научная статья по теме КОНТРОЛИРУЕМАЯ ИНЖЕКЦИЯ МОЩНЫХ РАДИОИМПУЛЬСОВ В ИОНОСФЕРНО-МАГНИТОСФЕРНУЮ СИСТЕМУ И ПОЯВЛЕНИЕ МИКРОСУББУРЬ 2 ОКТЯБРЯ 2007 Г Геофизика

Текст научной статьи на тему «КОНТРОЛИРУЕМАЯ ИНЖЕКЦИЯ МОЩНЫХ РАДИОИМПУЛЬСОВ В ИОНОСФЕРНО-МАГНИТОСФЕРНУЮ СИСТЕМУ И ПОЯВЛЕНИЕ МИКРОСУББУРЬ 2 ОКТЯБРЯ 2007 Г»

ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2009, том 49, № 3, с. 342-352

УДК 523.62-726

КОНТРОЛИРУЕМАЯ ИНЖЕКЦИЯ МОЩНЫХ РАДИОИМПУЛЬСОВ В ИОНОСФЕРНО-МАГНИТОСФЕРНУЮ СИСТЕМУ И ПОЯВЛЕНИЕ МИКРОСУББУРЬ 2 ОКТЯБРЯ 2007 г. © 2009 г. Ю. Я. Ружин, К. Г. Иванов, В. Д. Кузнецов, В. Г. Петров

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн. им. Н.В. Пушкова

РАН, Троицк (Московская обл.) e-mail: kivanov@izmiran.troitsk.ru Поступила в редакцию 07.10.2008 г.

Рассматриваются небольшие геомагнитные возмущения, возникшие синхронно и наблюдавшиеся вслед за инжекцией мощных радиоимпульсов в магнитосферно-ионосферную систему в эксперименте с КВ-передатчиком нагревного стенда "Сура". Эксперимент проводился 2 октября 2007 г. в 18:40—19:00 UT (местное время ~21 LMT), на геомагнитных широтах, близких к месту генерации западной ветви токового клина, ответственного за геомагнитные суббури. В интервале 18:40—20:00 UT наблюдалась последовательность двух магнитных микросуббурь с резким начальным импульсом и небольшим запаздыванием относительно включения стенда. Возмущение регистрировалось как глобальное на многих станциях северного полушария. Эквивалентная ионосферная токовая система начального импульса была подобна токовой системе западного выступа полярных сияний и имела максимум интенсивности в Карпогорах, на ближайшей к стенду "Сура" магнитной обсерватории. В условиях спокойного солнечного ветра и низкой планетарной геомагнитной активности авроральный А^-индекс в интервале 17:10—20:00 UT обнаруживал корреляцию с параметрами межпланетной среды с коэффициентом до 0.65. Подтверждается генерация начального геомагнитного импульса в результате инжекции радиоволн. Рассматриваются аргументы за и против генерации микросуббурь из-за стимулированного высыпания магнитосферных электронов, а также предположение об активизации геоэффективного воздействия межпланетной среды при инжекции мощных радиоволн вблизи зоны генерации западной ветви токового клина магнитосферных суббурь.

PACS: 94.20.Tt; 94.20.wh

1. ВВЕДЕНИЕ

2 октября 2007 г. был проведен эксперимент по активному воздействию на магнитосферно-ионо-сферную систему с использованием КВ-стенда "Сура" (46.1°Е, 56.3°:Ы), Международной Космической Станции (МКС), некоторых станций зондирования ионосферы и магнитных обсерваторий [Кшпе180У й а1., 2008]. В интервале 18:40— 19:00 иТ равномерно по времени было послано 10 одноминутных импульсов.

Синхронно, с началом воздействия на одной из ближайших обсерваторий (Карпогоры 44.5°Е, 64°М) началась плавная вариация горизонтальной ^-составляющей геомагнитного поля, после 3-минутного интервала сменившаяся резким скачком Н-, Б- и ^-составляющих и последующими более плавными, сложными по форме и продолжительными (около часа — до ~19:50 иТ) вариациями (рис. 1).

