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

ЖБАНКОВ Г.А., КАРПАЧЕВ А.Т., ТЕЛЕГИН В.А. — 2014 г.

Рассмотрены необычные сложные ионограммы ИСЗ “Интеркосмос-19”, на которых четыре диффузных облака характерной формы нанизаны как жемчужины на основной след отраженного сигнала. С помощью траекторных расчетов показано, что они связаны с четырьмя слоями неоднородностей, расположенных на высотах от hmF2 до высоты 900 км. Размеры неоднородностей составляют от нескольких километров до 100 км, а интенсивность Ne достигает 100%. Высоты неоднородных слоев увеличиваются к экватору вместе с подъемом слоя F2 и не связаны с силовыми линиями магнитного поля. Сложные ионограммы наблюдались на внешнем склоне и на вершине гребня экваториальной аномалии, и, вероятно, обусловлены процессами, происходящими в экваториальной ионосфере.

МЕДВЕДЕВА И.В., СЕМЕНОВ А.И., ШЕФОВ Н.Н. — 2014 г.

На основе данных многолетних наземных, ракетных и спутниковых исследований характеристик гидроксильного излучения верхней атмосферы получены сведения о долготных изменениях высоты ее излучающего слоя, колебательной температуры и интенсивности излучения различных колебательных уровней молекулы гидроксила ОН.

ЕРМОЛАЕВ Ю.И., ЛОДКИНА И.Г., НИКОЛАЕВА Н.С. — 2014 г.

В работе проверяется возможность аппроксимации главной фазы магнитных бурь (Dst –50 нТл), генерированных магнитными облаками (МС), линейной зависимостью от параметров солнечного ветра: интегрального электрического поля sumEy, динамического давления Pd, и уровня флуктуаций поля B. Результаты показывают, что главная фаза магнитной бури от МС лучше всего описывается моделью с индивидуальными значениями коэффициентов аппроксимации главной фазы: коэффициент корреляции 0.99 между измеренным и модельным значением Dst и среднеквадратичное отклонение 2.6 нТл. Версия модели с усредненными коэффициентами по всем МС-бурям намного хуже описывает главную фазу: коэффициент корреляции 0.65 и среднеквадратичное отклонение 21.7 нТл. Более точная версия модели главной фазы МС-бурь получена после внесения поправок, учитывающих предысторию развития начала главной фазы магнитной бури: коэффициент корреляции 0.83 и среднее квадратичное отклонение 15.6 нТл. На примере отдельных магнитных бурь от МС демонстрируются результаты предсказания Dst на главной фазе с использованием предложенной нами методики моделирования.

НАГОВИЦЫН Ю.А. — 2014 г.

Проанализированы длительные изменения продолжительности циклов Швабе–Вольфа ( 11 лет) и Зюсса ( 200 лет) с использованием экспериментальных данных различных типов. Показано, что длительность цикла Швабе–Вольфа на двухтысячелетней временной шкале изменялась как монотонным (увеличиваясь в среднем), так и циклическим (с периодом несколько сотен лет) образом; в гистограмме встречаемости преобладают значения 10.4, 11.0 и 11.4 лет. Длительность цикла Зюсса за время голоцена изменялась в пределах 200–290 лет с тенденцией на увеличение в прошлое, что сопровождалось циклическими изменениями с периодом 2300–2500 лет, соответствующими циклу Холлстатта. Приведены аргументы в пользу предположения, что продолжительность цикла Зюсса за прошлые полмиллиарда лет уменьшилась больше чем в полтора раза. Это может свидетельствовать о долгосрочных изменениях характеристик вращения и параметров конвективной зоны в течение эволюции Солнца на главной последовательности.

ДЕПУЕВА А.Х. — 2014 г.

Проанализированы отклонения ежечасных значений критической частоты F-области от месячной медианы расположенной вблизи магнитного экватора ионосферной ст. Huancayo за 1957–1987 гг. в периоды спокойной геомагнитной обстановки. Были использованы ионосферные данные за пять суток до, одни сутки – после и непосредственно в день 33-х сильных (магнитудой M 5.5) землетрясений c эпицентрами в Американском долготном секторе. Получено, что в 24-х случаях за 1–5 дней перед рассмотренными землетрясениями наблюдалось понижение критических частот на более чем 20% продолжительностью от одного до шести часов преимущественно в ночное время. Можно предположить, что эти эффекты (по крайней мере, часть из них) связаны с процессами подготовки землетрясений. Возмущения отмечены преимущественно в тех случаях, когда радиус зоны подготовки землетрясения превышал расстояние между эпицентром и станцией наблюдения. Отмечена необходимость дальнейшего изучения характеристик разного рода воздействий “снизу” на электродинамические процессы в низкоширотной ионосфере для успешного распознавания возмущений сейсмогенной природы.

