Воздействие вариаций параметров солнечного ветра на грозовую активность

Ранее в работе [1] на основе корреляционного анализа связи интенсивности ОНЧ - радиошумов гро зовой природы с плотностью солнечного ветра сде лан вывод , что повышение плотности протонов сол нечного ветра приводит к усилению грозовой ак тивности . Однако следует отметить , что в указанной работе проанализированы данные за короткий пери од времени – менее 30 дней . В данной работе прове ден анализ возможной связи гроз с вариациями раз личных параметров солнечного ветра .

Данные и методика анализа

В работе рассмотрен интервал с 1979 по 1994 г . Для получения количественной оценки грозовой ( разрядной ) активности использованы данные , по лученные в работе [2] по записям интенсивности ОНЧ - шумов на частоте 8.7 кГц , принимаемых на ст . Якутск ( ϕ = 62.00° N, λ =129.72° E). Прием ОНЧ - радиошумов осуществляется на рамочную ан тенну в плоскости восток – запад . Как показано в рабо тах [3–5], в уровень ОНЧ - шумов , регистрируемых в Якутске , основной вклад вносит Африканский ми ровой грозовой центр . Устойчивый суточный ход ОНЧ - радиошумов имеет максимум в ночные часы , а сезонный ход представляет собой двугорбое распре деление . Другие мировые грозовые центры , попа дающие в диаграмму направленности рамочной ан тенны , при выборе ночного времени регистрации не вносят сколь - нибудь существенного вклада в уро вень ОНЧ - шумов в Якутске , что было показано с помощью узкосекторного пеленгатора в [6]. Воз можный вклад в уровень ОНЧ - шумов магнитосфер ных всплесков ОНЧ - излучения минимизирован с учетом их спектрально - временных характеристик .

Как отмечено , в работе используются данные на блюдений ОНЧ - шумов на частоте 8.7 кГц , свобод ной в основном от всплескового излучения ( вспле ски , как правило , наблюдаются на более низких час тотах ). Следует учесть также выбор ночного време ни суток регистрации ОНЧ - шумов , которому соот ветствует невысокая вероятность всплесков . Для более уверенного исключения возможного маскиро ванного влияния магнитосферных излучений на ва риации ОНЧ - шумов при подготовке данных значе ния интенсивности ОНЧ - шумов в магнитно возмущенные дни убраны из исходного массива [2].

Результаты

В рассматриваемом интервале в течение дли тельного времени на фазе спада и минимума солнеч ной активности ( в период 1981 – середина 1988 г .) от мечалось относительно устойчивое поведение сред немесячных значений импульса солнечного ветра ( n М _p v ), где v, n – скорость и плотность частиц ( про тонов ) солнечного ветра , M p – масса протона . В ап реле 1988 г . произошло резкое падение значений импульса приблизительно в 1.5 раза ( рис . 1, а ). Па дение величины импульса солнечного ветра в апре ле 1988 г . сопровождалось сильным ослаблением грозовой активности и , в частности , исчезновением второго сезонного максимума в 1988 г . В 1992 г . этого максимума все еще не было , полное восста новление двугорбого сезонного хода ОНЧ - шумов произошло только в 1993 г . – на спаде активности следующего солнечного цикла ( рис . 1, б ).

Подобие крупномасштабных возмущений им пульса солнечного ветра и грозовой активности в интервале 1988–1992 гг . позволяет предположить наличие связи гроз с параметрами солнечного ветра .

В . А . Муллаяров , В . И . Козлов , Р . Р . Каримов

Однако прямой расчет коэффициента корреляции показал , что в целом отмечается тенденция чередо вания периодов положительной и отрицательной корреляции . Так как грозовая активность – явление нестационарное , то проведено дальнейшее усредне ние с помощью скользящего среднего по полугодо вому периоду времени . Рассмотрена связь гроз от дельно с плотностью и скоростью частиц солнеч ного ветра . Более высокие значения коэффициен тов корреляции были получены для плотности частиц солнечного ветра ( результат представлен на рис . 2, а ). В этой связи следует отметить , что не - стационарность ветра в 1988–1992 гг . была обусловле на в основном изменениями плотности частиц ветра .

Рис . 1.

Рис . 2.

На рис . 2, а видно , что имеются и существенно более длительные периоды положительной и от рицательной корреляции ( штриховая линия ), со ответствующие циклам солнечной активности . Если разделить эту зависимость на две части по циклам солнечной активности и наложить друг на друга ( рис . 2, б ), то можно говорить о совпадении в целом даже отдельных периодов положительных значений коэффициента корреляции (« сбой фазы » произошел только во втором таком периоде ). Как видно на рис . 2, а , периодические вариации коэф фициента корреляции имеют годовой цикл . Сле довательно , корреляционную зависимость гроз от параметров солнечного ветра полезно рассмотреть отдельно для различных сезонов . Коэффициенты корреляции рассчитывались для вариаций от года к году среднемесячных значений интенсивности ОНЧ - шумов и параметров солнечного ветра для каждого сезона ( месяца ). Результаты такого рас чета коэффициентов корреляции для плотности частиц солнечного ветра приведены на рис . 3. Как следует из рис . 3, статистически значимая связь носит знакопеременный в зависимости от времени года характер . Максимальные положительные значения коэффициента корреляции соответству ют августу – сентябрю , а отрицательные – февра лю , т . е . приходятся на околоравноденственные периоды . Такая смена знака свидетельствует о существенной роли геометрического фактора ( по ложение оси вращения Земли относительно линии Солнце – Земля ) в процессе возможного воздейст вия солнечного ветра на параметры глобальной электрической цепи .

Выводы

Рассмотрение корреляционных соотношений указы вает на возможную связь грозовой активности с ва риациями параметров солнечного ветра . Наиболее высокие значения коэффициентов корреляции получены для плотности частиц ветра . Макси мальное проявление вариаций плотности ветра в грозовой активности приходится на околоравно - денственные периоды . Эффект можно связать с особенностями передачи на высоты ионосферы маг нитосферного электрического поля « с утра на вечер », индуцированного потоком частиц солнечного ветра . Данное поле должно менять « локальный » потенциал

Рис . 3.

Воздействие вариаций параметров солнечного ветра на грозовую активность нижней ионосферы относительно земной поверхности и, следовательно, частоту грозовых разрядов.

Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН № 16.