научная статья по теме ПЕРВЫЕ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ БУРИ 24-ГО ЦИКЛА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПЕРВЫЕ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ БУРИ 24-ГО ЦИКЛА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ»

ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2013, том 53, № 3, с. 308-314

УДК 523.62-726

ПЕРВЫЕ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ БУРИ 24-ГО ЦИКЛА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

© 2013 г. К. Г. Иванов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

г. Москва, г. Троицк e-mail: kivanov@izmiran.troitsk.ru Поступила в редакцию 18.12.2012 г.

Рассмотрена динамика частоты появления и интенсивности солнечно-земных бурь в начале 2007— 2011 гг. текущего, 24-го, цикла солнечной активности. Бури идентифицировались по скользящему полусуточному среднему планетарному индексу активности, начиная с Ар* > 30. Установлено, что в первые три года наблюдались последовательно всего 12, 11 и 2, и только умеренные, бури (Ар* = 30— 49), случайным образом распределенные по времени года. После длительного периода полного отсутствия (VIII.2009 г.—III.2010 г.) бури, начиная с бури 1—6 апреля 2010 г., стали появляться сериями, упорядоченными по сезонам IV—VIII (эклиптическим долготам), смешанной или только умеренной интенсивности. Этому предшествовала (март 2010 г.) тенденция к возникновению медленно вращающейся 4-секторной структуры Крупномасштабного Открытого Магнитного Поля Солнца (КОМПС) из 2-секторной. Самая первая буря нового цикла (апрель 2010 г.) была очень мощной и возникла ввиду последовательной дестабилизации комплекса 2-х магнитных волоконных жгутов. Обращает на себя внимание ассоциированный с возникновением нового сектора КОМПС 27-дневный интервал в появлении тепловых нейтронов на Камчатке и извержений вулкана в Исландии и то обстоятельство, что при нахождении Земли именно в этом секторе произошло сильное землетрясение марта 2011 г. в Японии.

DOI: 10.7868/S0016794013030085

1. ВВЕДЕНИЕ

Фаза минимума между 23-м и 24-м циклами характеризовалась экстремально низкими уров-

нями всевозможных индексов солнечной и геомагнитной активности [Белов и Гайдаш, 2009]. Для выяснения физической сути этого неординарного феномена необходимы более конкретные и детальные исследования динамики различных проявлений солнечно-земных связей в этот период. В частности, целью данной статьи стала динамика частоты появления и интенсивности солнечно-земных бурь в 2007—2011 гг., фактически почти во всей 1-ой половине 24-го цикла. Ниже эта динамика рассматривается с учетом динамики Крупномасштабного Открытого Магнитного Поля Солнца (КОМПС). Внимание привлекают интересные особенности этой динамики, выявля-

емые в ходе ее рассмотрения, а также несколько неожиданные указания на возможные связи этой динамики с некоторыми проявлениями геосейсмической активности.

В разделах: (2) — исходные данные и методы; (3) — динамика частоты появления и интенсивности солнечно-земных бурь в 2007—2011 гг.; (4) — динамика КОМПС и ее связь с динамикой бурь, в частности, буря 1—6 апреля 2010 г. и ее связь с возникновением 4-секторной структуры КОМПС; (5) — 27-дневная последовательность некоторых выдающихся сейсмических явлений на Дальнем Востоке.

2. ДАННЫЕ И МЕТОДЫ

Как известно, традиционными индикаторами солнечно-земных бурь являются всевозможные индексы геомагнитной активности: Dst, Kp, ap, AE [Bell et al., 1997; Loewe and Prölss, 1997; и ссылки], используемые в разном формате.

В данной работе используется введенный нами средний полусуточный скользящий индекс A* =

=E,4=i api-

Quiet Disturbed Weak Minor Moderate Severe Major Extreme

Q D W MI MO S MA E

A* 0-7 8-14 15-19 20-29 30-49 50-74 75-100 >100

в классификации, допускающей учет, в частности, всех, даже небольших, солнечно-земных возмущений.