Было предположено [Кшпе180У е! а1., 2008], что эти вариации являются геомагнитным эффектом указанного активного эксперимента. Известно, что контролируемая инжекция радиоволн от наземных передатчиков стимулирует высыпа-

ние энергичных электронов из магнитосферы в ионосферу [Utlant, 1970; Bell, 1976; Жулин и др., 1976; 1978; Костин и др., 1993]. При этом наблюдается комплекс стимулированных плазменных и электромагнитных явлений. В одной из работ [Bell, 1976] указывалось на возможность возникновения стимулированной глобальной микросуббури с амплитудой до 100 нТл. Однако, насколько нам известно, до настоящего времени такого геомагнитного эффекта в подобных активных экспериментах не было обнаружено, в том числе и в эксперименте с использованием КВ-стенда "Сура" [Костин и др., 1993].

Таким образом, если указанные на рис. 1 геомагнитные вариации стимулированы, как предположено в работе [Kuznetsov et al., 2008], инжекцией радиоволн КВ-стенда "Сура", то это было бы первым экспериментальным подтверждением возможности генерации стимулированных суббурь при контролируемой инжекции радиоволн в магнитосферу.

Некоторые аргументы в пользу этого предположения были приведены в работе [Kuznetsov et al., 2008], в частности: 1) геомагнитный импульс в

0 -

£ X

-10

-20 20

10

£ X

ей 0

-10

30

£

X

^ 20 ой' ^ 10

18 19 20 21 2007-10-02 18:00 — 2007-10-02 21:00

Рис. 1. Вариации Н-, Б- и Z-компонент геомагнитного поля на магнитной обсерватории Капогоры во время, 18:40-19:00 ИТ, и после инжекции мощных радиоимпульсов с КВ-стенда "Сура" вблизи области генерации западной ветви токового клина магнитосферных суббурь. Время работы стенда указано зачернением.

начале возмущения наблюдался на многих ночных, но не дневных, станциях и был наибольшим в Карпогорах, на ближайшей к "Суре" станции как по расстоянию, так и по положению относительно геомагнитного меридиана; 2) межпланетная и геомагнитная обстановка, предшествовавшая интересующим нас вариациям, была спокойной.

В этом сообщении: 1) по данным ряда обсерваторий рассмотрены геомагнитные возмущения, наблюдавшиеся в ходе инжекции радиоволн, а также после отключения установки; 2) более тщательно исследуется возможная связь геомагнитных вариаций с межпланетной средой; 3) в свете результатов пунктов 1 и 2 обсуждаются аргументы за и против предположения о генерации глобальной геомагнитной микросуббури в результате активного воздействия на магнитосферу КВ-пере-датчика стенда "Сура" 2 октября 2007 г.

2. ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ И ТОКОВЫЕ СИСТЕМЫ

Как отмечено во введении, в Карпогорах, на ближайшей к стенду "Сура" субавроральной магнитной обсерватории, в интервале 18:40-20:00 ИТ наблюдались вариации геомагнитного поля, предположительно стимулированные инжекцией радиоволн мощного радиопередатчика этого стенда. Эти вариации (рис. 1) имели довольно сложную форму, состоящую в Н-компоненте из небольшого начального плавного уменьшения, сменившегося после ~3-минутного запаздывания резким положительным импульсом и двумя последовательными плавными вариациями возрастания/спада с продолжительностями и амплитудами соответственно ~20 мин и 15 нТл и ~40 мин и 30 нТл.

Обращает на себя внимание, что начало вариаций, резкий скачок и первая плавная вариация определенным образом синхронизированы с работой КВ-передатчика. Действительно: 1) вариации в Н и Б начались практически одновременно с началом работы передатчика; 2) к моменту выключения передатчика был достигнут максимум в величине первого плавного возрастания полной горизонтальной компоненты поля (Н2 + Б2)1/2, после чего начался ее спад.

Кроме того, предварительный просмотр магнитограмм сети обсерваторий показал, что величина резкого скачка была наибольшей именно в Карпогорах, что подтверждало предположение о связи вариаций с работой стенда.

