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

БОНДАРЬ Т.Н., БРЕХОВ О.М., ПЕТРОВ В.Г., ФИЛИППОВ С.В., ФРУНЗЕ А.Х., ЦВЕТКОВ Ю.П., ЦВЕТКОВА Н.М. — 2014 г.

Исследованы две глобальные аналитические модели постоянного магнитного поля Земли (МПЗ) для оценки возможности их использования при выделении аномального МПЗ из аэростатных магнитных съемок, выполняемых на высотах 30 км. Проведен анализ среднесуточной сферической гармонической модели (ССГМ), построенной по спутниковым данным на день аэростатных магнитных съемок. Показано, что эта модель на день магнитных съемок практически не содержит ошибок, связанных с вековым ходом, и может быть рекомендована для выделения аномального МПЗ. Оценена погрешность модели EMM в зависимости от количества гармоник, включенных в модель. Показано, что ограничение модели первыми 13 гармониками может привести к погрешностям представления главного МПЗ порядка 15 нТл. Модель EMM, развитая до n = m = 720 и построенная по спутниковым и наземным магнитным данным, неудовлетворительно представляет аномальное МПЗ на высотах 30 км. Для построения репрезентативной модели, развитой до m = n = 720, вместо наземных магнитных данных следует использовать данные аэростатных магнитных съемок для высот 30 км. Результаты исследований подтверждены аэростатным экспериментом ИЗМИР АН и МАИ.

2014

ДЕМИНА И.М., МЕЩЕРЯКОВ В.В., РАСПОПОВ О.М. — 2014 г.

На основе данных из литературных и архивных источников проведены дополнительная обработка и анализ результатов геомагнитных измерений, выполненных во время Второй кругосветной экспедиции (1772–1775 гг.) Дж. Кука и кругосветной антарктической экспедиции русских мореплавателей (1819–1821 гг.) Беллинсгаузена и Лазарева. Проведенное сравнение с исторической моделью GUFM показало, что имеются систематические различия в пространственной структуре как склонения, так и его векового хода. Полученные результаты могут служить основанием для построения региональных моделей геомагнитного поля для Антарктического региона.

КЛЕЙМЕНОВА Н.Г., КОЗЫРЕВА О.В., МАННИНЕН Ю., НИКИТЕНКО А.С., ФЕДОРЕНКО Ю.В. — 2014 г.

Впервые выполнены одновременные наблюдения ОНЧ излучений в авроральных широтах (L = 5.3) в двух точках, расположенных на близких геомагнитных широтах и разнесенных по долготе на 400 км: финской станции Кannuslehtо (Ф = 64.2°) и российской обс. Ловозеро (Ф = 64.1°). Использовалась регистрирующая аппаратура с близкими частотными характеристиками. Первые результаты сопоставления одновременных наблюдений показали, что в подавляющем числе случаев всплески ОНЧ излучений в обеих точках начинались синхронно с одинаковой, чаще правой поляризацией магнитного поля ОНЧ волн, что может свидетельствовать о больших размерах области выхода ОНЧ волн из ионосферы. Подробно обсужден одновременный всплеск квазипериодических ОНЧ излучений 02 февраля 2013 г., наблюдавшийся во время суббури в 23–24 UT. Кроме того, были зарегистрированы ОНЧ всплески, наблюдавшиеся только в одной точке, как, например, появление лево-поляризованных периодических излучений (РЕ) в полосе 2.5–4.0 кГц с периодом повторения 3–4 с.

ИЖОВКИНА Н.И. — 2014 г.

Вихревые движения, наблюдаемые в ионизованной облачности грозовых фронтов, имеют природу плазменных вихрей. В работе показано, что в зарождении, усилении и затухании плазменных вихрей в атмосфере необходимо учитывать электростатическую неустойчивость плазмы. Для неоднородного пространственного распределения аэрозолей конденсация влаги приводит к фокусировке масс-энергетического переноса. При трансформации фазового объема свободных колебаний в пространстве частота – волновой вектор в неоднородной плазме затухание электростатических колебаний способствует усилению градиентов давления ортогонально геомагнитному полю. Возникают условия для генерации плазменных вихрей. В плазменных образованиях в атмосфере вероятно возбуждение градиентных неустойчивостей.

ЕРОХИН Н.С., ИЖОВКИНА Н.И., МИХАЙЛОВСКАЯ Л.А. — 2014 г.

