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

ДЕМИНОВ М.Г., ДЕМИНОВА Г.Ф. — 2015 г.

На основе анализа данных критической частоты F2-слоя foF 2 станций Слау и Чилтон за 1954–2013 гг. установлена связь индексов солнечной и геомагнитной активности для медианы foF2 за месяц со средними значениями этих индексов. Получено, что нет систематической разницы между индексом солнечной активности для медианы foF2 и средними за 81 день или 1 год значениями индекса этой активности. Случаи, когда медиана foF2 соответствует высокой геомагнитной активности, встречаются примерно в 3–4 раза реже случаев наблюдения такой высокой активности. Поэтому в среднем геомагнитная активность, которая соответствует медиане foF2, меньше среднего за месяц значения этой активности, и эта разница увеличивается с ростом геомагнитной активности. Характеры связей индексов солнечной и геомагнитной активностей для медиан foF2 со средними значениями этих индексов почти совпадают для периодов относительно высокой (1954–1995 гг.) и низкой (1996–2013 гг.) солнечной и геомагнитной активности.

ГУСЕВА С.А., ФАТЬЯНОВ М.П., ШРАМКО А.Д. — 2015 г.

На основе предложенной методики по данным коронографа LАSСО C2 космической обсерватории SOHO и K-коронометра Mark-IV обсерватории Мауна-Лоа составлены два каталога синоптических карт корональных лучей для разных высот (1.5–5 ) за 23 и 24-й циклы солнечной активности (1996–2013 гг.). Построенные синоптические карты корональных лучей представляют собой развернутое по гелиографической долготе изображение сферических срезов трехмерной конфигурации нейтрального гелиосферного слоя. По полученным картам проведено исследование эволюции различных пространственных параметров гелиосферного слоя в исследуемый период.

БРИЧЁВА С.С., ДЕМИНА И.М. — 2015 г.

В работе получены статистические и корреляционные характеристики прогноза вековой вариации (SV) главного магнитного поля Земли (ГМПЗ) для территории России и прилегающих акваторий в сравнении с другими регионами земного шара. Получено, что пространственная структура прогноза SV наилучшим образом коррелирует с SV предшествующей эпохи. С наибольшей ошибкой прогнозируется SV для территории России и приэкваториальной области в восточном полушарии. Для обеих областей характерно присутствие в пространственной структуре изменяющихся во времени аномалий SV небольшого размера. Наличие крупной аномалии, такой как Бразильская, влияет на уровень ошибки прогноза среднего значения и относительного среднеквадратического отклонения. Абсолютные значения ошибки прогноза в этом случае получены сравнимыми по величине со значениями, полученными для других областей. Пространственная структурированность ошибки прогноза SV говорит об интегральном характере аномалий SV и независимом изменении параметров течений разного масштаба в жидком ядре, их определяющих. При использовании для прогноза SV методов экстраполяции коэффициентов увеличение его точности возможно только за счет корректировки коэффициентов прогноза с интервалом не более 2 лет на основе данных магнитных обсерваторий и пунктов векового хода.

ВОРОБЬЕВ В.Г., РОЛДУГИН В.К., ЯГОДКИНА О.И. — 2015 г.

Исследованы оптические характеристики крупномасштабных волн диффузного свечения (КВС), наблюдаемых камерами всего неба на Кольском п-ове 28 декабря 2010 г. Проанализированы условия в межпланетной среде и характеристики геомагнитной активности до начала КВС и в период их регистрации. Показано, что генерация волн свечения могла быть инициирована резким кратковременным 20 мин импульсом динамического давления солнечного ветра, а их существование в течение 2-х часов поддерживалось электрическим полем стационарной магнитосферной конвекции, установившейся под влиянием большой, слабо изменяющейся отрицательной Bz компоненты ММП величиной 12 нТл. Высота свечения волн, определенная триангуляционным методом, составляла 120 ± 10 км. Амплитуда волн изменялась в интервале от 100 до 300 км, а средняя длина волны составляла 250 км. Волны свечения перемещались в западном направлении со средней фазовой скоростью 0.7 км/с. Пролет спутника DMSP F16 вдоль “языка” свечения показал, что волна свечения располагалась в области исключительно ионных (протонных) высыпаний, средняя энергия которых составляла 18 кэВ. Внутри области диффузного свечения в период регистрации КВС непрерывно наблюдались лучистые структуры, перемещающиеся в западном направлении со средней скоростью 2 км/с, что соответствует направленному на север электрическому полю 100 мВ/м.

