научный журнал по геофизике Геомагнетизм и аэрономия ISSN: 0016-7940

БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ Д.В., РОГОВ Д.Д., УЛИХ Т. — 2013 г.

Оценено изменение радиуса корреляции ионосферы во время магнитосферной суббури 14.02.2011 г., который на средних широтах принято считать равным 500 км. Для анализа использованы данные вертикального зондирования (ВЗ) обсерваторий Санкт-Петербург и Соданкюля, Финляндия, а также данные наклонного зондирования (НЗ) на радиотрассе Соданкюля–Санкт-Петербург длиной 790 км. Особенность эксперимента состояла в том, что в приемном пункте трассы НЗ Санкт-Петербурге синхронно принимались сигналы передатчика ВЗ обс. Соданкюля. Точка отражения трассы НЗ расположена на расстоянии 400 км от точки отражения ВЗ. Сопоставлены ионограммы, характерные для точек отражения сигналов ВЗ и НЗ в ионосфере, отстоящих друг от друга на расстояние несколько меньшее, чем радиус корреляции ионосферы 500 км, и данные ионозондов ВЗ Соданкюля и Санкт-Петербург. Показано, что горизонтальный радиус корреляции в 400 км во время магнитного возмущения может рассматриваться как приемлемый только на трех этапах возмущения. Это – начальная фаза, когда еще не началась перестройка ионосферы, взрывная фаза (максимум возмущения), когда отражающим слоем в ионосфере является только спорадический слой Es, и фаза восстановления, когда возмущение уже заканчивается, и ионосфера возвращается к исходному невозмущенному состоянию. На других этапах возмущения радиус корреляции, если он существует, значительно меньше, чем 400 км.

ВЛАСОВ В.И. — 2013 г.

Обсуждаются более медленные, чем межпланетные мерцания, флуктуации интенсивности космических радиоисточников, наблюдаемые при радиоастрономических исследованиях солнечного ветра. Показано, что в дневное время (в среднем от 8 до 16 ч) эти вариации имеют не ионосферное происхождение, а вызваны крупномасштабными возмущениями в солнечном ветре. Делается вывод о реальной возможности привлечения таких вариаций для радиоастрономических исследований околосолнечной межпланетной среды и для прогнозирования космической погоды.

КАПУСТИНА О.В., МИХАЙЛОВА Г.А., СМИРНОВ С.Э. — 2013 г.

Исследованы эффекты геомагнитных бурь 8 и 10 ноября 2004 г. в вариациях напряженности и спектров мощности электрического поля в приземной атмосфере на Камчатке в комплексе с одновременно наблюдаемыми метеорологическими и геофизическими явлениями. Показано, что последовательность сильных солнечных вспышек вызвала аномальное повышение температуры и влажности воздуха. Это привело к возбуждению аномально сильных грозовых процессов в атмосфере во время бури 8 ноября и не позволило на этом фоне выделить эффекты, связанные с космическими лучами. Во время бури 10 ноября на фоне слабых вариаций метеорологических величин обнаружено возрастание напряженности и интенсивности спектров мощности электрического поля накануне бури 10 ноября с последующим ослаблением этих величин в день бури. Предположено, что эти эффекты связаны с действием космических лучей на токи глобальной электрической цепи. Показано, что в спектре мощности электрического поля влияние Форбуш- эффекта ГКЛ проявляется также в усилении компоненты с периодом T 48 ч, а в вариациях влажности – в усилении компоненты с T 24 ч. Показано отсутствие причинно-следственных связей между вариациями напряженности электрического поля и горизонтальной компонентой геомагнитного поля как в условиях “хорошей погоды”, так и во время бури 10 ноября. Обнаружен отрицательный суточный перепад атмосферного давления на второй день после геомагнитных бурь 8 и 10 ноября.

КАБАНОВ В.В., ШАРАФУТДИНОВ В.М. — 2013 г.

Получены оценки и произведен анализ соотношения спектральных плотностей дальних атмосфериков в частотных диапазонах 8–12; 12–20; 20–30 и 30–40 кГц на разнесенных на 250–300 км станциях сейсмоэлектромагнитного мониторинга в период подготовки трех землетрясений с магнитудой 5–6.2. Показано, что для верхних частот диапазона наблюдается устойчивое снижение соотношений спектральных плотностей для пары ближняя и дальняя станции за несколько суток (до 2–3-х недель) до землетрясения, а за несколько часов до толчка происходит быстрый подъем данного соотношения, что может быть соответственно признаком краткосрочного и оперативного предвестников землетрясения.

ПЕРЕВАЛОВА Н.П., ПОГОРЕЛЬЦЕВ А.И., ПОЛЯКОВА А.С. — 2013 г.