МЕДВЕДЕВА И.В., ПЕРМИНОВ В.И., ПЕРЦЕВ Н.Н., СЕМЕНОВ А.И. — 2014 г.

На основе спектральных наблюдений гидроксильного излучения на Звенигородской станции ИФА РАН в течение 2000–2011 гг. и Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (Торы) в течение 2008–2011 гг. исследованы сезонные вариации температуры в области мезопаузы, ее межсуточная и ночная изменчивость, мерой которых взяты стандартные отклонения. Проанализированы многолетние изменения всех параметров температурной изменчивости.

ИВАНОВ С.А., МЕРКУРЬЕВ С.А. — 2014 г.

В данной работе рассматривается задача интерпретации линейных морских магнитных аномалий в рамках спрединговой модели. Проводится анализ и сопоставление ранее предложенных методов решения этой задачи и детально рассматривается метод “аналитический сигнал”. На простейшем примере показано, что метод АС имеет существенные ограничения, связанные в первую очередь с размером и/или глубиной залегания тел.

ИВАНОВ С.А., МЕРКУРЬЕВ С.А. — 2014 г.

В данной работе рассматривается задача интерпретации линейных морских магнитных аномалий в рамках спрединговой модели. На основе метода наименьших квадратов (МНК) предложен новый алгоритм определения положения блоков прямой и обратной полярности. Глобальный минимум невязки ищется путем комбинации мультистарта и метода Монте-Карло. На примере поля трех блоков, возмущенного нормальным шумом, показано, что метод дает погрешность, близкую к минимально возможной. На модели, построенной по шкале инверсий, выяснено, что предложенный алгоритм позволяет полю (при отсутствии шума) найти положения границ блоков с большой точностью, определяемой, по существу, временем счета.

ЗЕЛИНСКИЙ Н.Р., КЛЕЙМЕНОВА Н.Г., МАЛЫШЕВА Л.М. — 2014 г.

Выполнен анализ наземных геомагнитных пульсаций диапазона Рс5 (2–7 мГц), вызванных прохождением плотных транзиентов в солнечном ветре (возмущений в плотности). Показано, что даже во время самого магнито-спокойного года последних десятилетий (2009 г.) возможно появление интенсивных всплесков в плотности солнечного ветра до Np 30–50 см3 и ее флюктуаций. Приведен анализ двух таких событий, выполненный с помощью одного из новых методов дискретного математического анализа (ДМА), а именно, вычисления функционала энергии фрагмента временного ряда, что в терминах ДМА называется “выпрямлением аномалий”. Установлено, что флюктуации в динамическом давлении (плотности) солнечного ветра (СВ) вызывают возбуждение в дневном секторе магнитосфере Земли геомагнитных пульсаций диапазона Рс5 в глобальном по широте масштабе, т.е. от полярных до экваториальных широт. На земной поверхности такие пульсации начинались внезапно и одновременно на всех широтах и также одновременно резко кончались. Флюктуации в межпланетном магнитном поле (ММП) оказались менее геоэффективными в возбуждении геомагнитных пульсаций, чем флюктуации в плотности СВ. Механизмы генерации пульсаций в разных структурных областях магнитосферы, по-видимому, были различными. Сделан вывод, что наиболее вероятным источником наземных пульсаций являются флюктуации соответствующих периодов в плотности солнечного ветра.

БАРХАТОВ Н.А., ЛЕВИТИН А.Е., РЕВУНОВА Е.А. — 2014 г.

Выполнена классификация комплексов космической погоды, включающих в себя характеристики солнечных потоков (параметры солнечного ветра, компоненты вектора межпланетного магнитного поля) и временные количественные оценки их геомагнитных проявлений (Dst-индекс). Разработаны сопоставительный и нейросетевой методы такой классификации. В результате численных нейросетевых экспериментов установлены типы солнечных потоков, отвечающие за генерацию геомагнитных возмущений разной интенсивности. Подтверждено, что, на основе выделенных комплексов космической погоды, возможно уточнение влияния этих потоков на электромагнитное состояние магнитосферы, и, соответственно, повышение точности прогнозирования этого состояния.