ГРИБ С.А., ЛЕОРА С.Н. — 2015 г.

Рассматриваются часто наблюдаемые в потоке солнечного ветра плазменные структуры с постоянным полным давлением типа магнитных дыр. Изучается взаимодействие линейной магнитной дыры с фронтом головной или носовой ударной волны перед магнитосферой Земли, описывается возникновение быстрой ударной волны в магнитослое и смещение фронта головной волны в направлении магнитосферы Земли. Магнитная дыра в рамках МГД теории рассматривается как плазменная неоднородность, ограниченная двумя тангенциальными разрывами: передней и задней границами. На основе МГД теории нелинейных взаимодействий разрывных структур солнечного ветра с магнитной дырой показано возникновение новых автомодельных и МГД ударных волн внутри магнитной дыры. Полученные в работе результаты, свидетельствующие об изменении конфигурации магнитной дыры и смещении фронта головной ударной волны из-за возмущения со стороны солнечного ветра, во многом качественно подтверждаются наблюдениями, проведёнными ранее с помощью космических аппаратов Cluster и ACE.

2015

БЕЛЯЕВ А.Н., МОИСЕЕНКО К.Б., НИКОЛАЙШВИЛИ С.Ш., ПОЛУАРШИНОВ М.А. — 2015 г.

Для планирования и интерпретации результатов экспериментов по определению характеристик атмосферных ВГВ с помощью ИК-фотоприемников космического базирования необходимо понимание эффектов, сопровождающих прохождение ВГВ через атмосферные эмиссионные слои. С этой целью в данной работе решены две модельные задачи. 1. В рамках мезомасштабной гидродинамической модели атмосферы получены величины волновых возмущений ночной эмиссии в атмосферной полосе O2 (0–0), созданные мгновенным тропосферным точечным тепловым источником. 2. На основе зонально-осредненной глобальной циркуляционной модели средней атмосферы рассчитано широтно-сезонное распределение величины нелинейной добавки к значению фоновой зенитной яркости этой же эмиссии.

СМОЛИН С.В. — 2015 г.

Предложена математическая модель питч-угловой диффузии в магнитосфере, которая позволяет теоретически рассчитывать плотность фазового пространства (или питч-угловое распределение) заряженных частиц в зависимости от массы частицы, ее энергии, параметра Мак-Илвейна, величины магнитного местного времени, начального перпендикулярного значения показателя питч-углового распределения частиц 0, переменного параметра k, определяющего время взаимодействия волна – частица, и Kp-индекса геомагнитной активности. Модель описывает все четыре основных типа питч-угловых распределений вместе с их вариациями и одновременно учитывает такие возможные физические механизмы образования питч-угловых распределений типа “бабочка” как взаимодействие волна – частица, инжекция и дрейф частиц, расщепление дрейфовых оболочек электрического поля. На конкретных примерах эволюции питч-угловых распределений во время магнитной бури 1–7 мая 1998 г. в течение ее последних 68 ч продемонстрированы потенциальные возможности предлагаемой модели питч-угловой диффузии в магнитосфере Земли. Количественно модель тестируется сравнением расчетных потоков протонов с измерениями КА Polar/MICS во время магнитной бури 21–22 октября 1999 г. Получено хорошее согласие расчетного питч-углового распределения и экспериментальных данных.

БЕССАРАБ Ф.С., КАРПОВ И.В., РАДИЕВСКИЙ А.В. — 2015 г.