С использованием численной модели для расчета вертикальной структуры акустико-гравитационных волн (АГВ) в неизотермической атмосфере при наличии зависящего от высоты фонового ветра и учете молекулярной диссипации исследованы характеристики АГВ различных масштабов (длины волн 100–1200 км, периоды 10–50 мин) в различных геофизических условиях. Установлено, что все рассматривавшиеся АГВ эффективно достигают высот термосферы. Характер высотного профиля амплитуды зависит от масштабов АГВ. Сезонные и широтные различия высотной структуры АГВ обусловлены фоновым ветром и температурой. Сильный ветер в термосфере вызывает быстрое затухание среднемасштабных АГВ, распространяющихся по ветру. Волны с большими периодами менее подвержены диссипации в термосфере и могут проникать на большие высоты. Изменение уровня геомагнитной активности влияет на высотное распределение фонового ветра в высоких широтах, что приводит к изменению высотной структуры АГВ.

БОГДАНОВ В.В., МАНДРИКОВА О.В., СОЛОВЬЕВ И.С. — 2013 г.

В периоды повышенной геомагнитной активности в данных магнитного поля Земли наблюдаются вариации разных диапазонов частотных спектров и периодов. Формирующиеся локальные структуры определяются возмущенностью поля и несут информацию об интенсивности и характере развития магнитной бури. В статье для изучения временных особенностей вариаций магнитного поля на примере Н-компоненты предложены численные решения и алгоритмы, основанные на вейвлет-преобразовании, которые позволяют в автоматическом режиме выделять периоды повышенной геомагнитной активности, идентифицировать структуры, формирующие данный процесс, и выполнить их анализ. Выделенные составляющие, характеризующие возмущения, дают возможность оценить изменения энергетических характеристик поля. Анализ построенных вейвлет-образов позволяет проследить динамику изменений Н-компоненты как накануне магнитной бури, так и во время ее развития.

ДЕМИНА И.М., ПТИЦЫНА Н.Г., ТЯСТО М.И., ХРАПОВ Б.А. — 2013 г.

Геомагнитное поле измерялось на Северо-Западе России в различное время и различных точках на протяжении сотен лет. В этой статье представлены многочисленные измерения склонения в Санкт-Петербурге, а также в районе Финского залива в полосе от 25° до 30°30 E и от 59° до 61° N, первые из которых датируются 1630–1650 гг. Данные взяты из архивов Санкт-Петербургской магнитной обсерватории (СПбФ ИЗМИРАН), а также обнаружены в разных исторических источниках. Данные измерений склонения магнитного поля Земли в Санкт-Петербурге с 1726 г. были проанализированы и откорректированы, чтобы получить наиболее однородный и полный ряд значений. Воссозданный длинный ряд измерений склонения в Петербурге мы сравнили с исторической моделью GUFM1, позволяющей вычислять значения всех элементов главного поля, начиная с 1590 г. в любой точке земного шара. Сравнение выявило расхождение между модельными и наблюдаемыми значениями, которое наш анализ позволил трактовать как наличие локальных особенностей векового хода в Санкт-Петербургском регионе. Введение поправки к вековому ходу, осредненной по всей рассматриваемой площади, заметно приближает модель к измеренным значениям.

КРЮЧКОВ Е.И., ФЕДОРЕНКО А.К. — 2013 г.

На основе анализа данных измерений на спутнике Dynamics Explorer 2 исследована связь направлений движения полярных акустико-гравитационных волн с ветром на высотах 250–350 км. Представлена методика, позволяющая по одноточечным измерениям разных параметров нейтральной атмосферы определить направление движения этих волн относительно вектора скорости спутника. Установлено, что наблюдаемые над полярными шапками акустико-гравитационные волны систематически распространяются против ветра, что свидетельствует в пользу их пространственной ветровой фильтрации. В полярных областях волны в основном распространяются в двух направлениях: к магнитному полудню и в направлении к 15–16 ч магнитного местного времени. Над северной полярной шапкой заметна тенденция движения волн против часовой стрелки, над южной полярной шапкой – по часовой стрелке.

ИЖОВКИНА Н.И. — 2013 г.

Вихревая структура придает дополнительную устойчивость плазменным неоднородностям, вытянутым вдоль силовых линий магнитного поля. Плазменные неоднородности с размерами несколько десятков километров регистрируются в верхней ионосфере с помощью аппаратуры на ракетах и спутниках. Регистрируемый масштаб неоднородностей определяется пространственно-временным разрешением аппаратуры. В экспериментах с бариевыми облаками и струями в ионосфере наблюдались неоднородные структуры при расслоении плазменной неоднородности на страты с характерными размерами страт поперек геомагнитного поля метры–десятки метров. В работе показано, что в неустойчивой плазме возможна генерация плазменных вихрей при нарушении квазинейтральности плазмы. Появление собственного магнитного поля вихря вызовет локальные возмущения геомагнитного поля. В неоднородной плазме с неустойчивым электронным компонентом возможны взаимодействия между плазменными вихрями. Такие взаимодействия связаны с трансформацией фазового объема свободных электростатических колебаний в пространстве частота – волновой вектор.