В ракетных экспериментах с электронными импульсами в ионосфере “АРАКС” и “Зарница 2” наблюдалось поглощение телеметрических радиоволновых сигналов на частотах 250 и 75 МГц соответственно, передаваемых с борта ракет. Сигналы регистрировались наземными приемниками. В эксперименте “АРАКС” наблюдалось четыре случая полного поглощения сигнала на пути его распространения. Поглощение радиоволн на частотах существенно выше плазменной и верхнегибридной может быть связано с рассеянием волн на плазменных неоднородностях. Показано, что плазменные неоднородности генерировались при затухании электростатических колебаний в областях пониженной плотности плазмы при сокращении собственного фазового объема колебаний в пространстве частота – волновой вектор с уменьшением плазменной плотности. Наблюдавшееся поглощение радиоволн могло быть связано с безотражательным рассеянием волн в неоднородной плазменной структуре.

ИВАНОВ К.Г., ХАРШИЛАДЗЕ А.Ф. — 2014 г.

Обнаружено, что даты землетрясений лета 2012 г., будучи расположены по соответствующим оборотам (CR) Солнца 2123–2127, образуют четыре дискретные, изолированные друг от друга, группы с 30-дневной периодичностью землетрясений в каждой группе. На Солнце моменты землетрясений соответствуют четырем группам дискретных каррингтоновских долгот (CL) 4-секторной структуры крупномасштабного открытого магнитного поля Солнца (КОМПС). Вблизи каждого момента землетрясения обнаружены мощные корональные выбросы масс (СМЕ) типа Halo и ParticleHalo. Неожиданно обнаружено, что моменты землетрясений и начала корональных выбросов приблизительно совпадали, то опережая, то отставая друг от друга. Это означает, что у землетрясений и корональных выбросов Солнца есть какая-то внешняя общая причина. Предположение, что это может быть влияние Юпитера, подтверждено открытием явления “затмения Юпитера Солнцем” в мае–июне 2012 г., когда Солнце оказалось между Юпитером и Землей и фиксировалось существенное уменьшение силы землетрясений на Земле.

БЕЛИНСКАЯ А.Ю., ГРЕХОВ О.М., ЛЕБЕДЕВ В.П., ОЙНАЦ А.В., ОРЛОВ И.И., ЧЕРНИГОВСКАЯ М.А., ШПЫНЕВ Б.Г. — 2014 г.

В работе исследованы долговременные вариации параметров верхней атмосферы Земли и параметров геофизической активности на основе текущих спектров. Рассмотрены основные источники квазипериодических колебаний в атмосфере, включая вариации солнечного излучения, геомагнитной активности и силы тяжести. Показано, что наиболее устойчивые квазигармонические вариации связаны с приливными гравитационными колебаниями и планетарными волнами Россби, которые имеют устойчивый спектральный состав. Эти колебательные процессы вносят существенный вклад в динамику средней и верхней атмосферы, а также проявляются в ионосферных параметрах.

БЕЛЕНЬКАЯ Е.С. — 2014 г.

При изучении влияния скачка динамического давления солнечного ветра на динамику магнитосферы и ионосферы эффект скачка плотности обычно трудно выделить на фоне влияния других изменяющихся параметров солнечного ветра, часто играющих наиболее заметную роль. В этой работе рассмотрены случаи, когда градиент плотности плазмы солнечного ветра доминировал в динамике других параметров межпланетной среды и ее магнитного поля. Для двух таких случаев (11 февраля и 11 января 1997 г.) на основе разработанной нами ранее методики приводятся оценки изменения тока дневной магнитопаузы Земли, вызванного изменением плотности ионов солнечного ветра. Для Сатурна также приведены оценки изменения тока дневной магнитопаузы для подробно исследованных нами ранее событий столкновения магнитосферы с коротирующими взаимодействующими потоками в январе 2004 г. Полученные оценки сопоставимы со значениями токов в переходных 3-х мерных токовых системах Сатурна, рассчитанных нами ранее.

СИДОРОВА ЛАРИСА НИКОЛАЕВНА, ФИЛИППОВ С.В. — 2014 г.

Исследован вопрос о возможности регистрации плазменного “пузыря” на высотах верхней ионосферы по его малой составляющей Не+. Для этого рассчитаны и сравнены между собой характерные времена основных аэрономических и электродинамических процессов, в которые вовлечен сам “пузырь” и его ионная компонента Не+. Рассмотрены процессы рекомбинации ионов гелия в “пузыре”, вертикального переноса плазменного “пузыря” как единого целого, процессы диффузионных переносов малой составляющей Не+ плазменного состава “пузыря”. При оценке диффузионного переноса выполнен расчет характерного времени амбиполярной и поперечной (диффузия Бома) диффузии. Получена оценка влияния процессов фотоионизации на диссипацию плазменного “пузыря” по его ионной компоненте Не+. Показано, что характерное время заполнения “пузыря”, средне “истощенного” в ионах Не+, до концентраций Не+ окружающей среды составляет 24 ч. Сделан вывод о том, что столь продолжительное время жизни “пузыря” позволяет гарантированно регистрировать плазменный “пузырь” около двух суток. Однако отмечено, что при более длительных наблюдениях будет регистрироваться, по всей видимости, уже лишь остаточная структура плазменного “пузыря”, т.е. его след, “видимый” в ионах Не+.

