Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Диагностика границ аврорального овала на основе техники инверсии магнитограмм
Статья научная
Показано, что граница обращения ионосферной конвекции является фундаментальным параметром магнитосферно-ионосферной связи, определяющим сильную аналогию между электростатическим потенциалом ионосферы и эквивалентной токовой функцией в приближении дипольного геомагнитного поля и однородной проводимости ионосферы. Разработан новый наземный метод автоматической диагностики границ аврорального овала по выходным данным техники инверсии магнитограмм (ТИМ). На основе карт распределений токовой функции и продольных токов, рассчитанных на первом этапе ТИМ при однородной проводимости ионосферы, определяются граница обращения ионосферной конвекции, граница полярной шапки, экваториальная граница аврорального овала и линия максимумов плотности авроральных электроструй. Указанные параметры ранее определялись визуально-ручным методом: анализом карт продольных и эквивалентных токов на экране монитора и проведением заданных границ с помощью мыши, что занимало очень много времени (недели и месяцы)...
Бесплатно
Статья научная
Внутренние гравитационные волны (ВГВ) в значительной степени определяют структуру и циркуляцию атмосферы Земли путем переноса волновой энергии и импульса из нижних слоев в верхние. Поскольку внутренние волны могут свободно распространяться в устойчиво стратифицированной атмосфере, то аналогичные эффекты можно ожидать в атмосферах Марса и Венеры. Наблюдения флуктуаций температуры и скорости ветра, обусловленных внутренними волнами в атмосфере Земли, показали, что волновые амплитуды возрастают с увеличением высоты, однако недостаточно быстро, чтобы соответствовать их росту из-за экспоненциального уменьшения плотности в отсутствие диссипации энергии. Линейная теория ВГВ объясняет такое замедление темпа роста амплитуды следующим образом: если волновая амплитуда превышает пороговую величину, это приводит к неустойчивости и возникновению турбулентности, которая препятствует дальнейшему увеличению амплитуды (насыщение внутренних волн). Полагают, что динамическая (сдвиговая) и конвективная неустойчивости являются теми механизмами, которые вносят наибольший вклад в диссипацию энергии и насыщение ВГВ в атмосфере...
Бесплатно
Диагностика плазменных струй в короне Солнца
Статья научная
В статье рассматривается диагностика плазменных струй в короне Солнца по данным современных космических и наземных телескопов, наблюдающих Солнце в крайнем ультрафиолетовом (КУФ) и микроволновом диапазонах. Обсуждаются наблюдательные параметры КУФ- и радиоизлучения в событиях, связанных с плазменными струями, в зависимости от механизма образования, условий излучения и эволюции струй. Показаны возможности изучения солнечной короны, предоставляемые исследованием плазменных струй по наблюдениям одновременно в различных диапазонах. Для ряда струй измерены их первичные параметры и приведены предварительные результаты статистической обработки полученных данных. Подробно рассмотрены микроволновые наблюдения нескольких отдельных событий, выполненные с помощью наземных инструментов РАТАН-600, СРГ и радиогелиографа Нобеяма. Показаны диагностические возможности указанных инструментов при исследовании корональных струй. Для анализа трехмерной структуры коронального магнитного поля использованы данные SDO/HMI, по которым выполнена реконструкция поля в нижней короне. Полученная информация сопоставляется с результатами диагностики магнитного поля в основании короны по данным РАТАН-600. Целью разрабатываемых методов является определение физических механизмов, ответственных за генерацию, коллимацию и динамику плазменных струй в атмосфере Солнца.
