научная статья по теме СРЕДНЕШИРОТНЫЕ СИЯНИЯ НА ЮГЕ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ ВО ВРЕМЯ БОЛЬШИХ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ 29-31 ОКТЯБРЯ И 20-21 НОЯБРЯ 2003 Г Космические исследования

Текст научной статьи на тему «СРЕДНЕШИРОТНЫЕ СИЯНИЯ НА ЮГЕ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ ВО ВРЕМЯ БОЛЬШИХ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ 29-31 ОКТЯБРЯ И 20-21 НОЯБРЯ 2003 Г»

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2004, том 42, № 6, с. 616-621

УДК 550.388.8

СРЕДНЕШИРОТНЫЕ СИЯНИЯ НА ЮГЕ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ ВО ВРЕМЯ БОЛЬШИХ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ 29-31 ОКТЯБРЯ И 20-21 НОЯБРЯ 2003 г.

© 2004 г. А. В. Михалев, А. Б. Белецкий, Н. В. Костылева, М. А. Черниговская

Институт солнечно-земной физики СО РАН, г. Иркутск E-mail: mikhalev@iszf.irk.ru Поступила в редакцию 23.03.2004 г.

Анализируются предварительные результаты оптических наблюдений среднеширотных сияний в геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН на юге Восточной Сибири (52° N, 103° E) в период двух больших магнитных бурь 29-31.X и 20-21.XI.2003 г. Результаты наблюдений сопоставляются с аналогичными данными среднеширотных сияний, наблюдавшихся в геофизической обсерватории в предшествующие годы. Зарегистрированные максимальные интенсивности атмосферных эмиссий и сопутствующая гелио-геофизическая обстановка позволяют сделать вывод, что анализируемые среднеширотные сияния по оптическому проявлению могут быть отнесены к экстремально наблюдавшимся в средних широтах.

ВВЕДЕНИЕ

Статистика инструментальных наблюдений среднеширотных сияний (СС) при больших уровнях геомагнитных возмущений (Д.г < -350-400 нТл) ограничена и исчисляется единицами [1]. В силу этого некоторые особенности наблюдаемых среднеширотных форм сияний остаются предметом исследований ряда работ [2, 3]. Одной из целей этих исследований может быть аналог хорошо разработанной и широко используемой для высоких широт концепции аврорального овала, в которой полярные сияния являются средством надежной и точной локализации положения вторжения в атмосферу потоков энергии частиц из магнитосферы Земли.

В настоящей работе представлены предварительные результаты оптических наблюдений СС во время двух больших геомагнитных бурь 29-31.Х и 20-21.XI.2003 г. в геофизической обсерватории Института солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН на юге Восточной Сибири (52° К, 103° Е).

АППАРАТУРА И УСЛОВИЯ НАБЛЮДЕНИЙ

Измерения оптического излучения верхней атмосферы проводились с помощью зенитных фотометров с интерференционными качающимися светофильтрами (А^1/2 ~ 1-2 нм) в линиях излучения 558 и 630 нм. Также регистрировалось излучение в ближней инфракрасной (720-830 нм) и ультрафиолетовой (360-410 нм) областях спектра. Спектральные диапазоны 360-410 и 720-830 нм выделялись абсорбционными светофильтрами. Угловые поля зрения каналов фотометра составляли 4-5°. Абсолютная калибровка измеритель-

ных трактов аппаратуры осуществлялась ранее по эталонным звездам и контролировалась с помощью опорных световых источников в вечерние и утренние часы наблюдений. Программное обеспечение фотометра позволяло записывать данные фотометрических каналов с усреднением ~12 с. При появлении импульсных сигналов, превышающих заданный порог, имелась возможность записывать сигналы с временным разрешением ~8 мс.

Оптические наблюдения 29-31.Х.2003 г. проводились в условиях сплошной облачности. Это обстоятельство могло привести к двум эффектам. Во-первых, из-за поглощения облачностью регистрируемые у поверхности Земли светимости атмосферных эмиссий должны иметь значения ниже светимостей на высотах высвечивания этих эмиссий и, соответственно, ниже регистрируемых светимостей в условиях возможной ясной погоды в эти интервалы наблюдений. Во-вторых, из-за рассеяния излучения облачностью на большие углы эффективное поле зрения каналов фотометра могло иметь существенно большие величины. Это могло привести к регистрации излучения с более высокоширотных областей относительно места локализации станции наблюдения (>1-2° широты). Реальный учет поглощения облачностью от протяженного источника атмосферного излучения представляет собой довольно сложную задачу, зависящую от многих факторов. Поэтому на предварительном этапе для оценки величины поглощения облачностью и возможности приведения зарегистрированных интенсивностей свечения атмосферных эмиссий 29 и 30.Х.2003 г. к условиям ясного неба и последующего их сопо-

ставления с другими среднеширотными сияниями была проведена оценка типичного поглощения излучения облачностью. Были выбраны 4 ночи, соответствующие этому же сезону, с быстрой (не более 40 мин) сменой метеорологической обстановки (ясно-облачно). Для этих ночей было осуществлено сопоставление регистрируемых интен-сивностей в атмосферных эмиссиях 558 и 630 нм для ясных и облачных интервалов наблюдений и соответственно определены коэффициенты поглощения облачностью. Полученные таким образом коэффициенты поглощения составили следующие минимальные, максимальные и средние значения, соответственно, для эмиссии 558 нм - 1.57, 2.6 и 1.92; для эмиссии 630 нм - 1.5, 2.46 и 1.85. Оценочные коэффициенты поглощения облачностью использовались далее для приведения зарегистрированных значений интенсивностей в условиях облачности к условиям, соответствующим ясному небу.

