Связь между Dst и Bz для геомагнитных бурь в 23-м солнечном цикле
Автор: Веселовский Институт космических исследований ран москва И.С., Шугай Ю.С., Яковчук О.С.
Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika
Рубрика: Физика магнитосферы
Статья в выпуске: 12 т.1, 2008 года.
Бесплатный доступ
В работе выполнен статистический анализ пиковых значений геомагнитного индекса Dst для 1497 возмущений, выявленных за период с 1997 по 2006 г. Отдельно рассмотрены случаи DstDstDst и Bz. Время задержки между Bz and Dst обычно составляет от 3 до 6 ч.
Короткий адрес: https://sciup.org/142103318
IDR: 142103318 | УДК: 523.62-523.98
Dst versus Bz relation for geomagnetic storms in the 23rd solar cycle
In the study, the statistical analysis of the peak values of geomagnetic index Dst for 1497 disturbances revealed from 1997 to 2006 was performed. The cases of DstDstDst vs Bz relation. The Dst in respect of Bz delay time is usually from 3 to 6 hours.
Текст научной статьи Связь между Dst и Bz для геомагнитных бурь в 23-м солнечном цикле
Хорошо известно [1, 2], что В z - компонента меж планетного магнитного поля ( ММП ) является глав ным гелиосферным параметром , ответственным за геомагнитные бури .
Например , Акасофу [1] описал связь между пи ковыми значениями геомагнитного индекса D st и B z компоненты ММП как
Min D st ( нТл ) » -7.8 1 B zm1n ( нТл )l + 10 ( нТл ). (1)
Мы провели аналогичный статистический анализ пиковых значений D st - индекса для 1497 возмуще ний , обнаруженных за период 1997–2006 гг .
База данных
В работе использованы значения D st - индекса , взятые с сайта Мирового центра данных в Киото (WDC-C2 KYOTO) [3]. Часовые значения скорости , плотности солнечного ветра , B x -, B y -, B z - компонент ММП за период 1997–2006 гг . были использованы как входные параметры для статистического и ней росетевого анализа . Параметры солнечного ветра и межпланетного магнитного поля ( ММП ) регистри ровались космическим аппаратом ACE [4], распо ложенным в либрационной точке между Землей и Солнцем . Мы использовали также базу данных APEV [5] для наиболее сложных случаев .
Статистический анализ пиковых значений D st и B z- индексов
На основе имеющегося материала была получена эмпирическая формула связи D st и B z :
D st =6.8 B z + 0.23. (2)
Эта формула применима для всего набора дан ных (1497 событий ), включая небольшие возмуще ния постоянного уровня шума около 20–30 нТл .
События для D st < –50 нТл (345 случаев , (3)) и D st < –100 нТл (79 случаев , (4)) были рассмотрены отдельно :
D st =7.6 B z – 6.2, (3)
D st = 8.1 B z – 2.5. (4)
Эти формулы уточняют результаты, полученные в [1], и не противоречат им. Они удобны для быстрых оценок и реконструкций гелиосферных и гео- магнитных ситуаций с точностью порядка 10 %.
Наиболее значимые переменные при нейросе тевом прогнозировании D st- индекса
При помощи анализа весовых коэффициентов нейронных сетей [10, 11] были исследованы взаимо связи между входными переменными и прогнози руемой величиной D st - индекса . В качестве входных переменных использовались скорость , плотность и B x , B y , B z - компоненты ММП [6–9]. При прогнози ровании непрерывного значения D st - индекса наибо лее значимыми переменными из всех перечислен ных стали два значения B z - компоненты ММП , пер вое и последнее во временном окне ( время форми рования прогнозируемой величины – от 6 до 9 ч , на котором обучалась нейронная сеть из комитета . При прогнозировании события с D st <–100 нТл , для ней ронной сети из комитета , давшей наилучший про гноз , наиболее значимой переменной явились зна чения B z - компоненты ММП , задержанные на 3–5 ч от момента прогнозирования . Определенную роль сыграли также значения B y - компоненты ММП , за держанные на 10–12 ч и значения плотности сол нечного ветра , задержанные на 9 ч . Полученные оценки значимости параметров солнечного ветра частично согласуются с [12]. Время задержки между B z и D st связано с магнитосферным временем кон векции и неизолированностью потока солнечного ветра . Многократные начала магнитных бурь инициируются постоянными солнечными и меж планетными возмущениями , благодаря нелиней ной суперпозиции которых фаза восстановления длится многие часы .
Заключение
Выполнен статистический анализ пиковых значе ний B z и D st - индексов для 1497 событий , выявленных за период 1997–2006 гг . На основе этого материала получены эмпирические формулы связи D st и B z , кото рые полезны для быстрых оценок гелиосферных и геомагнитных ситуаций с точностью порядка 10 % .
Применение этих формул может дать косвенную информацию о межпланетной обстановке и B z во вре мя сильных бурь , наблюдаемых в прошлом , когда не было прямых измерений гелиосферных магнитных полей , но были доступны геомагнитные данные . В
Связь между Dst и Bz для геомагнитных бурь в 23 солнечном цикле этом случае интересны архивы геомагнитных данных таких событий, полученные в доспутниковую эру (например, Кэррингтоновская буря 1859 г.). Значение такого анализа для геомагнитного поля сходно со значением эффекта Мансурова–Свалгаарда для реконструкции секторной структуры.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 07-02-00147, 07-01-0065, 06-05-64500 а так же Меж дународным научным проектом МГУ . Она является также частью исследований по программам фунда ментальных исследований Президиума РАН « Сол нечная активность и физические процессы в системе Солнце – Земля » ( П 16, часть 3) и ОФН РАН « Плаз менные процессы в Солнечной системе » ( ОФН -16).