Бесплатно
Диагностика стохастического ионосферного канала в декаметровом диапазоне радиоволн
Статья научная
Предложена методика прямой диагностики стохастического ионосферного радиоканала, позволяющая пересчитать характеристики пробного зондирующего сигнала в характеристики передаваемого сигнала. Получены аналитические соотношения вторых статистических моментов траекторных характеристик основного и пробного сигналов, распространяющихся в трехмерной случайно-неоднородной ионосфере. При выводе соотношений учтены граничные условия в пунктах излучения и приема сигналов. В качестве модели случайных неоднородностей диэлектрической проницаемости ионосферы использованы представления об изменяющемся пространственно-временном корреляционном эллип-соиде, самосогласованным с пространственными изменениями средней ионосферы. Временные флуктуации случайных неоднородностей учтены в рамках гипотезы о замороженном переносе. Аналитические соотношения использованы для расчета ожидаемых статистических характеристик декаметровых сигналов на трассах наклонного зондирования ионосферы. Предложена оперативная численная алгоритмизация полученных формул. Приведены результаты численных экспериментов для определения ожидаемых дисперсий фазы, групповой задержки и доплеровского сдвига частоты основного сигнала на заданной односкачковой трассе по данным измерений этих характеристик пробного сигнала на вспомогательной трассе. Показана эффективность предложенной методики диагностики статистических траекторных характеристик декаметрового сигнала на односкачковых трассах в условиях, когда наземные пункты излучения и приема основного и пробного сигналов находятся вне окрестностей точек фокусировки волнового поля.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что диамагнитные структуры (ДС) медленного квазистационарного солнечного ветра (СВ) регистрируются на орбите Земли как последовательность ДС разных масштабов. На основании анализа этого явления был сделан вывод о том, что диамагнитные плазмоиды СВ, наблюдаемые, прежде всего, в медленном СВ, понятие о которых было введено Карлсоном в 2015 г., тождественны ДС малых масштабов. Было показано, что столкновение последовательности ДС медленного СВ с магнитосферой Земли вызывает рост авроральной геомагнитной активности, а отдельные ДС вызывают кратковременные усиления, совпадающие примерно с длительностью ДС (временем прохождения структуры мимо спутника) - пилообразные (sawtooth) суббури. Отмечается, что механизм взаимодействия ДС медленного СВ при северной компоненте ММП может быть связан с захватом в магнитосферу плазмы повышенной концентрации, составляющей основу ДС.
Бесплатно
Диамагнитные структуры - основа квазистационарного медленного солнечного ветра
Статья научная
Приведенные в данном обзоре результаты отражают основы современного понимания природы структур медленного солнечного ветра (СВ) на всем протяжении от Солнца до орбиты Земли. Известно, что источником медленного квазистационарного СВ на Солнце являются пояс и цепочки корональных стримеров. Пояс стримеров охватывает все Солнце в виде волнообразной поверхности (юбки) и представляет собой последовательность пар лучей повышенной яркости (концентрации плазмы) или два близко расположенных ряда лучей. Нейтральная линия радиальной компоненты глобального магнитного поля Солнца проходит между лучами каждой из пар вдоль пояса. Продолжением пояса стримеров в гелиосфере является гелиосферный плазменный слой (ГПС). Более детальный анализ данных космических аппаратов Wind и IMP-8 показал, что участки ГПС на орбите Земли регистрируются как последовательность диамагнитных трубок с плазмой повышенной концентрации и пониженным значением межпланетного магнитного поля (ММП). Они являются продолжением лучей повышенной яркости пояса стримеров вблизи Солнца...
Бесплатно
Динамика асимметрии распределения продольных токов во время суббурь в сезон равноденствия
Статья научная
На основе техники инверсии магнитограмм по данным мировой сети магнитометров исследуется динамика распределения продольных токов в ионосфере Северного полушария. Исследование проведено в период равноденствия в ходе двух суббурь во время длительного интервала с неизменной по знаку и величине азимутальной компонентой межпланетного магнитного поля. Обнаружено изменение знака асимметрии утро-вечер в распределении интенсивности продольных токов при переходе от одной суббури к другой. Причину этого изменения мы связываем с суточным вращением оси геомагнитного диполя, перемещением терминатора относительно центра полярной шапки, вызвавшим существенное изменение освещенности полярной ионосферы и ее проводимости. Кроме того, впервые обнаружена быстрая (в течение нескольких минут) смена знака асимметрии во время взрывной фазы первой суббури при нахождении терминатора вблизи центра полярной шапки и при равной освещенности полярной ионосферы в обоих полушариях. Мы предполагаем, что такая быстрая динамика асимметрии продольных токов при неизменной азимутальной компоненте ММП в период равноденствия могла быть следствием неустойчивости симметрии освещенности и проводимости ионосфер двух полушарий из-за суточного вращения Земли и сильной межполушарной асимметрии геомагнитного поля, что могло вызвать протекание межполушарного продольного тока.