ГРОМОВ С.В., ГРОМОВА Л.И., ДРЕМУХИНА Л.А., ЛЕВИТИН А.Е. — 2014 г.

Разработан новый метод количественной оценки геомагнитной активности на основе расчета часовых амплитуд вариаций геомагнитного поля на наземных обсерваториях. В качестве уровня отсчета выбраны наблюдения в 2009 году, в котором зарегистрировано состояние необычайно низкой солнечной и геомагнитной активности. На основе описываемого метода вводится энергетическая оценка локальной геомагнитной активности, приводятся примеры расчета такой энергетической оценки по обсерваториям северного и южного полушарий Земли, суммарной оценки по каждому полушарию и по всей земной поверхности во время больших магнитных бурь, на которых демонстрируется сравнение характеристики интенсивности магнитных бурь классическими индексами Kp, Dst и с помощью вычисленной энергетической оценки.

КРОПОТКИН А.П. — 2014 г.

Для динамики плазменных систем в космосе характерны процессы крупномасштабной конверсии энергии. Как и в обычной газодинамике, эта конверсия может происходить на ударных волнах. Однако, в бесстолкновительных плазменных системах в магнитном поле ответственными за конверсию могут быть и совершенно иные нелинейные структуры. Это анизотропные кинетические токовые слои. Показано, что наблюдения на земной магнитопаузе демонстрируют длительное существование таких структур.

АЛПАТОВ В.В., КЛЮШНИКОВ В.Ю., ПЛАТОВ Ю.В. — 2014 г.

Проведены модельные расчеты температуры и давления продуктов сгорания в выхлопной струе ракетных двигателей последних ступеней ракет-носителей “Протон”, “Молния” и “Старт”, работающих в верхней атмосфере на высотах более 120 км. Показано, что конденсация паров воды может происходить, начиная с расстояний 100–150 м от сопла двигателя, а конденсация углекислого газа – на расстояниях 450–650 м.

ПЛАТОВ Ю.В., СЕМЕНОВ А.И., ФИЛИППОВ Б.П. — 2014 г.

Рассмотрен процесс конденсации паров воды и углекислого газа в условиях верхней атмосферы в выхлопной струе ракетных двигателей последних ступеней ракет-носителей “Протон”, “Молния” и “Старт”, работающих на разных видах топлива. Учитываются процессы нагрева частиц при выделении скрытой теплоты конденсации, и потери энергии на излучение и теплообмен с продуктами сгорания. Из решения уравнений теплового баланса и баланса массы конденсирующихся частиц получены зависимости изменения температуры и толщины слоя конденсата от времени. Конденсация паров воды и углекислого газа в выхлопной струе ракеты-носителя “Старт” практически не происходит. В факелах “Протон” и “Молния” процесс конденсации паров воды может начинаться на расстояниях 120–170 м, а конденсация углекислого газа – на расстояниях 450–650 м от сопла двигателей. В процессе конденсации толщина “водяного” слоя на частицах может превышать 100 A, а толщина углекислоты – 60 A.

ФЕЙГИН Ф.З., ХАБАЗИН Ю.Г. — 2014 г.

Проведен анализ дрейфово-зеркальной (МДЗ) неустойчивости в рамках кинетического приближения с учетом давления электронов для различных функций распределения частиц. Исследована зависимость инкремента МДЗ неустойчивости от параметров анизотропного -распределения с конусом потерь, которым моделируются реальные распределения частиц космической плазмы. Результаты анализа показали, что появление конуса потерь в функции распределения ионов приводит к уменьшению частоты МДЗ моды, а усиление надтеплового хвоста (уменьшение ) увеличивает частоту МДЗ моды по сравнению с масквелловским распределением. Другими словами, перераспределение частиц из области малых в область больших скоростей приводит к увеличению частоты МДЗ мод.

БАКУРСКИЙ К.В., ЗАРУБИН А.С., МЫСЛИВЦЕВ Т.О., САВОЧКИН П.В., САХНО И.В., ТРОИЦКИЙ Б.В., ШПАКОВ А.П. — 2014 г.

Разработан метод коррекции модели ионосферы на основе данных, получаемых от широкозонных дифференциальных систем спутниковой радионавигации. Данный метод позволяет получить распределение электронной концентрации в масштабе времени, близком к реальному, и может применяться для условий возмущенной ионосферы, когда определение критической частоты слоя F2 затруднено или невозможно. Параметры ионосферы, полученные по данным станций вертикального зондирования и восстановленные по скорректированной модели, хорошо согласуются, что позволяет использовать такой подход для ионосферного обеспечения различных радиотехнических систем.