ДУБРОВ М.Н., СМИРНОВ В.М. — 2013 г.

Приведены результаты оригинальных экспериментов, выполненных наземным геофизическим лазерным интерферометром и спутниковым ионосферным профилометром на основе навигационной системы GPS. Зарегистрировано синхронное возрастание деформаций земной поверхности, вариаций атмосферного давления и уровня пространственно-временных модификаций электронной концентрации в слое F2 ионосферы с характерными пространственными масштабами 102 103 км и периодами 102 103 с. Проанализирована связь обнаруженных явлений с сейсмической активностью Земли.

АРТАМОНОВА И.В., ВЕРЕТЕНЕНКО С.В. — 2013 г.

Проведено исследование влияния вариаций солнечных и галактических космических лучей на длительность элементарных синоптических процессов (ЭСП) в атлантико-европейском секторе северного полушария. Обнаружено, что всплески солнечных космических лучей (СКЛ) приводят к увеличению длительности ЭСП, относящихся к западной и меридиональной формам атмосферной циркуляции. Форбуш-понижения галактических космических лучей (ГКЛ) сопровождаются увеличением длительности ЭСП, относящихся к меридиональной форме атмосферной циркуляции и уменьшением длительности ЭСП, относящихся к западной и восточной формам. Сделано предположение, что наблюдаемые изменения длительности ЭСП обусловлены влиянием короткопериодных вариаций космических лучей на интенсивность циклонических процессов в умеренных и высоких широтах, а именно: с регенерацией циклонов у юго-восточного побережья Гренландии после всплесков СКЛ и развитием блокирующих антициклонов над северо-востоком Атлантики, Европой и Скандинавией в ходе форбуш-понижений ГКЛ.

КОНЕЦКАЯ Е.В., ТИНИН М.В. — 2013 г.

В высокоточных измерениях с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) необходимо учитывать ошибки высоких порядков. Ионосферная ошибка второго порядка, связанная с геомагнитным полем, приближенно пропорциональна полному электронному содержанию. Поэтому ее можно учесть, модифицируя коэффициенты в “свободной от ионосферы” комбинации ГНСС измерений на двух частотах. В работе проверены приближения, лежащие в основе такой модификации. Показаны допустимость этих приближений и слабая зависимость результатов от точности априори заданных параметров ионосферного слоя, используемых при расчете коэффициентов модифицированной двухчастотной формулы. Изучено также влияние выбора модели магнитного поля Земли на ионосферную ошибку второго порядка.

БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ Д.В. — 2013 г.

Исследован результат воздействия магнитосферных бурь и суббурь на ионосферу – так называемый главный эффект. Он проявляется в том, что критическая частота и высота F-области во время возмущения изменяются следующим специфическим образом. Сначала происходит рост критической частоты перед активной фазой бури/суббури, затем ее спад во время активной фазы и снова рост после активной фазы. Высота F-области, наоборот, возрастает во время активной фазы и уменьшается после ее окончания. Предложен подход для краткосрочного прогнозирования (2–3 ч) развития бурь/суббурь как главных элементов возмущенной космической погоды.

БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ Д.В. — 2013 г.

Проанализированы проявления так называемого главного эффекта в ионосфере во время геомагнитных бурь/суббурь в характере распространения декаметровых радиоволн. На КВ-радиотрассах главный эффект обнаруживает себя в виде изменений амплитуды сигнала и диапазона рабочих частот МНЧ–ННЧ аналогично критической частоте слоя F2 ионосферы. А именно, происходит рост указанных параметров перед активной фазой возмущения, их уменьшение во время активной фазы и снова рост после активной фазы. На трассах во время бурь/суббурь также рассмотрено распространение вне дуги большого круга, смена механизмов распространения, поведение КВ-радиошумов. Приводятся соображения о возможности прогнозирования начала развития бурь/суббрь.

СМИРНОВ С.Э. — 2013 г.

Рассмотрены суточные вариации напряженности электрического поля, электропроводности и температуры в приземной атмосфере в условиях “хорошей погоды” в обс. “Паратунка” (Камчатка). Показано, что утренний максимум суточного хода электрического поля обусловлен конвекцией воздуха в приземном слое. В качестве меры конвективного потока воздуха выбрана разность температур атмосферы у поверхности земли и на высоте 25 м. Получена высокая корреляция значений разности температур на этих высотах с суточным ходом напряженности электрического поля.

ВОДЯННИКОВ В.В., ГОРДИЕНКО Г.И., ЛИТВИНОВ Ю.Г., ЯКОВЕЦ А.Ф. — 2013 г.

