ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2012, том 52, № 6, с. 794-799
УДК 550.383
ОСОБЕННОСТИ ВСТРЕЧНОГО ДВИЖЕНИЯ СУББУРЕВЫХ АВРОРАЛЬНЫХ АКТИВИЗАЦИЙ
© 2012 г. Т. А. Корнилова, И. А. Корнилов
ФГБУнауки Полярный геофизический институт КНЦ РАН, г. Апатиты, (Мурманская обл.)
e-mail: kornilova@pgia.ru, kornilov@pgia.ru Поступила в редакцию 19.04.2011 г.
По данным станций авроральной зоны Ловозеро, Лопарская и Туманный, с использованием эффективных методов фильтрации телевизионных изображений, анализируется динамика дрейфующих к экватору северных структур сияний и движущихся на север в это же время ярких авроральных форм суббуревых активизаций на юге. Обнаружен принципиально новый факт прохождения дрейфующих на юг структур северных активизаций через распространяющиеся на север сияния южных активизаций. Эффект проявляется статистически, и отчетливо виден только на фильтрованных кео-граммах. Его наличие, возможно, означает, что северные структуры и активные сияния брейкапа на юге имеют принципиально различные источники и вызваны различными физическими механизмами ускорения и высыпания электронов.
1. ВВЕДЕНИЕ
Во время сильных и/или продолжительных возмущений в околополуночном секторе часто происходят одновременные активизации сияний вблизи одного меридиана, но на разных широтах [Kamide et al., 1977; Elphinstone, 1995; Lazutin etal., 2002]. При этом наблюдается встречное движение авроральных форм южного брейкапа на север и северного на юг. Динамика сияний для таких ситуаций была рассмотрена в работе [Корнилова и др., 2001]. Обычно активизации в высоких широтах, называемые PBIs (Polar boundary Intensifications), начинаются на 10—15 мин раньше активизаций в южной части аврорального овала [Kornilov et al., 2000; Корнилова и др., 2001]. В работе [Корнилова и др., 2001] были проанализированы разные сценарии развития сияний после контакта северного и южного брейкапов и дана интерпретация наблюдаемого явления в рамках модели спонтанного пересоединения с двумя нейтральными линиями в хвосте магнитосферы. В работах [Корнилова, 2006; Kornilova, 2008; Nishimura, 2010] было показано, что дрейфующие с севера структуры (дуги или фрагменты дуг) могут быть предвестниками взрывной фазы суббури; достигая предбрейкаповой дуги, они инициируют начало брейкапа.
Как известно, PBIs происходят и после начала суббури, развивающейся в экваториальной области аврорального овала [Voronkov et al., 2004; Aka-sofu et al., 2010 и ссылки в ней]. Движение дуг от северной границы к экватору в течение 5—10 мин после начала Т0 отмечалось еще в 1996 г. в работе [Opgenoorth et al., 1996]. Однако вопрос о том, что происходит со структурами, дрейфующими к югу
от полюсного края овала в дальнейшем, после контакта с расширяющейся к полюсу южной активизацией сияний, остается совершенно открытым. Детальное исследование этого явления позволит лучше понять механизм магнитосферной суббури и процессы ускорения и высыпания ответственных за сияния энергичных электронов.
Данная работа посвящена исследованию динамики движущихся навстречу друг другу (с юга на север, и с севера на юг) авроральных активизаций, наблюдаемых во время суббури.
2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
Для исследования динамики сияний были использованы телевизионные данные, полученные в обсерваториях Полярного геофизического института Ловозеро (64.22° N 114.6° Е), Лопарская (64.94° N 113.6° Е) и Туманный (65.24° N 115.9° Е) с помощью ТВ камер с высоким пространственным и временным разрешением и полем зрения ~180°. Применяемые для обработки телевизионных данных методы позволяют строить кеограм-мы вдоль профиля произвольной формы, ориентации и положения на телевизионном кадре, и обнаруживать и анализировать предельно слабые по интенсивности свечения и их динамику. Детальное описание телевизионной аппаратуры и методов обработки ТВ изображений, использованных в данной работе, подробно изложены в статьях [Корнилов и др., 2008; КотПоуа й а1., 2008]. Для оценки геофизических условий использовались данные о параметрах солнечного ветра и ММП и наземные магнитные данные обсерваторий Лово-
Ловозеро, 03.01.2003 г., 19:40-21:00 UT
19:40
19:40
19:40
20:40
90° 60° 30° Z
- 30°
- 60°
90° 21:00 UT
21:00 UT
21:00 UT
Рис. 1. Стандартная (а) и фильтрованные (б, в) кеограммы обс. Ловозеро 3 января 2003 г. Вертикальная шкала на кео-граммах дана в градусах зенитного угла. Вертикальными стрелками обозначены моменты начала активизаций на севере и на юге.
зеро, Лопарская, Туманный и скандинавской сети магнитометров IMAGE.
3. АНАЛИЗ ДАННЫХ
Проанализировано большое количество ТВ записей полярных сияний и стандартных и фильтрованных кеограмм в периоды суббурь, когда активизации сияний наблюдались на приполюсной и экваториальной кромках аврорального овала.
Особое внимание было уделено тонкой структуре сияний в пространственно-временной окрестности контакта движущихся навстречу авроральных форм.