Бесплатно
Динамика атмосферы и сейсмическая активность в Байкальской рифтовой зоне
Статья научная
В работе рассмотрены динамика тропосферы, температурный режим стратосферы, вариации излучения верхней атмосферы и сейсмические активизации в Байкальской рифтовой зоне в зимние периоды 2011/2012 и 2012/2013 гг. Вариации характеристик литосферы и тропо-страто-мезосферы в эти интервалы времени происходили либо синхронно, либо с задержкой. Установлено, что за несколько суток до сейсмической активизации в регионе скорость ветра в нижней атмосфере достигала максимальных значений, а затем снижалась до минимальных значений в момент землетрясения. Периоды активизации сейсмических процессов в регионе совпали с эпизодами стратосферных потеплений и увеличением интенсивности атмосферной эмиссии 557.7 нм в мезосфере - нижней термосфере (85-115 км). Возможной причиной найденной корреляции может быть усиление атмосферных воздействий на горные массивы, формирование над горными системами вертикальных потоков, генерация планетарных и гравитационных волн.
Бесплатно
Динамика возмущенности полного электронного содержания в высоких и средних широтах по данным GPS
Статья научная
Проведено исследование уровня возмущенности полного электронного содержания (ПЭС) в среднеширотных и высокоширотных областях ионосферы в течение 2013 г. Ряды вариаций ПЭС рассчитывались по двухчастотным фазовым измерениям на всех радиолучах для GPS-станций MOND (Монды), NRIL (Норильск). Рассматривались колебания ПЭС в двух диапазонах периодов: 10 и 40 мин, которые соответствуют средне- и крупномасштабным ионосферным возмущениям. Для характеристики общего уровня возмущенности ПЭС использовался специальный индекс W TEC, который позволяет получать многодневные непрерывные ряды усредненной интенсивности вариаций ПЭС. Выявлено, что в высоких широтах поведение W TEC хорошо согласуется с вариациями AE и хуже - с поведением индекса D st; минимальный уровень возмущенности ПЭС не зависит от сезона; суточные вариации W TEC более выражены для среднемасштабных ионосферных возмущений, чем для крупномасштабных. В средних широтах поведение W TEC хорошо согласуется с вариациями D st и K p только во время сильных магнитных бурь; значение минимального уровня возмущенности летом выше, чем зимой; суточные вариации W TEC в средних широтах ярко выражены в течение года. В средних широтах солнечный терминатор генерирует гравитационные волны, в Арктическом регионе возмущения, вызванные солнечным терминатором, не наблюдаются.
Бесплатно
Динамика ионов во фронте магнитозвуковых ударных волн
Статья научная
В работе рассматривается динамика ионов во фронте магнитозвуковых ударных волн (МЗУВ), движущихся под различными углами θ к вектору магнитного поля. Используется модель ударного разрыва ударной волны, в которой учитывается перепад потенциала в рампе. В результате проведенного анализа все ионы, набегающие на фронт косых МЗУВ, условно разделены на следующие категории: 1) пролетные, 2) отраженные, 3) вращающиеся перед рампом, 4) захваченные в рампе. Показано, что как вращающиеся, так и захваченные ионы присутствуют временно во фронте МЗУВ с любыми углами θ. В итоге и те и другие оказываются в строго поперечной МЗУВ пролетными, а в косых МЗУВ - либо пролетными, либо отраженными. Найден критический угол θ*, который в косых МЗУВ разделяет ионы на пролетные и отраженные. Угол θ * зависит как от скорости налетающих на рамп частиц, так и от пространственного размера перепада потенциала в рампе. Cамые важные результаты, полученные при изучении динамики отраженных ионов: 1) установлена физическая причина образования отраженных ионов, имеющих значительную энергию; 2) выявлен механизм их ускорения в рампе. В ионном форшоке околоземной ударной волны именно эти энергичные (от десятков до сотен кэВ) ионы, убегающие от ударного фронта МЗУВ под небольшим углом к плоскости фронта, проявляются в наблюдениях в виде так называемых продольных пучков (field-aligned beam - FAB) и формируют границу ионного форшока.
Бесплатно
Динамика некоторых психических заболеваний в Иркутске и солнечная активность
Статья научная
Проведен анализ динамики числа вызовов скорой помощи в Иркутске, связанных с обострениями психических и поведенческих расстройств, вызванных употреблением алкоголя, в сопоставлении с ежедневными значениями чисел Вольфа, Кр-индекса геомагнитной активности, а также радиоизлучением Солнца на длине волны 10.7 см. Обнаружена статистически достоверная связь исследованных данных заболеваемости и гелиофизических индексов.
