КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2004, том 42, № 6, с. 632-639
УДК 550.380+550.385.37
АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ОНЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО РАДИОШУМА ГЕОМАГНИТНЫМИ ПУЛЬСАЦИЯМИ Рс5 В ПЕРИОД ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ 30-31 ОКТЯБРЯ 2003 г.
© 2004 г. С. И. Соловьев, В. А. Муллаяров, Д. Г. Баишев, Е. С. Баркова, С. Н. Самсонов
Институт космофизических исследований и аэрономии им. ЮГ. Шафера СО РАН, г. Якутск
Поступила в редакцию 19.05.2004 г.
Исследуется модуляция ОНЧ-излучения и риометрического поглощения геомагнитными пульсациями Рс5 в период больших геомагнитных возмущений 30-31.Х.03. Получены заключения о режиме питч-угловой диффузии частиц в конус потерь. Лучшее совпадение модуляции ОНЧ-излучения с геомагнитными пульсациями в других долготных секторах объясняется глобальным характером возбуждения пульсаций и затуханием их амплитуды на меридиане наблюдения ОНЧ-излучения, связываемым с усилением авроральных электроструй.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из проявлений магнитной бури является возбуждение геомагнитных пульсаций диапазона Рс5 на дневной стороне магнитосферы, которые могут наблюдаться в течение главной и восстановительной фаз Д.гвариации [1]. Пульсации Рс5 на главной фазе бури имеют более иррегулярный характер по сравнению с фазой восстановления [2]. Источником пульсаций может быть развитие плазменных неустойчивостей, например таких, как Кельвина-Гельмгольца или дрейфовая неустойчивость, возбуждение резонансных колебаний силовых линий геомагнитного поля или появление пульсаций ионосферного тока [2]. Генерация Рс5 часто сопровождается амплитудной модуляцией поглощения космического радиошума [3] и ОНЧ-излучений с близкими периодами колебаний [4]. Характер взаимосвязи Рс5 и амплитудной модуляции среднеширотных (субавро-ральных) ОНЧ-излучений и сопутствующих высыпаний энергичных электронов в атмосферу зависит от условий и механизма возбуждения или типа Рс5, а также от режима питч-угловой диффузии частиц в конус потерь [5].
В данной работе исследуется взаимосвязь возбуждения Рс5 с Т = 200-500 сек с амплитудной модуляцией ОНЧ-излучения и риометрического поглощения в период большой магнитной бури 30-31.Х.2003 г. В этот период на фазе затухания практически непрерывно регистрировалась интенсивная волновая активность диапазона Рс5 и ОНЧ-излучения, промодулированные по амплитуде такими же периодами. Наблюдались и интервалы одновременной модуляции поглощения космического радиошума. Интерес к этой буре
вызван интенсивной D^-вариацией до 400 нТл и большой глубиной инжекции частиц во внутреннюю магнитосферу.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
Для анализа использовались магнитные данные с разрешением 1-20 с проектов CPMN, CAN-OPUS, Greenland Coast, IMAGE, данные риометра и ОНЧ-излучения на 190° ММ. Измерения поглощения космического радиошума проводились на сети риометров (4 станции от о. Котельный до ст. Якутск). Использовался стандартный риометр на частоте 32 МГц с антенной системой пятиэле-ментный "волновой канал" с шириной диаграммы направленности около 60°. Частота оцифровки аналогового сигнала 1 Гц. Наблюдения ОНЧ-излучений осуществлялись на ст. Якутск с помощью 12-канального ОНЧ-регистратора с записью данных на компьютер также с частотой квантования 1 Гц. Кроме того, привлекались данные солнечного ветра, измеренные на спутнике ACE.
Для более четкого выделения эффектов модуляции все ряды используемых данных (магнитные, риометрические и ОнЧ-данных) были подвергнуты стандартной фильтрации в диапазоне Рс5 (T = 150-600 с).