Пример взаимодействия движущихся навстречу структур во время аврорального возмущения 3 января 2003 г. по данным обс. Ловозеро представлен на рис. 1. Вверху — стандартная кеограмма (а), под ней две фильтрованные кеограммы (б, в) в направлении север—юг. На кеограммах с 19:55 иТ
а
св
н я
о Я о с
о м
К
Магнитограммы сети IMAGE для 03.01.2003 г.
LYR (75.12° N)
SOR (67.24° N)
LOZ (64.22° N)
- - OUJ (60.89° N)
12
14 16 18 20 22 00 UT
Рис. 2. Магнитограммы станций LYR, SOR, LOZ, OUJ. В скобках указана исправленная геомагнитная широта. Горизонтальным отрезком TV обозначен интервал, соответствующий кеограмме на рис. 1. Вертикальные стрелки — моменты начала активизаций на севере и на юге, видные на кеограммах рис. 1.
видна приполюсная граница овала и очень слабые структуры, отделяющиеся от нее и дрейфующие к югу. Вертикальные стрелки над и под кео-граммой (в) указывают начало активизаций в северной и южной частях аврорального овала. На кеограмме (в) слабые структуры для большей наглядности выделены белыми линиями. Слабые структуры с 19:40 до 19:55 UT в южной части кео-грамм не отмечены, так как они относятся к предыдущим активизациям на севере с 18:10 UT, не входящим в интервал кеограмм. Следы северных структур, приближаясь к активизациям сияний на юге, проходят сквозь них, продолжая дрейфовать к экватору. Это характерно как для псевдобрейкапа в 19:50, так и для двух последующих активизаций на юге в 20.:20 и 20:34 UT. Особенно наглядно взаимодействие северных и южных сияний видно для интервала времени примерно 20:34—20:42 UT Северная структура, активизировавшаяся в 20:17 UT, двигаясь к югу, затухает перед встречей с сияниями южного брей-капа (20:33 UT), затем следы ее явно проходят через южный брейкап, образуя в нем слабые характерные возмущения (20:35—20:42 UT). Следует подчеркнуть, что наблюдаемый эффект не является каким-либо паразитным процессом, связанным, например, с туманом или особенностями фильтрации, что специально и тщательно проверялось.
На магнитограммах станций LYR, SOR, LOZ и OUJ на рис. 2 горизонтальным отрезком TV над Х-компонентой в SOR, обозначен временной ин-
тервал кеограммы рис. 1. Вертикальными стрелками над Х-компонентой SOR и LOZ отмечены моменты, соответствующие активизациям на севере и на юге на кеограммах. Им предшествовали значительные магнитные возмущения. Данные по солнечному ветру и межпланетному полю (на рисунке не показаны) также свидетельствуют о том, что в течение примерно 6 часов до начала суббури в межпланетной среде наблюдались продолжительные осциллирующие возмущения.
Мы попытались проанализировать прохождение одних структур через другие по avi-фильмам с сияниями. На рисунке 3 представлены фильтрованные ТВ кадры сияний в обс. Ловозеро в интервале 20:30:38—20:36:58 UT в некоторые характерные моменты времени. Стрелками показано направление движения структур. На кадрах можно увидеть сближение дуг северного и южного брей-капов (кадр 20:34:48), соединение дуги северного с дугой южного брейкапа (кадр 20:35:18), с последующим ее исчезновением (кадр 20:36:48) и возникновением новой дуги, дрейфующей к полюсу (кадр 20:36:28-20:36:58). На кадрах 20:34:4820:36:38 прослеживается пересоединение дуг северных и южных активизаций. Далее картина динамики сияний довольно сложная. На кадрах слабые структуры видны значительно хуже, чем на фильтрованных кеограммах.
На рисунке 4 приведены три примера встречных движений структур. Для каждого из трех событий показаны стандартная и фильтрованная кеограммы. Хотя эти события отличались по интенсивности магнитных возмущений, общими чертами всех событий были: наличие северных структур в поле зрения телевизионной камеры, южнее которых развивался брейкап в виде расширяющихся на север лучистых структур, дрейф северных структур на юг до и после начала брей-капа на юге и последующее проникновение северных структур через южные, после контакта движушихся навстречу активизаций. В случае 17.02.2002 г. это наблюдается как во время псевдобрейкапа, начавшегося в 20:17 UT, так и во время следующей за ним суббури с 20:23 UT. Во втором событии 26.03.1998 г. брейкап на юге возник в области диффузной пульсирующей предбрейка-повой дуги. Третье событие 09.02.1997 г. связано с сильными предшествующими магнитными возмущениями и начало суббури наблюдалось намного южнее, чем в событиях на рис. 4а, б.
4. ОБСУЖДЕНИЕ
В данной работе проанализировано большое количество ТВ записей полярных сияний и стандартных и фильтрованных кеограмм в периоды суббурь, на фоне предыдущих возмущений, когда активизации сияний наблюдались на приполюсной и экваториальной кромках аврорального ова-
Ловозеро, 03.01.2003 г.
20:36:28 20:36:38 20:36:48 20:36:58
Рис. 3. Фильтрованные ТВ кадры сияний обс. Ловозеро в интервале 20:30:38—20:36:58 ЦТ. Вертикальными стрелками указаны направления движения структур.
ла. Особое внимание было уделено тонкой структуре сияний в пространственно-временной окрестности контакта авроральных форм, движущихся от приполюсной кромки к экватору, с распространяющимися к полюсу формами сияний южных активизаций, когда область контакта, была расположена вблизи зенита станции набл
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.