокруг Солнца. По данным о полугодовых вариациях числа дней n ( Dst ) определено критическое среднесуточное значение геомагнитного индекса Dst , начиная с которого день можно считать возмущенным: Dst ≤-24 нТл.
Бесплатно
Геофизические последствия гравитационного воздействия на землю
Статья научная
В статье изложены основные положения геодинамической модели Земли и ее эндогенной активности. Рассмотрено поведение региональных среднегодовых температур с 1830 по 2010 г. Сделан вывод, что особенности их поведения полностью согласуются с концепцией эндогенной активности Земли. Кроме того, показано, что поведение вариаций геомагнитного поля Земли и высот образования двойных спорадических слоев соотносится с нестабильностью суточного вращения Земли. Следовательно, природные процессы, происходящие во внешних оболочках Земли, обусловлены не только солнечной активностью, но и эндогенной активностью планеты и внутренним энергетическим обменом. Таким образом, успешное изучение природных геодинамических и геофизических процессов возможно лишь при системном и мультидисциплинарном подходе.
Бесплатно
Геоэффективность солнечных эруптивных событий
Статья научная
Обсуждаются источники геомагнитных возмущений за период 1999-2003 гг. Рассматривается связь между геомагнитной активностью и частотой возникновения корональных выбросов массы (КВМ), их параметрами и динамикой солнечных фотосферных магнитных полей. Показано, что во время реорганизаций униполярных областей фотосферного магнитного поля (МП) число корональных выбросов возрастает и их параметры изменяются. В эти же периоды наблюдается увеличение геомагнитной возмущенности.
Бесплатно
Гидродинамические неустойчивости в тахоклине, обусловленные вариациями толщины слоя
Статья научная
В работе представлены результаты численных экспериментов с квазигеострофической моделью в приближении «мелкой воды», использованной для оценки гидродинамических неустойчивостей на Солнце в области тахоклина, обусловленных неоднородностями толщины слоя. Расчеты показали, что наличие локальных возмущений толщины слоя приводит к дестабилизации дифференциального вращения, даже если профиль дифференциального вращения устойчив относительно баротропных возмущений. Время раскачки неустойчивостей существенно зависит от положения и глубины неоднородностей толщины слоя жидкости. Непосредственной причиной возмущений толщины тахоклина могут быть ячейки проникающей конвекции. Аналогичные неустойчивости могут возникать и в тонком верхнем слое над конвективной оболочкой.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численных экспериментов с квазигеострофической моделью «мелкой воды» для оценок инкрементов неустойчивостей в тахоклине, обусловленных вариациями толщины слоя и неоднородностями среднего потока. Расчеты показали, что наличие вариаций толщины слоя и неоднородностей среднего потока приводит к дестабилизации дифференциального вращения даже в том случае, если профиль дифференциального вращения устойчив. Время раскачки неустойчивостей существенно зависит от амплитуды и пространственной структуры возмущений. Непосредственной причиной возмущений толщины тахоклина и неоднородностей среднего потока могут быть ячейки проникающей конвекции, диффузия реликтового магнитного поля и магнитных полей из зоны конвекции.
Бесплатно
Глобальная возмущенность магнитосферы Земли и ее связь с космической погодой
Статья научная
Исследованы экстремальные состояния глобальной возмущенности магнитосферы: очень спокойное и сильно возмущенное - и их связь с параметрами межпланетной среды. Оценка степени глобальной возмущенности магнитосферы проводилась по месячному и годовому количеству магнитно-спокойных и магнитно-возмущенных дней. Выполнено сравнение циклических и сезонных распределений количества магнитно-спокойных и магнитно-возмущенных дней и проанализирована их связь с параметрами межпланетной среды с 20-го по 24-й циклы солнечной активности. Показано, что максимальное число магнитно-спокойных дней наблюдается на фазе подъема солнечной активности и в сезон зимнего солнцестояния, а максимальное число магнитно-возмущенных дней - на фазе спада солнечного цикла и в сезон равноденствий. Обнаружено аномальное возрастание числа спокойных дней в 24-м цикле солнечной активности по сравнению с предыдущими циклами. Установлено, что циклическая вариация годового числа спокойных и возмущенных дней определяется поведением и величиной скорости, температуры, динамического давления плазмы солнечного ветра и модулем напряженности межпланетного магнитного поля...