РЕЗУЛЬТАТЫ
31 октября 2003 „. На рис. 1 приведены вариации динамического давления солнечного ветра (Pd) по данным спутника ACE и общий характер вариаций амплитуд геомагнитных пульсаций, риометрического поглощения на ст. Тикси (Ф =
31.X.
5-20!
- лк 1 1 1 ACE 1 1 1 1
Г 1 1 1 1 1 1 _
■ риометер , ..................... I.............д..............j.._..............
TIX
-20 MLT
00.00 03.00 06.00 09.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00
UT
Рис. 1
= 65.6°) и ОНЧ-излучений на ст. Якутск (Ф = 56°). Вариации амплитуды геомагнитных пульсаций приведены для геомагнитной широты ~65° по данным нескольких цепочек магнитных станций, охватывающих ~270° по долготе (см. таблицу на стр. 624). Видно, что до ~09 ИТ отдельные всплески интенсивности иррегулярных геомагнитных пульсаций регистрировались в глобальном масштабе и их амплитуды были сравнимы во всем долготном интервале (100-200 нТл). Моменты наиболее резкого усиления пульсаций совпадают по времени с периодами усиления динамического давления солнечного ветра. После 10 ИТ наблюдались более регулярные пульсации типа Рс5 большой интенсивности (более 400 нТл). Максимальная амплитуда колебаний чаще всего наблюдалась в утренние часы (04-09 МЬТ).
ОНЧ-излучение до ~14 ИТ было подвержено глубокой модуляции, носящей пичковый характер. В интервале 00-03 ИТ регистрировалось усиление амплитудной модуляции ОНЧ с ~00.30 ИТ до 02.15 ИТ с последующим срывом модуляции (падение амплитуды ОНЧ-излучения до фонового уровня) до ~02.40 ИТ. Срыв модуляции ОНЧ
по времени соответствовал интенсивному всплеску Рс5 в широком долготном секторе, включая станции TIX и CHD. В то же время в периоды усиления модуляции ОНЧ на станциях TIX и CHD, расположенных в 10-11 MLT, то есть на дневной стороне, произошло заметное ослабление интенсивности Рс5, по сравнению с изменением амплитуды колебаний в других временных секторах. Такое ослабление амплитуды Рс5 в дневные часы могло быть связано с усилением интенсивности авроральных электроструй на ночной стороне, как это было показано в [6] и как следует из рис. 2. Рис. 2 показывает вариации H-компоненты поля в вечерние (PIN) и утренние (HAN) часы на широтах ~ 58-61° и в дневные (KTN) на широте ~70°. Интервал затухания Рс5 в 10-11 MLT отмечен темным прямоугольником. Из рис. 2 видно, что период ослабления Рс5 сопровождался усилением восточной и западной электроструй в вечернем и утреннем секторах MLT, соответственно, а также усилением интенсивности западной электроструи и риометрического поглощения в дневные часы. Скорее всего, затухание Рс5 в TIX и
634
СОЛОВЬЕВ и др.
31.X.2003 г.
Рис. 2
CHD было связано с усилением DP2 токовой системы.
Срыв модуляции (падение амплитуды ОНЧ-из-лучения до фонового уровня) и усиления риомет-рического поглощения в 02.30, 03.05, 05.40 UT соответствуют моментам резкого усиления геомагнитных пульсаций.