На рис. 2, 3 и 4 даны вариации Х(Н) У(Е) и Z-компонент геомагнитного поля на сети средне- и высокоширотных обсерваторий северного полушария (табл. 1).

Как видно из рисунков: 1) резкий скачок хотя бы в одной из компонент геомагнитного поля наблюдался практически на всех (20-ти из 24-х) магнитных обсерваториях вскоре после начала работы стенда; 2) последующие плавные вариации зарегистрированы, по меньшей мере, на половине ночных высокоширотных станций.

На рис. 5, 6 и 7 построены распределения поля возмущения и токовые системы на моменты соответственно максимума в резком скачке в Карпогорах (18:48 ИТ) и максимумов первой (18:58 ИТ) и второй (19:23 ИТ) плавных вариаций возрастания/спада полной горизонтальной компоненты на этой же станции. Эти рисунки позволяют сделать следующие выводы:

1. Поле возмущения начального резкого скачка было максимальным в Карпогорах, вблизи стенда "Сура", что подтверждает положение о том, что, по меньшей мере, этот скачок и соответствующая токовая система стимулированы инжекцией радиоволн передатчиком КВ-стенда "Сура". Конфигурация токов скачка похожа на токовую систему западного выступа электро-

ЛБК_Х HRN_X ^К_Н EБR_X Б5К_Х

LER_X БОи_Х МЛБ_Х FUR_X ЛQU_X BFE_X ББУ_Х

БEL_X NUR_X БОХ_Х

ЛМБ_Н MSR_H RIK Н

£ X

Н

X ос

4.

3

17 18 19

2007-10-02 17:00:00 — 2007-10-02 20:00:00

20 ит

Рис. 2. Вариации Н(Х)-компоненты магнитного поля на сети обсерваторий северного полушария (табл. 1).

струи, возникающую при вторжении потока энергичных авроральных электронов [Петров и др., 1982].

2. Поля возмущения в двух последовательных плавных (по Н-компоненте) возрастаний и спадов, наблюдавшиеся в интервале —18:50-20.00 ит, были полями глобальных спорадических микросуббурь с западными (отрицательными) электроструями в около-, послеполуночном секторе авроральной зоны.

3. В максимуме первого плавного возрастания и спада (в максимуме первой микросуббури) поле возмущения в Карпогорах (субавроральной зоне) не является наибольшим по абсолютной величине, а приблизительно равно полю возмущения в авроральной зоне (Норильск, Тикси).

4. В максимуме второй микросуббури в Карпогорах наблюдалась восточная электроструя, в Норильске и Тикси - западная, причем интенсивность западной струи была выше, чем восточной.

5. Наибольшие возмущения во второй микро-суббуре наблюдались в вечернем высокоширотном секторе (Хорзлунд, Абиско).

Таким образом, по интенсивности и форме распределения поля возмущения только резкий начальный скачок определенно указывает на геомагнитный эффект КВ-стенда "Сура", поля же последующих микросуббурь выглядят как вполне естественные глобальные возмущения. Тем не менее, в силу приведенных выше аргументов и, прежде всего, синхронизации временной динамики первой микросуббури с работой передатчи-

ABK_F HRN_F NOK_E EBR_F ESK_F CLF_F LER_Y DOU_Y MAB_Y FUR_Y AQU_Y BFE_Y BDV_Y HLP_Y BEL_Y NUR_7 BOX_Y KAR_E AMD_^ MSR_E RIK E

Рис. 3. То же, что на рис. 2, но E( У)-компонента.

ка, остается в силе предположение о генерации, по крайней мере, первой микросуббури, в результате инжекции радиоволн в магнитосферу.

В этой связи интересно проанализировать состояние межпланетной среды до и во время этих суббурь с целью выявления возможных естественных причин в генерации их солнечным ветром.

3. МЕЖПЛАНЕТНАЯ СРЕДА И ГЕОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ

Мы хотели бы получить аргументы за или против предположения о генерации описанных выше геомагнитных микросуббурь, вследствие инжекции радиоволн в магнитосферу

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»