КАРПОВ И.В., КШЕВЕЦКИЙ С.П. — 2014 г.

Рассмотрены результаты модельного исследования вертикального распространения акустико-гравитационных волн (АГВ) от поверхности Земли до высот верхней атмосферы. Численные расчеты выполнены с применением негидростатической модели атмосферы, учитывающей нелинейные и диссипативные процессы, возникающие при вертикальном распространении волн. Модельный источник атмосферных возмущений задан в локализованной области на поверхности Земли. Частотный спектр источника возмущений содержит гармоники в интервале частот 0.5 g 1.5 g ( g – частота Брента–Вяйсяля у поверхности Земли). Результаты расчетов показали, что вследствие распространения и диссипации АГВ над источником на высотах 200 км формируется область крупномасштабных пространственных возмущений среднего состояния верхней атмосферы. Возникновение этой области существенно влияет на распространение АГВ и приводит к волноводному распространению АГВ, с периодами меньше периода Вяйсяля –Брента на высоте возмущенной атмосферы. Диссипация АГВ, распространяющихся в таком волноводе, приводит к расширению его горизонтальных пространственных масштабов. Протяженность области возмущения среднего состояния верхней атмосферы и, следовательно, длина волновода может достигать 1000 км при длительности работы наземного источника АГВ 1 ч. Физический механизм формирования крупномасштабных возмущений в верхней атмосфере, основанный на процессах распространения и диссипации АГВ с периодами меньше периода Вяйсяля–Брента в верхней атмосфере, объясняет их быстрое возникновение и локализацию над источниками АГВ, расположенными на поверхности Земли или в нижней атмосфере.

ГЛУШКОВА Н.В., ЖИВЕТЬЕВ И.В., МАНДРИКОВА О.В. — 2014 г.

Предложен метод моделирования и анализа ионосферных параметров, основанный на совмещении вейвлет-преобразования с моделями авторегрессии – проинтегрированного скользящего среднего. Метод позволяет выявлять закономерности в параметрах ионосферы и получать прогноз о вариациях. Он также может быть использован для заполнения пропусков в параметрах ионосферы с учетом их суточного и сезонного хода. Апробация метода выполнялась на данных foF2 и данных полного электронного содержания для районов Камчатки и Магадана. Построенные модели естественного хода параметров ионосферы позволили выполнить анализ ее динамического режима и построить прогноз с шагом упреждения до пяти часов. На основе оценки ошибок моделей выявлены аномалии, возникающие в периоды повышенной солнечной активности и в периоды сильных землетрясений на Камчатке.

РОМАНОВА Е.Б., ТАЩИЛИН А.В. — 2014 г.

На основе теоретической модели ионосферы и плазмосферы исследованы вариации ионного состава плазмосферы и структуры плазмопаузы в зависимости от выбора модели распределения электрического поля магнитосферной конвекции при низкой и высокой геомагнитной активности в условиях равноденствия и декабрьского солнцестояния. На основе выполненных модельных расчетов исследованы форма и размеры плазмопаузы при возрастании и спаде геомагнитной активности, и показано, что размер плазмосферы зависит, главным образом, от сектора MLT и уровня геомагнитной активности, а наибольшая зависимость от UT проявляется в равноденствие; плазмосфера асимметрична в направлениях полдень–полночь и утро–вечер. Анализ суточных и сезонных вариаций ионного состава в плазмосфере Земли при умеренной солнечной активности показал, что основная особенность ионного состава в зимний период проявляется в некотором увеличении концентраций ионов Н+ и Не+, что вероятно обусловлено увеличением плотности экзосферы при переходе от лета к зиме. Полученные результаты хорошо согласуются со спутниковыми наблюдениями, что свидетельствует о возможности использования модели для исследования плазмосферы в различных геофизических условиях.

ПОЛУАРШИНОВ М.А. — 2014 г.

Рассмотрен способ регистрации с космического аппарата атмосферных внутренних гравитационных волн (ВГВ) по наблюдениям волновых возмущений в атмосферном эмиссионном слое, формирующемся в окрестности солнечного терминатора и излучающем в Атмосферной системе молекулярного кислорода (762 ± 5 нм). Дана оценка возможности проведения подобных наблюдений и эффективности регистрации различных характеристик ВГВ, проходящих через наблюдаемый эмиссионный слой.