В этой статье рассмотрена динамика частоты появления и интенсивности бурь с Ар* > 30 с января 2007 г. по декабрь 2011 г.

Всего было идентифицировано 46 бурь в соответствии с указанной выше классификацией, из них 34 умеренные (МО), 6 больших (S), две очень больших (МА) и две экстрабури (Е). Исследование этой динамики основано на данных об ар-индексах геомагнитной активности [ftp://ftp.gfz-potsdam. de/pub/home/obs/£p-ap].

Как показано в разделе 3, в этой динамике проявляются интересные закономерности как в частоте, так и в интенсивности бурь. В этой связи в разделе 4 более подробно исследована одна из самых замечательных бурь этого интервала, буря 1—6 апреля 2010 г. Это потребовало рассмотрения почти всего существенного комплекса соответствующих явлений солнечно-земной физики и их связи со структурой и конфигурацией крупномасштабного открытого магнитного поля Солнца: активных областей, волокон, вспышек и корональных выбросов массы (СМЕ) [ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR DATA], [http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME-list]. Кроме того, рассмотрена структура, конфигурация и динамика соответствующих межпланетных возмущений около Земли по данным ИСЗ АСЕ [http://cdaweb.gsfc.nasa.gov]. Динамика КОМПС моделировалась с помощью оригинальной методики сферического гармонического анализа [Харшиладзе, Иванов, 1994] с использованием данных [http ://WSO.Stanford.edu/synoptic/WSO].

3. ДИНАМИКА ЧАСТОТЫ И ИНТЕНСИВНОСТИ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫХ БУРЬ В 2007-2011 гг.

Динамика частоты и интенсивности солнечно-земных бурь за 2007-2009 гг. и 2010-2011 гг. иллюстрируется соответственно в таблицах 1 и 2.

В этой динамике прослеживаются следующие закономерности:

1. Небольшое одинаковое число умеренных бурь (МО) постоянной интенсивности в 2007 и 2008 гг.

2. Почти полное исчезновение бурь, кроме двух класса МО, в 2009 г.

3. После более чем полугодового (IX.2009 г.-III.2010 г.) отсутствия каких-либо бурь, внезапное возникновение очень большой бури (МА) 16.04.2010 г. и появление вслед за ней своеобразного кластера из пяти бурь 2010 г., включающего две сильные бури класса S, 2 мая и 4-5 августа 2010 г.

4. И вновь полугодовой перерыв (XI.2010 г.-V.2011 г.), но на этот раз и в появлении сильных

Таблица 1. Солнечно-земные бури 2007-2009 гг.

№№

п/п

1 2

3

4

5

6

7

8 9

10 11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 21

22 23

Даты Ä* Ap Класс

29.01.2007 г. 45 МО

13.03 32 МО

1.04 32 МО

2.04 34 МО

28.04 30 МО

23-24.05 43 МО

11.07 34 МО

14-15.07 35 МО

6-7.08 40 МО

28-29.09 40 МО

20.11 35 МО

1-2.02.2008 г. 36 МО

29.02-1.03 48 МО

09.03 42 МО

26-27.03 43 МО

6. 04 30 МО

23.04 30 МО

14-15.06 41 МО

9-10.08 35 МО

04.09 48 МО

11.10 44 МО

21.07.2009 г. 40 МО

31.08 33 МО

бурь, и затем возникновение целой последовательности из 7-ми мощных бурь (четырех класса 8, одной — МА и двух — Е).

Одним из наиболее замечательных свойств этой динамики является закономерность (3): внезапное, после долгого перерыва, возникновение мощной бури 1—6 апреля 2010 г. и последующей серии, включающей в том числе и сильные бури.

В разделе 5 эта буря рассматривается подробно. Будет показано, что ее возникновение стало следствием образования из 2-секторной структуры своеобразной медленно, по сравнению с Солнцем, вращающейся 4-секторной структуры КОМПС. Некоторые последующие свойства и эффекты этой структуры рассматриваются в работе Иванова и Харшиладзе [2012].