СЕМЕНОВА Н.В., ЯХНИН А.Г. — 2014 г.

Данные комплекса геофизических наблюдений в обсерватории Баренцбург на архипелаге Шпицберген с привлечением данных других станций и спутниковых наблюдений использованы для интерпретации резкого увеличения частотного интервала в резонансной структуре спектра (РСС) электромагнитного шума в герцовом диапазоне, которое произошло во время суббури 24 декабря 2005 г. Показано, что такое изменение в РСС связано с уменьшением электронной концентрации в F-слое ионосферы, что согласуется с теорией ионосферного альвеновского резонатора (ИАР). В свою очередь, уменьшение электронной концентрации, вероятно, связано с тем, что станция оказалась в области “авроральной полости”, связанной с втекающим в ионосферу продольным током.

КОПЕЙКИН В.В. — 2014 г.

Приведены результаты измерений спектра радиоволн, излучаемых искусственными шаровыми молниями. Измерения проводились на двух различных установках: на генераторе импульсного напряжения (ГИН) и на трехконтурном трансформаторе Теслы. Результаты этих измерений подтверждают гипотезу о том, что шаровая молния – это автогенератор высоковольтных импульсов радиочастотного диапазона.

ОНИЩЕНКО О.Г., ПОХОТЕЛОВ О.А. — 2014 г.

Неустойчивость магнитного свеллинга (распухания) является одной из наиболее важных неустойчивостей в плазме в которой электроны горячее, чем ионы. В отличие от диамагнитной (зеркальной) неустойчивости, принадлежащей ветви медленных магнитозвуковых волн, неустойчивость магнитного свеллинга соответствует ветви быстрых магнитозвуковых волн. В идеализированном пределе нулевой температуры ионов теория этой неустойчивости была развита в работах [Basu and Coppi, 1982, 1984] в начале 80-х годов в рамках магнитогидродинамической модели. Для большей реалистичности модели необходимо включить в теорию эффекты конечной температуры ионов. Кроме того мы проведем рассмотрение теории магнитного свеллинга в рамках более наглядного квазигидродинамического подхода, хорошо зарекомендовавшего себя при рассмотрении зеркальной неустойчивости. При этом оказывается необходимым воспользоваться только условием поперечного баланса давления плазмы и теоремой Лиувиля для вычисления вариации поперечного давления. Такое рассмотрение является более простым и наглядным и позволяет глубже понять физическую природу неустойчивости и подготовить необходимую базу для интерпретации наблюдательных данных.

ДАНИЛОВ А.Д., КОНСТАНТИНОВА А.В. — 2014 г.

Рассмотрена возможность представить параметры k(foF2) и foF2, характеризующие изменение со временем критической частоты ионосферного слоя F2 за последние десятилетия и полученные авторами ранее, как функции географических координат – широты и долготы. Показано, что такая возможность имеется, причем соответствующие статистические значимости получаемых зависимостей лежат в пределах от 90 до более 99%. Одновременно исследована зависимость линейного тренда k от магнитных координат D и I. Эта зависимость должна отражать связь трендов foF2 c динамическими процессами (горизонтальными ветрами), через индуцированный ими вертикальный дрейф и соответствующее изменение высоты слоя F2.

ДАНИЛОВА О.А., УЛЬЕВ В.А. — 2014 г.

Во время многих ППШ на станциях авроральной зоны в дневной период наблюдается плавное уменьшение поглощения, которое называется эффектом полуденного восстановления. В работе анализируется проявление этого эффекта в явлениях ППШ, зарегистрированных в различные сезоны года: весной, летом и осенью при полностью освещенной ионосфере и зимой при полностью (или частично) неосвещенной ионосфере. В летних ППШ амплитуда полуденного восстановления (наибольшее понижение поглощения в близкие к полудню часы) и частота проявления этого эффекта меньше, чем в равноденственных. Основными факторами, обуславливающими малую амплитуду полуденного восстановления в летних ППШ, являются пониженная температура и повышенное содержание водяного пара в верхней мезосфере летом по сравнению с равноденственными сезонами. Впервые по экспериментальным и расчетным данным установлено наличие эффекта полуденного восстановления в зимних ППШ. В зимних ППШ вариация поглощения во время полуденного восстановления имеет сложную форму: плавное понижение в дневные часы и кратковременное (импульсного вида) возрастание поглощения в местный полдень. Это возрастание обусловлено тем, что в зимний сезон ионосфера над авроральными станциями на короткий промежуток времени (около местного полудня) освещена, что и вызывает резкое увеличение поглощения. Амплитуда полуденного восстановления в зимних ППШ больше, чем в равноденственных и летних ППШ.