Проанализированы ночные высотные профили амплитуд крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений (КМ ПИВ), полученные по данным вертикального зондирования в Алма-Ате (76°55 E, 43°15 N) за период 2000–2007 гг. Высотные профили получены из временных вариаций электронной плотности Nh(t) на серии высот F-области ионосферы с высотным шагом 10 км. Всего было проведено 1166 ночных наблюдений, из которых 581 ночь характеризовалась волновой активностью. Для анализа были выбраны ночи с максимальной амплитудой вариаций Nh(t), превышающей 25%. Общее число таких ночей составило 63, при этом КМ ПИВ наблюдались как в магнитоспокойные, так и магнитоактивные периоды. Получены регрессионные соотношения между высотой максимума области F и высотой, которой соответствовала максимальная абсолютная амплитуда волны, а также между значениями максимальной амплитуды на высотном профиле и значением амплитуды вариаций NmF(t) в максимуме слоя.

ДАНИЛОВ А.А., КРЫМСКИЙ Г.Ф., МАКАРОВ Г.А. — 2013 г.

Исследуются суточная и полугодовая вариации геомагнитной активности. Установлено, что имеется внутримагнитосферный источник магнитной активности, зависящий от угла между плоскостями плазменного слоя хвоста магнитосферы и геомагнитного экватора. Показано, что суточная и полугодовая вариации магнитной активности создаются изменением величины этого угла.

ДАНИЛОВ А.А., КРЫМСКИЙ Г.Ф., МАКАРОВ Г.А. — 2013 г.

Построена модель конвекции плазмы в магнитосферном хвосте. Несмотря на сильные упрощения, положенные в ее основу, модель удовлетворительно описывает основные характеристики процесса. Рассчитаны физические параметры, характеризующие магнитосферный хвост, описаны конвекция силовых трубок в нем и процесс высыпания электронов. Модель объясняет полугодовую вариацию магнитной активности.

БОГОУТДИНОВ Ш.Р., ЗЕЛИНСКИЙ Н.Р., КЛЕЙМЕНОВА Н.Г., КОЗЫРЕВА О.В., МАЛЫШЕВА Л.М., СОЛОВЬЕВ А.А. — 2013 г.

Впервые выполнен анализ данных 1-секундных наблюдений геомагнитных пульсаций диапазона Рс3 на сети разнесенных по долготе приэкваториальных и низкоширотных обсерваторий ИНТЕРМАГНЕТ в начальную фазу умеренной магнитной бури (5–7 апреля 2010 г.). Полученные результаты сопоставлены с магнитными наблюдениями на среднеширотной обс. Chambon-la-Foret (CLF) и субавроральной обс. Kerguelen (PAF), а также с наблюдениями на 6-ти австралийских обсерваториях, расположенных на низких и средних широтах. Подробно исследовано два временных интервала: внезапное начало бури (SC) и начало большой глобальной суббури. В первом интервале максимальные амплитуды приэкваториальных пульсаций наблюдались в околополуденном секторе, а во втором – в околополуночном. Показано, что динамика спектральной структуры Рс3 пульсаций в рассмотренных событиях была различной, несмотря на то, что в обоих случаях в спектре Рс3 наблюдалось усиление волн в двух близких спектральных полосах: 20 30 мГц и 30 40 мГц. Рассмотренные Рс3 пульсации характеризовались очень маленькими волновыми азимутальными числами (0.5 и меньше). Обсуждаются возможные механизмы генерации наблюдаемых Рс3 пульсаций.

МАЗУР Н.Г., ПИЛИПЕНКО В.А., ФЕДОРОВ Е.Н. — 2013 г.

Баллонные возмущения в плазме конечного давления, находящейся в криволинейном магнитном поле, описываются системой зацепленных уравнений для альвеновской и медленной магнитозвуковой мод. В отличие от большинства предшествующих работ, посвященных локальному анализу устойчивости коротковолновых возмущений c помощью дисперсионного соотношения, в данной работе проводится глобальный анализ за пределами приближения ВКБ, но в рамках простой цилиндрической геометрии, когда силовые линии магнитного поля – окружности, кривизна которых постоянна. Несмотря на относительную простоту этой модели, она сохраняет все особенности, необходимые для образования баллонной моды: кривизну поля и неоднородное тепловое давление плазмы. Учет конечного размера возмущения в радиальном направлении приводит к повышению порога неустойчивости по сравнению с приближением ВКБ. Использованная в данной работе упрощенная модель позволила рассмотреть картину неустойчивых возмущений при произвольных значениях азимутального волнового числа kу. Неустойчивыми могут оказаться и азимутально крупномасштабные возмущения, хотя инкремент растет с уменьшением азимутального масштаба и достигает насыщения при масштабах порядка размера неоднородности давления.