4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ 4-СЕКТОРНОЙ СТРУКТУРЫ КОМПС И СОЛНЕЧНО-ЗЕМНАЯ БУРЯ 1-6 АПРЕЛЯ 2010 г.

С начала января 2009 г. в крупномасштабном магнитном поле Солнца начинает формировать-

Таблица 2. Солнечно-земные бури 2010—2011 гг.

№№ п/п Даты Ар* Класс

24 05.04.2010 г. 88 МА

25 11.04 35 МО

26 02.05 63 5

27 29.05 35 МО

28 4-5.08 69 5

29 24.10 31 MO

30 4-5.02.2011 г. 48 MO

31 2.03 41 MO

32 11.03 46 MO

33 6.04 40 MO

34 12.04 36 MO

35 30.04 33 MO

36 28.05 70 5

37 4-5.06 53 5

38 05-06.08 108 Е

39 9-10.09 64 5

40 17.09 50 5

41 26-27.09 78 MA

42 27-28.09 35 MO

43 29.09 35 MO

44 24-25.10 102 Е

Таблица 3. Магнитные потоки КОМПС в 1021 мкс и их соотношения на секторных границах

CR 2094 CR 2095

OR1- -18.0 -16.1

OR1+ 8.0 4.7

OR1-/OR1+| 2.25 3.4

Активная граница

OR2- + OR3- -1.9 -3.55

OR2+ + OR3+ 13.7 12.20

OR2 - + OR3 - 0.15 0.28

OR2 + + OR3+

Активная граница

ся, из преимущественно приэкваториального токового слоя, 2-секторная структура КОМПС. К ноябрю 2009 г. (CR 2090) эта двухсекторная структура уже довольно четко выражена, и далее, в апреле 2010 г. (CR 2095) преобразуется в 4-сектор-ную структуру (рис. 1).

Как показано выше (разделе 3), в 2007—2009 гг. не наблюдалось ни одной сколь-либо интенсивной солнечно-земной бури, кроме небольшого

числа умеренных (МО) с баллами Ар* < 49, а в интервале 1Х.2009—111.2010 гг. отсутствовали даже бури класса МО (таблицы 1 и 2).

Однако во время возникновения 4-секторной структуры внезапно появляется очень мощная солнечно-земная буря класса МА 1—6 апреля 2010 г., положившая начало небольшой серии солнечно-земных бурь апреля—октября 2010 г., включавшей еще две мощные бури класса 8.

Ниже последовательно рассматриваются: 4.1. Возникновение 4-секторной структуры с ква-зитвердотельно вращающейся и двумя активными секторными границами. 4.2. Генерация и дестабилизация явлений солнечной активности на и вблизи секторных границ в апреле 2010 г. (4.3) Солнечные источники, структура, конфигурация и динамика межпланетного МГД-возмущения вблизи Земли 5—6 апреля 2010 г.

4.1. Возникновение 4-секторной структуры с квазитвердотельно вращающейся и двумя активными секторными границами

На рисунке 1 даны карты фотосферных источников КОМПС (черным), совмещенные с секторными границами (кривые) на поверхности источника (2.5^5 от центра Солнца), центрированные на 12.03 и 9.04.2010 г. ДО 2094 и 2095 соответственно).

В таблице 3 указаны магнитные потоки Ф в структурных образованиях КОМПС, обозначенные OR1-, OR2- и т.д. на картах рис. 1 (Знаки минус и плюс обозначают направление КОМПС к Солнцу или от Солнца соответственно).

Динамика КОМПС между оборотами CR 2094 и 2095 (рис. 1, табл. 3) позволяет сделать следующие выводы:

1. Имел место общий дрейф КОМПС в восточном направлении (замедление вращения источников КОМПС по сравнению с регулярным дифференциальным и с возникновением квазитвердотель-но вращающейся границы между OR1- и ОИ2+). 2. Начала формироваться 4-секторная структура КОМПС. 3. Относительно возросли потоки Ф между OR1- и OR1+ и OR2- и (OR2+ + OR3+) соответственно с 2.25 до 3.4 и с 0.15 до 0.28 — эти границы стал

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»