В работе предлагаются аналитические выражения для аппроксимации измеренных статистических характеристик параметров F 2-слоя. Рассмотрены различные случайные физические факторы, имеющие аддитивный или мультипликативный характер воздействия на изменение электронной концентрации. Для каждого из этих типов воздействия предложены предельные законы распределения электронной концентрации. Из этих законов получена плотность распределения для критической частоты foF 2.

СТАРЧЕНКО С.В. — 2015 г.

Впервые получены оценки усредненные по широте и долготе радиальные производные вихревого магнитного поля, скрытого непосредственно под поверхностью ядра Земли, на основе современных определений электропроводности и систематических наблюдений эволюции геомагнитного диполя, а также законов Фарадея и Ома. Это позволяет сформулировать простейшую “почти дипольную” модель вихревого поля под поверхностью ядра и оценить характерный масштаб измерений поля, определяющий глубину области адекватности в предлагаемой простейшей модели. По такой оценке пространственный размер поля (около 60 км) на порядок меньше типичного размера, следующего из экстраполяции наблюдаемого поля к границе мантия–ядро. Это хорошо согласуется с современной теорией гидромагнитных динамо планет, позволяя, исходя из известных законов подобия и наблюдений, уточнить типичную величину магнитного поля, скорости и удельной мощности конвекции вместе с другими параметрами геодинамо. Предлагаемый новый подход по определению поверхностных характеристик скрытого в недрах физического объекта вихревого магнитного поля по наблюдаемой эволюции потенциального поля может быть использован как для астрофизических, так и для технических объектов с недоступной токовой системой.

ДУДКИН Ф.Л., КОРЕПАНОВ В.Е., ПРОНЕНКО В.А. — 2015 г.

Возможные последствия техногенного воздействия на ионосферу, при сохраняющейся тенденции к его устойчивому росту, в настоящее время не известны. Поэтому весьма важной и актуальной задачей является проведение статистически достоверных исследований, связанных с изучением вариаций ионосферных параметров из-за влияния мощных техногенных факторов, прежде всего, за счет значительного увеличения производства электромагнитной энергии. В данной работе обсуждаются новые результаты наблюдений электромагнитного поля в ионосфере на основной частоте 50(60) Гц и ее гармониках на спутниках СИЧ-1М (2004 г.) и ЧИБИС-М (2012–2014 гг.). Представлено пространственное распределение наблюдаемых явлений и их связь с возможными наземными источниками – мощными линиями электропередач. Сделан вывод, что при организации регулярного мониторинга полей техногенного происхождения можно вести постоянный контроль потребления энергии как в локальном (в пределах одной страны или даже одного мощного потребителя), так и в глобальном масштабах.

ГАЛАХОВ А.А., КИРИЛЛОВ В.И., ПЧЕЛКИН В.В. — 2015 г.

По данным, полученным на аппаратуре высокоширотной обсерватории “Ловозеро”, построены амплитудно-частотные характеристики атмосфериков во время солнечного затмения 20 марта 2015 г. Показано, что во время затмения не наблюдается изменений спектров атмосфериков, выходящих за пределы естественной девиации.

ЯГОВА Н.В. — 2015 г.

Проанализирована зависимость наклона спектра длиннопериодных высокоширотных геомагнитных флуктуаций диапазона Pc5/Pi3 (1–5 мГц) для различных интервалов местного магнитного времени от параметров межпланетного магнитного поля и плазмы перед ударной волной и в магнитослое. Показано, что в отличие от спектральной плотности мощности, для которой когерентные на масштабах 103 км вариации определяются зависимостью от параметров плазмы перед ударной волной, когерентные вариации спектрального наклона определяются процессами в магнитослое. Выявлена связь наклона спектра на геомагнитных широтах > 73° с параметрами колебаний магнитного поля в магнитослое. Таким образом, спектральный наклон высокоширотных возмущений диапазона 1–5 мГц является отражением процессов в магнитослое, удаленных от подсолнечной точки, и не может быть предсказан только на основе анализа параметров межпланетной среды перед ударной волной.