Бесплатно
Статья научная
Исследована пространственно-вре-менная динамика сигналов обратного рассеяния, наблюдавшихся Екатеринбургским когерентным радаром (ЕКБ-радаром) в ходе сильной двухступенчатой геомагнитной бури Святого Патрика. Было установлено, что количество сигналов, обратно рассеянных неоднородностями земли, увеличилось в начальную фазу, уменьшилось на второй ступени главной фазы и в первые два дня восстановительной фазы бури. Изменения в сигналах, обратно рассеянных в ионосфере (BSi-сигналов), начались одновременно с главной фазой. На первой ступени наблюдалась 6-часовая серия BSi-сигналов, дальность которых уменьшалась по мере развития бури. В течение последних 5 ч главной фазы и первых 3 ч фазы восстановления ЕКБ-радар наблюдал только сигналы, рассеянные в Е-области ионосферы. Был проведен комплексный анализ данных ЕКБ-радара и наземных ионосферных, риометрических и магнитных станций, расположенных в его поле зрения. Анализ показал, что наблюдавшаяся динамика обратного рассеяния была связана со сжатием магнитосферы, расширением конвективных вихрей, ударной ионизацией и изменением состава атмосферы во время начальной фазы, первой и второй ступеней главной фазы и фазы восстановления бури соответственно.
Бесплатно
Динамика поляризации Pi2-пульсаций в средних широтах при развитии суббурь в авроральной зоне
Статья научная
Исследованы изменения ориентации главной оси эллипса поляризации иррегулярных геомагнитных пульсаций Pi2, наблюдаемых на средних широтах, во время суббуревого возмущения, развивающегося в авроральной зоне российского сектора Арктики. Обнаружена зависимость ориентации эллипса поляризации от долготы развития соответствующей суббури. Проводится сопоставление результатов современных исследований с более ранними результатами аналогичных исследований по материалам североамериканского континента. Делается вывод об общем подобии результатов, а незначительное расхождение может быть обусловлено особенностями геологического строения земной коры в российском секторе Арктики.
Бесплатно
Статья научная
С помощью модернизированной техники инверсии магнитограмм продолжено изучение физических процессов в ходе магнитосферной бури 17.08.2001 на основе анализа динамики интенсивностей продольных токов (ПТ) в зоне 1 Ииджимы-Потемры в полярных ионосферах двух полушарий Земли. Полученные результаты о динамике асимметрии ПТ двух типов (утро-вечер и межполушарной), как и полученные нами ранее закономерности поведения токов Холла и границ полярных шапок в зависимости от наблюдавшейся в ходе бури большой азимутальной компоненты межпланетного магнитного поля (ММП) и сезонного хода проводимости, соответствуют открытой модели магнитосферы и результатам спутниковых наблюдений полярных сияний в двух полушариях. Показано, что ослабление асимметрии двух типов в распределении ПТ во время суббурь, имевших место в ходе исследуемой бури, происходит практически полностью в зимнем полушарии и значительно слабее - в летнем. Это явление мы связываем с преобладанием эффекта длительного воздействия азимутальной компоненты ММП в освещенной полярной ионосфере летнего полушария над суббуревым эффектом симметризации ночной магнитосферы. Отмечен эффект симметризации полярной шапки и ПТ, создаваемый импульсом давления солнечного ветра в конце бури, предложено качественное объяснение этого эффекта.
Бесплатно
Динамика стратосферного аэрозоля над Камчаткой и ее связь с геофизическими процессами
Статья
Работа поддержана программой Президиума РАН № 16 «Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы»: часть 3 и проектом ИНТАС № 06-1000013-8823.
Бесплатно
Динамика экранирования электрического поля полярной шапки
Статья научная
Полярная шапка (ПШ) разделена на «старую», наблюдаемую до суббури, и «новую», которая образуется в ходе суббури, обрамляя старую и расширяя общую площадь ПШ. Старая и новая ПШ служат основанием старого и нового хвостов магнитосферы соответственно. Мы исследовали слабую суббурю в самом начале супербури 20.11.2000 г. В общей площади ПШ преобладала старая ПШ, частично экранированная от проникновения в нее электрического поля конвекции, возникающей в ходе суббури. Коэффициент экранирования определен как отношение β=Ψ 2/ Ψ02, где Ψ 02 и Ψ2 - открытые магнитные потоки через старую ПШ до и во время суббури соответственно. В ходе рассмотренной суббури коэффициент β изменялся от начального уровня 1 до 0.4 в максимуме фазы расширения, после чего наблюдался возврат β к начальному уровню. Спад β на фазе загрузки интерпретирован как результат вовлечения части магнитного потока старой ПШ в процесс переноса потока Пойнтинга е' из солнечного ветра в магнитосферу. При таком подходе ослабление названного процесса переноса на разгрузочной фазе создает рост р. Оценки показали, что спад/рост β в ходе суббури создает увеличение/уменьшение е' в несколько раз.