БЕЛОГЛАЗОВ М.И., ГАЛАХОВ А.А., КИРИЛЛОВ В.И., ПЧЕЛКИН В.В. — 2014 г.

Исследованы суточные вариации интенсивности атмосфериков на частотах 600 Гц и 6 кГц, наблюдавшихся в обс. “Ловозеро” в период с июня по декабрь 2012 г. Показано, что в спокойных геомагнитных условиях суточные вариации атмосфериков определяются как параметрами волновода “Земля–ионосфера”, так и активностью грозовых центров. В летние месяцы наблюдается широкий дневной максимум потока атмосфериков Nчac (количество атмосфериков за 1 ч), обусловленный, по всей вероятности, молниевой активностью в среднеширотных областях, более близких к обсерватории по сравнению с мировыми грозовыми центрами. Суточные вариации средних за 1 ч амплитуд атмосфериков Ачас существенно отличаются от суточных вариаций Nчac и в значительной степени отражают изменения условий освещенности на трассах распространения сигналов. При этом вероятность распределения уровней атмосфериков может быть аппроксимирована известной из литературы формулой вида: Р(Х) = [1 + (X/X50)k]-1 в которой параметр k при спокойных геомагнитных условиях изменяется от 2.2 до 3.2 на f = 600 Гц и от 1.5 до 2 на f = 6 кГц.

ЛАПТУХОВ А.И., ЛАПТУХОВ В.А. — 2014 г.

На большом массиве данных наблюдений (за 50 100 лет) 333-х метеорологических станций России показано, что существует отчетливо выраженное различие давления воздуха DP в годы максимума и минимума солнечной активности по месяцам и сезонам года, по широтам и долготам. Особенно большие величины параметра DP наблюдаются на высоких широтах U = 62.5°–67.5° в полосе долгот D = 30°–50° в марте DP = 4.45 ± 0.5 мбар и в сентябре DP = 2.49 ± 0.21 мбар. Сделан вывод о том, что солнечная и геомагнитная активность способна управлять развитием внутренних неустойчивостей атмосферы и, тем самым, влиять на климат.

АНТОНОВА Е.Е., ВОРОБЬЕВ В.Г., КИРПИЧЕВ И.П., ЯГОДКИНА О.И. — 2014 г.

Проведено сравнение распределения давления плазмы в экваториальной плоскости с давлением плазмы и распределением границ электронных высыпаний на малых высотах при низком уровне геомагнитной активности. Давление в экваториальной плоскости определялось по данным измерений пятиспутниковой международной миссии THEMIS, давление на малых высотах по данным спутников DMSP. Учтены изотропия давления в экваториальной плоскости и соблюдение условия магнитостатического равновесия при низком уровне геомагнитной активности. Давление плазмы в таких условиях постоянно вдоль магнитной силовой линии и может рассматриваться в качестве “естественного маркера” линии магнитного поля. Показано, что основным источником высыпаний аврорального овала является плазменное кольцо окружающее Землю на геоцентрических расстояниях от 6 до 10 12RE.

ИВАНОВ К.Г., ХАРШИЛАДЗЕ А.Ф. — 2014 г.

Показано, что секторный сферический гармонический анализ позволяет в отличие от обычного увязать точно магнитное поле Солнца от фотосферы до орбиты Земли.

ВОРОБЬЕВ В.Г., ЯГОДКИНА О.И. — 2014 г.

По данным спутников DMSP F6 и F7 исследованы характеристики ионных и электронных высыпаний в утреннем и вечернем секторах. Показано, что в вечернем секторе положение границы электронных и ионных высыпаний примерно совпадают при всех уровнях магнитной активности, однако широтное распределение потоков энергии свидетельствует о пространственном разделении положения максимумов для электронов и ионов. Наибольшие потоки энергии ионов наблюдаются на экваториальном крае, а электронов – на приполюсном крае высыпаний. В утреннем секторе область электронных высыпаний на 3°–4° шире области высыпания ионов. Граница изотропизации в вечернем секторе при всех уровнях магнитной активности находится в области диффузных высыпаний DAZ около ее приполюсного края, в то время как в утреннем секторе – в области структурированных высыпаний АОР. В утреннем секторе доминируют электронные высыпания. Здесь в области диффузных высыпаний DAZ потоки энергии ионов (Fi) составляют менее 5% от потока энергии электронов (Fe). В области структурированных высыпаний АОР доля Fi уменьшается с ростом магнитной активности от 10 20 при AL –100 нТл до <5% при AL –1000 нТл. В вечернем секторе в области АОР также преобладают электронные высыпания, в то время как в DAZ потоки энергии ионов значительные. В секторе 15:00–18:00 MLT отношение Fi/Fe увеличивается от 0.7 до 3.0 при изменении AL от –100 до –1000 нТл.