2015

БУДНЕВ Н.М., БУЗИН В.Б., ЗУРБАНОВ В.Л., КИКТЕНКО Е.О., КОРОТАЕВ С.М., МАЧИНИН В.А., МИРГАЗОВ Р.Р., ПАНФИЛОВ А.И., СЕРДЮК В.О., ШНЕЕР В.С. — 2015 г.

В течение 2003–2010 гг. в районе Байкальской глубоководной нейтринной обсерватории проводился мониторинг вертикальной компоненты электрического поля на базе поверхность – дно, позволивший получать информацию о внутренних и внешних источниках поля. Однако недостаточная точность и надежность измерительной установки сдерживала прогресс в интерпретации измерений. Для преодоления этих ограничений была разработана новая установка, впервые обеспечившая контроль собственных потенциалов электродов. Установка начала работу в окончательной конфигурации в 2013 г. Анализ результатов серии измерений 2013/2014 гг., с одной стороны, подтвердил ранее сделанные выводы о природе вариаций вертикальной компоненты электрического поля, с другой, – ставит новые вопросы. Выполнено сопоставление поля, индуцированного течениями, с прямыми измерениями скорости. Подтвержден вывод о корреляции долгопериодных вариаций тока на гидросферном участке глобальной электрической цепи с вариациями солнечной активности, но обнаруженное большое запаздывание этой корреляции нуждается в объяснении. Обнаружена нелокальная реакция собственных потенциалов электродов на землетрясение с опережением до 12-ти суток.

ПИЛИПЕНКО В.А., РОМАНОВА Н.В., СТЕПАНОВА М.В. — 2015 г.

В серии недавних работ [Шестопалов и др., 2011а, б, 2013] сообщалось об обнаружении аномального геомагнитного возмущения, наблюдаемого за трое суток до мощнейшего землетрясения, произошедшего в Чили 27 февраля 2010 г. Проведенный в настоящей работе подробный анализ данных магнитных станций, фотометров и риометров в Канаде, в Чили и в Антарктиде однозначно показал, что якобы аномальное возмущение геомагнитного поля никак не связано с сейсмической активностью и вызвано стандартной изолированной суббурей.

БОНДАРЬ Т.Н., БРЕХОВ О.М., ЦВЕТКОВ Ю.П., ЦВЕТКОВА Н.М. — 2015 г.

Рассмотрены результаты аэростатных градиентных магнитных съемок в стратосфере на длинномерной (6 км) вертикально ориентированной измерительной базе для изучения магнитного поля, создаваемого глубинными источниками. Проведен анализ погрешностей современных аналитических моделей геомагнитного поля. Дано описание прибора, предназначенного для измерения вертикальных градиентов геомагнитного поля на борту аэростата в дрейфе. Анализируются данные аэростатных градиентных магнитных съемок, выполненных на высотах около 30 км. Рассмотрена новая методика выделения магнитных аномалий из съемок по протяженным профилям. Показано, что на измерительной базе длиной 6 км надежно измеряются градиенты магнитных источников, расположенных вблизи подошвы земной коры. Обоснован независимый новый метод определения ошибок глобальных аналитических моделей нормального магнитного поля Земли (МПЗ), используемых при выделении магнитных аномалий из съемок по протяженным маршрутам. Изучена причина неудовлетворительных результатов предпринимаемых ранее пересчетов магнитного поля вверх от земной поверхности, объясняемая дефектами используемых наземных данных. Показано, что модель МПЗ EMM/720 неудовлетворительно представляет аномальное МПЗ на высоте 30 км. Сделан вывод, что аэростатные градиентные магнитные съемки имеют важнейшее значение в изучении и моделировании структуры аномального магнитного поля в околоземном пространстве. Модель постоянного МПЗ, развитую до 720 сферических гармоник, следует строить по спутниковым и аэростатным градиентным магнитным данным.