Бесплатно
Глобальное потепление - вопросы без ответов
Статья научная
Характер и возможные источники роста температуры в последние сто лет исследованы с использованием экспериментальных данных и косвенных индикаторов. Работа выполнена в рамках программы обмена между Российской и Финской академиями наук (проект № 16), программы президиума РАН «Солнечная активность и физические процессы в системе Солнце-Земля» и поддержана грантами РФФИ №, 06-02-16268, 07-02-00379, а также программой Санкт-Петербургского научного центра РАН на 2007 г.
Бесплатно
Статья научная
На основе данных глобальной сети приемников GPS рассмотрены срывы сопровождения фазы навигационного сигнала GPS во время двух сильных магнитных бурь. Показано, что плотность сбоев на основной частоте L1 увеличивается до 0.25 %, на вспомогательной частоте L2 - до 3 %, в разы превышая фоновый уровень. Число сбоев измерения полного электронного содержания (ПЭС) во время супербури 20 ноября 2003 г. возросло в ~50 раз относительно фонового уровня. Обнаружено, что во время супербурь наибольшее число сбоев сопровождения фазы наблюдается в регионах низких и высоких широт. В то же время область наибольших сбоев измерения ПЭС соответствует границам аврорального овала.
Бесплатно
Годовой ход газового состава на высотах слоя E ионосферы
Краткое сообщение
Рассматриваются результаты анализа сезонных вариаций газового состава среднеширотной нижней термосферы (ионосферная область Е) по данным наземного ионосферного зондирования и спутниковых измерений потока рентгеновского излучения, получаемым во время солнечных рентгеновских вспышек. В противоположность прежним представлениям показано, что особенности годового хода критической частоты слоя Е и сезонной аномалии в нем объясняются уменьшением содержания молекулярного кислорода в период не зимнего, а летнего солнцестояния.
Бесплатно
Горизонтальная составляющая течений фотосферной плазмы при возникновении активных областей на Солнце
Статья научная
Анализируются горизонтальные течения фотосферной плазмы на начальной стадии появления активных областей в фотосфере Солнца по данным SOHO/MDI. Детально рассмотрены четыре активные области, возникающие на краю солнечного диска. Обнаружено, что при появлении магнитного потока в горизонтальном поле скоростей формируются протяженные области высоких доплеровских скоростей разного знака. Наблюдаемые течения возникают в начале появления активных областей и присутствуют до нескольких часов. Значения средних (внутри изолиний ±500 м/с) и максимальных доплеровских скоростей достигают 800-970 и 1410-1700 м/с соответственно. Выявлена асимметрия между скоростными структурами ведущей и последующей полярностей. Скоростные структуры, расположенные в области ведущей магнитной полярности, более мощные и существуют дольше, чем в последующей. Асимметрия средних и максимальных доплеровских скоростей достигает 290-460 и 710-940 м/с соответственно. Дается интерпретация наблюдаемых течений.
Бесплатно
Грозовая активность по наблюдениям ОНЧ-излучения на Камчатке
Статья научная
Приводится азимутальное распределение грозовых разрядов и эпицентров циклонов, находящихся на расстоянии до 4000 км от пункта наблюдения, расположенного на Камчатке. Азимуты грозовых разрядов определялись с помощью ОНЧ-пеленгатора, а эпицентры циклонов по метеорологическим картам. Получены временные зависимости распределения принимаемых излучений от грозовых разрядов. Работа проводилась при финансовой поддержке гранта Президиума РАН, программа №16/3.