Бесплатно
Динамика электронного радиационного пояса во время магнитных возмущений и в спокойное время
Статья научная
В работе рассмотрена динамика внешнего электронного радиационного пояса, адиабатические и неадиабатические механизмы пополнения и потерь энергичных электронов. В свободное от магнитных возмущений время внешний электронный пояс постепенно опустошается: на внутренних оболочках вследствие сброса электронов в атмосферу, а в зоне квазизахвата, поскольку дрейфовые оболочки электронов там не замкнуты, вследствие потерь на магнитопаузе. Последний процесс маскируется пополнением свежеускоренными частицами и мало заметен в обычные годы, но в годы экстремально низкой солнечной активности приводит к существенному понижению численности электронной популяции радиационного пояса. На главной фазе магнитной бури основной причиной понижения интенсивности потока электронов является адиабатическое охлаждение, связанное с сохранением адиабатических инвариантов, дополненное сбросом электронов в атмосферу и гибелью их на магнитопаузе. Возрастания потока электронов обусловливаются суммарным действием четырех процессов: Е×В-заб-роса электронов глубоко к Земле импульсным индукционным электрическим полем суббуревой активизации, а также крупномасштабным электрическим полем солнечного ветра, в обоих случаях перенос частиц в область более сильного магнитного поля при сохранении магнитного момента приводит к росту их энергии...
Бесплатно
Динамические модели геомагнитного поля
Статья научная
Дан обзор современных динамических моделей магнитосферы Земли - параболоидной модели А2000 и модели Цыганенко Т01. Для магнитной бури 9-11 января 1997 г. представлены результаты совместных расчетов магнитосферного магнитного поля, выполнен анализ вкладов круїшомасштабньгх токов магнитосферы в Dst-вариацию. Показано, что обе модели дают хорошее согласие с измерениями, при этом вклад токовой системы хвоста магнитосферы в Dst сопоставим с вкладом кольцевого тока. В то же время относительная динамика магнитосферных токовых систем представляется разными моделями по-разному. Различия в профилях вариаций магнитного поля различных токовых систем, рассчитанных с помощью моделей А2000 и Т01, определяются параметризацией моделей.
Бесплатно
Статья научная
Иркутский радар некогерентного рассеяния (ИРНР), представляющий собой вытянутую рупорную антенну, работает в метровом диапазоне (154-162 МГц) с лучом 0.5°×20° и частотным принципом сканирования, позволяющим наклонять луч на 30° на юг. Помимо активных измерений состояния ионосферы и мониторинга космических объектов, на радаре регулярно проводятся пассивные радиоастрономические наблюдения. С мая по август Солнце проходит через сектор сканирования радара и может находиться в максимуме диаграммы направленности около двух часов. Известная форма диаграммы направленности и высокая чувствительность приемного тракта позволяют в это время проводить откалиброванные измерения солнечного потока в единицах sfu (solar flux units). Мы разработали новый подход к калибровке, применимый ко всем архивным пассивным данным ИРНР. В статье представлены длительные наблюдения (2011-2019 гг.) солнечного потока в мае и в летнее время. Описана методика проведения измерений, представлены значения среднесуточного солнечного потока за этот период пассивных наблюдений и проведено сравнение с индексом солнечной активности F 10.7 и измерениями солнечного потока в австралийской обсерватории Learmonth на частоте 245 МГц. Показано, что среднесуточный поток за период наблюдения на частоте ~161 МГц в основном принимает значения от 5 до 10 sfu.
Бесплатно
Долговременная солнечная активность - контролирующий фактор глобального потепления 20 века
Статья научная
Рассмотрены косвенные данные высокого разрешения по солнечной активности, какими являются космогенные изотопы 14С и 10Ве. Из анализа этих данных установлена долговременная цикличность солнечной активности в течение прошедшего тысячелетия с периодами примерно 90 и 210 лет, которые удается связать с существенными климатическими потеплениями и похолоданиями в прошлом тысячелетии. Показано, что современное долговременное потепление климата может быть результатом воздействия - 90- и - 210-летних солнечных циклов на климатическую систему, которая характеризуется нелинейной динамикой. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 06-04-48792, 06-02-16268, 06-05-64200, 07-02-00379), Президиума РАН (программа «Изменения окружающей среды и климата»).
Бесплатно