АНТОНОВА Е.Е., ВОРОБЬЕВ В.Г., ЯГОДКИНА О.И. — 2015 г.

Данные спутников DMSP F 6 и F 7 использованы для изучения особенностей планетарного распределения ионных высыпаний. Характеристики ионов определялись внутри границ различных типов авроральных вторжений, которые в соответствии с выводами работы Старков и др. [2002] были разбиты на зону структурированных высыпаний аврорального овала (АОР) и зоны диффузных высыпаний DAZ и SDP к экватору и к полюсу от АОР соответственно. Для ионных высыпаний, как и для электронных, не было обнаружено зависимости средних энергий и потоков энергии высыпающихся частиц от величины Dst индекса. В области диффузных высыпаний экваториальнее овала (DAZ) энергии ионов имеют хорошо выраженный максимум в секторе 15:00–18:00 MLT. Величина средней энергии в максимуме растет по мере увеличения магнитной активности и составляет 12 кэВ при AL = –200 нТл и 18 кэВ при AL = –1000 нТл. В области структурированных высыпаний (АОР) наблюдается минимум средней энергии ионов в утреннем секторе 06:00–09:00 MLT. Потоки энергии ионов (Fi) максимальны в ночные часы MLT. В области мягких диффузных высыпаний (SDP) к полюсу от АОР, наибольшие потоки энергии ионов наблюдаются в дневном секторе, в то время как в ночные часы величина Fi незначительна. Потоки энергии ионов в области SDP антикоррелируют с их средними энергиями. Создана модель ионных высыпаний, которая позволяет получить планетарное распределение средних энергий и потоков энергии ионов в зависимости от уровня магнитной активности, выраженной величинами AL и Dst индексов. Сопоставление с моделью электронных высыпаний показывает, что планетарная мощность ионных высыпаний при низком уровне магнитной активности (|AL| = 100 нТл) составляет 12 от мощности высыпания электронов и экспоненциально уменьшается до 4 при |AL| > 1000 нТл. Модель ионных высыпаний использована для расчета давления плазмы на высотах ионосферы. С использованием моделей электронных и ионных высыпаний рассчитано планетарное распределение интегральной проводимости ионосферы в зависимости от уровня магнитной активности.

ВОЕЙКОВ С.В., ЗАХАРОВ В.И., КУНИЦЫН В.Е., ЯСЮКЕВИЧ Ю.В. — 2015 г.

Рассмотрены результаты детектирования ионосферных возмущений, полученные различными методами при анализе данных GPS-наблюдений во время землетрясения в Японии 11.03.2011 г. Показано, что различные методы анализа и примененные в работе технологии обработки данных дают в целом сходные результаты и позволяют говорить о весьма сложной “морфологии” отклика ионосферы на рассмотренное событие. Выделены три типа волновых возмущений, проявляющихся в ионосфере как реакция на землетрясение: медленные гравитационные волны, акустико-гравитационные колебания и быстрые возмущения, соответствующие волнам Рэлея. Такой анализ волновых явлений и сравнение результатов различных методик проведены впервые.

ГРИБОВ С.К., ПИЛИПЕНКО О.В., ТРУБИХИН В.М. — 2015 г.

тыс. лет. Этому интервалу аномального поведения намагниченности по возрасту соответствует экскурс Бива-III. м интервале 425–375 тыс. лет. Комплексом методов магнетизма горных пород определены состав, доменная структура и концентрация зерен ферромагнитной фракции, присутствующей в изучаемых породах. Исследованы направления и надежность выделенных направлений естественной остаточной намагниченности. В финальной части нижнего неоплейстоцена выделен горизонт аномального поведения намагниченности, возраст которого можно оценить как 395 375 тыс. лет. Такое поведение намагниченности ранее уже встречалось в кровле трансгрессивных отложений урунджикского горизонта разреза Караджа (11 изотопно-кислородная стадия), и было отнесено по возрасту к 400 375 тыс. лет. Этому интервалу аномального поведения намагниченности по возрасту соответствует экскурс Бива-III.