Рассмотрим взаимосвязь Рс5 и модуляции ОНЧ-излучения и риометрического поглощения более подробно в периоды временных интервалов 10.30-13.30 UT (I интервал) и 21-24 UT (II интервал), когда Рс5 имели более регулярный характер. На рис. 3 приведены отфильтрованные вариации плотности солнечного ветра, ОНЧ-излучения на частоте 1.6 кГц и H (полужирная линия) и D (тонкая) компонент геомагнитных пульсаций в разных временных секторах для I интервала. Периоды геомагнитных пульсаций и ОНЧ-вариаций совпадают и равны ~350 с. Примерно с таким же периодом изменяется и плотность плазмы. Как на рис. 1, так и на рис. 3 обращает на себя внимание, что максимум вариаций ОНЧ-излу-чений совпадает с максимумом геомагнитных пульсаций на станции, расположенной на противоположной стороне Земли (ст. GIL). На рис. 4, представляющем вариации H- и D-компонент геомагнитных пульсаций на широтной цепочке станций CANOPUS, видно, что максимум амплитуды
пульсаций действительно наблюдался на ст. GIL (Ф = 66.9°). На более южной станции ISL (Ф = = 64.4°) период Рс5 уменьшается в два раза. Кроме того, в широтном профиле наблюдается второй максимум на широте 60.7° (ст. PIN), причем вариации ^-компоненты находятся в противофа-зе с вариациями этой компоненты на ст. ISL.
Комплексные данные для второго интервала (21-24 UT) иллюстрирует рис. 5. В течение всего интервала синхронно наблюдались пульсации риометрического поглощения с амплитудой до 2 дБ и геомагнитные пульсации Рс5 с периодом ~200 с. Модуляция ОНЧ-излучения была слабой, но моменты усиления пульсаций Рс5 сопровождались глубокими ослаблениями амплитуды в ОНЧ-из-лучении (21.10, ~22.00, 22.17, 23.12 UT). На рис. 6 приведен спектр мощности геомагнитных пульсаций, риометрического поглощения и ОНЧ-излу-чения для второго интервала. Виден общий максимум в диапазоне частот 4-5 мГц (200-250 с).
30 октября 2003 г. В этот день ОНЧ-излучения наблюдались, в основном, в первую половину суток по мировому времени. В начале суток в 00-03 UT (09-12 LT) излучения были сильно промодулиро-ваны, причем модуляция, как и 31.X, носила пич-ковый характер. Далее всплеск ОНЧ-излучения не промодулирован, за исключением падений амплитуды до фонового уровня в 03.02, 03.45, 08.00 и 10.35 UT. Фаза окончания всплеска в 10.40-15.00 UT опять сопровождалась модуляцией ОНЧ-излучения, хотя и существенно меньшей глубины по сравнению с началом суток. В интервале 00-03 UT наблюдались геомагнитные пульсации в глобальном масштабе, но вариации ОНЧ-излучения, как и в случае 31.X в большей степени соответствовали изменениям амплитуды Рс5 в вечернем секторе (ст. GIL). В полной мере это относится и ко второму интервалу модуляции ОНЧ-излучения (10.30-15.00 UT). Характер пульсаций Рс5 и модуляции ОНЧ-излучений для интервала 10.30-13.30 UT приведен на рис. 7. Максимальная амплитуда геомагнитных пульсаций, также, как и 31.X, наблюдалась на ст. GIL. Но в отличие от 31.X (I интервал) интенсивные Рс5 были зарегистрированы только в утреннем секторе и в широтном ходе не наблюдался второй максимум пульсаций. Огибающие модулированного всплеска ОНЧ-излучения и геомагнитных пульсаций имели один и тот же максимум вблизи 12 UT. Отмеченные периоды ослаблений амплитуды ОНЧ-излучений также совпадают с особенностями в геомагнитных пульсациях - усилением амплитуды пульсаций. Такой характер ослабления ОНЧ-излучения обычно свойственен проявлению в их амплитуде иррегулярных пульсаций Pi2 [5]. При этом часть указанных усилений пульсаций отмечалась на долготе станции наблюдения ОНЧ-излучений, а часть - опять же на противоположной стороне Земли (ст. DAW, TRO). В кон-
31.Х
2 2 2
* I 0
В -2 * 200
АСЕ (смешение 25 мин)
^ и
0
X °-200 «
н о
О *
ч
о
н «
0 0 2
ей
Н «
О «
О
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.