Бесплатно
Статья научная
В статье на примере события 22.06.2015 приведены новые данные о наличии предвестника большого геомагнитного положительного импульса (Δ SYM-H =110 нТл), вызванного межпланетной ударной волной (МУВ) и развивающегося на фоне главной фазы магнитной бури. Предвестник зарегистрирован глобально в 18:33:27 UT на сети индукционных магнитометров. Он представляет собой цуг колебаний с падающей частотой, имеющий резонансную структуру в спектре в диапазоне 0.25-11 Гц, длительностью ~20 с. Не обнаружено значительных задержек сигналов в реализациях, полученных в далеко отстоящих обсерваториях узкополосной фильтрацией в четырех частотных диапазонах. Выдвинуто предположение, что импульс может возбуждаться в волноводе Земля - ионосфера импульсным электрическим полем, которое возникает в ионосфере при кратковременных процессах взаимодействия МУВ с магнитосферой.
Бесплатно
Декаметровые радары ИСЗФ СО РАН
Статья научная
В рамках проекта «Национальный гелиогеофизический комплекс Российской академии наук» планируется создание нескольких когерентных декаметровых радаров. Однако в Институте солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН работы по созданию когерентных декаметровых радаров проводились задолго до начала финансирования этого проекта. Это позволило получить опыт эксплуатации подобных радаров, выявить технологические проблемы, которые желательно решить при создании отечественных радаров, и разработать проект радаров, имеющих более широкие возможности по диагностике ионосферы по сравнению с существующими аналогичными радарами. В работе представлено описание радара EKB ИСЗФ СО РАН, рассмотрены его технические недостатки и предложена структура нового радара системы СЕКИРА. Приведены результаты макетирования элементов радара СЕКИРА, продемонстрировавшие возможность его реализации. Обсуждаются потенциальные возможности использования радара в задачах исследования ионосферы на территории Российской Федерации, в том числе в высокоширотных областях.
Бесплатно
Детектирование групп эквидистантных частот в спектрах геомагнитных пульсаций
Статья научная
Представлена модифицированная версия нового метода обработки сигналов, основанного на анализе специальным образом сконструированной корреляционной функции флуктуаций амплитуды и фазы (КФАФ). Метод позволяет обнаруживать присутствие группы эквидистантных частот в спектре исходного сигнала и измерять разность двух соседних частот Δ f в такой группе. Конечным продуктом обработки является гистограмма множества значений Δ f. Исследовано влияние помех, которые могут присутствовать в составе исходного сигнала. Показано, что даже при очень высоком уровне шума, когда его составляющая в спектре полностью поглощает и маскирует спектральные пики эквидистантных частот полезного сигнала, метод КФАФ успешно справляется с проблемой детектирования этих частот. Впервые он был применен для обработки природных сигналов, в качестве которых использованы записи возмущений геомагнитного поля ультранизкочастотного (УНЧ) диапазона. На примере сравнения одной из гистограмм с традиционным спектром показано, что хаотичный спектр, который всегда было принято считать спектром шума, на самом деле имеет строго упорядоченную структуру...
Бесплатно
Статья научная
Возвратно-наклонное зондирование ионосферы (ВНЗ) является мощным инструментом для мониторинга и прогноза условий функционирования систем КВ-связи. Метод ВНЗ применяется для определения зон покрытия радиопередающих средств, максимальных применимых частот радиосвязи и расстояния по земле до источника рассеяния, а также для получения информации о структуре и состоянии ионосферы. Для решения этих задач в работе предлагается метод прямой диагностики КВ-радиоканала по переднему фронту сигналов ВНЗ на ионограммах. Метод базируется на автоматической обработке и интерпретации ионограмм ВНЗ в режиме реального времени. Приведены алгоритмы определения максимальных применимых частот и характеристик сигналов наклонного зондирования по текущим данным ВНЗ, минуя коррекцию параметров ионосферы. Реализован алгоритм восстановления параметров ионосферы в средней точке радиотрассы.
Бесплатно