Оптические наблюдения 19-23.XI.2003 г. проводились в условиях ясного неба.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИИ

В геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН среднеширотные сияния были зарегистрированы 29, 30.Х и 20.XI.2003 г. Среднеширотным сияниям 29 и 30.Х.2003 г. предшествовали две сильнейшие солнечные вспышки класса Х17.2 и Х10.0, соответственно, 28 и 29.Х.2003 г. Указанные вспышки относятся к наиболее мощным солнечным вспышкам, зарегистрированным с 1976 г. (http://www.spaceweather.com/solarflares/topflares.html), которые послужили источником двух последовательных больших геомагнитных бурь 29 и

30.Х.2003 г. с минимальными значениями индекса, соответственно, -345 и -401 нТл и максимальным Кр индексом 90.

Среднеширотному сиянию 20.Х1.2003 г. предшествовала серия солнечных вспышек 17-18.Х1 класса М, которая послужила источником сильнейшей в этом цикле солнечной активности магнитной бури с = -465 нТл и Кр = 9.

На рис. 1а, 16 представлены распределения и Кр индексов и общий вид поведения атмосферной эмиссии 630 нм в геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН для этих магнитных бурь. На рис. 2 и 3 представлено более детально поведение зенитных интенсивностей атмосферных эмиссий 558 и 630 нм для ночи 30.Х и 20.Х1.2003 г., когда отмечались наибольшие возмущения в регистрируемых эмиссиях. Для 20.Х1 также приведено поведение оптического потока в спектральной полосе 360-410 нм.

ОБСУЖДЕНИЕ

Для всех трех описываемых СС начало роста интенсивности эмиссии 630 нм (/630) и максимальных значений /630 соответствует главным фазам магнитных бурь. Среднеширотное сияние 20.Х1 захватывает начало фазы восстановления. Доминирующей эмиссией СС 29 и 30.Х.2003 г. является эмиссия 630 нм. Небольшие вариации эмиссии 558 нм и световых потоков в спектральных каналах 360-410 нм и 720-830 нм отмечаются в интервалы времени резких увеличений интенсивности эмиссии 630 нм. В среднеширотном сиянии 20.Х1 второй доминирующей эмиссией является эмиссия 558 нм, возмущения которой оказываются сдвинуты по времени относительно возмущений эмиссии 630 нм. Вариации в спектральных каналах 360-410 нм и 720-830 нм в большей степени повторяют вариации эмиссии 558 нм.

Максимальные значения /630 для рассматриваемых среднеширотных сияний отмечаются во вторую половину ночи. Эта особенность регистрации СС в периоды главных фаз магнитных бурь в геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН уже отмечалась в работах [4, 5]. Во многих работах в качестве геомагнитного индекса, наиболее тесно коррелирующего с интенсивностью эмиссии 630 нм при геомагнитных возмущениях, указывают Д.гиндекс в сочетании с другими индексами солнечной и геомагнитной активности [6, 7]. Поэтому наблюдаемая особенность регистрации СС в работах [4, 5] связывалась с выраженной зависимостью от времени Д.гиндекса вариаций геомагнитного поля во время геомагнитных возмущений.

В таблице приведены максимальные значения Кр-индекса (К™х), Ар-индексы, минимальные значения Д.гиндекса (Б™п) в течение бури и максимальные значения зенитных интенсивностей эмиссий 558 и 630 нм (/ нм и /^ю нм) во время СС, зарегистрированных в геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН в последние годы. Для СС 29 и 30.Х.2003 г. в колонке интенсивностей эмиссий 630 нм кроме зарегистрированных значений в скобках приведены вероятностные значения интенсивностей, приведенные к условиям ясного неба, оцененные описанным выше методом.

Результаты таблицы позволяют сделать два вывода. Во-первых, зарегистрированные максимальные интенсивности эмиссий 630 нм во время СС 30.Х и 20.Х1.2003 г. имеют наибольшие значения за весь период проведения оптических наблюдений в геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (1989-1993 и 1997-2003 гг.). Это относится и к возмущению эмиссии 558 нм, зарегистрированному во время СС 20.Х1.2003 г. Во-вторых, максимально регистрируемые значения интенсивности

0

н

х

сТ

-400 5000

рц

Е И

0

СП

чо

2500

0

9

6

**

3

0

0

н

и -250

и

-500

20000

16000

^ 12000

и

0 3 8000

чо

4000

0

И

(а)

400

300

200

100

12 24 29

12 24 30

12 24 ИТ 31.Х.2003 г.

(б)

400 г 300200100-

12

20

24

Рис. 1

12 24 ИТ

21.XI.2003 г.

в большей степени коррелируют с чем с Кр-индексом. Последнее может также иллюстрировать рис. 4, где приведена зависимость прираще-

ния интенсивности эмиссии 630 нм от максимальных значений Д.гиндекса для геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН для различных

Рис. 2

уровней геомагнитно возмущенных дней (экспериментальные точки и линейная аппроксимация, прямая 7). На этом же рисунке штриховой линией (2) для сравнения приведена зависимость эмиссии 630 нм от одновременных индексов Ц из работы [6] для обсерватории Верхний Прованс.

Согласно [2], основные типы среднеширотных сияний с доминирующей эмиссией 630 нм проецируются в область плазмопаузы. Широтное местоположение станции наблюдения определяет возможность последовательной регистрации средне-широтных и субавроральных ионосферных структур и их оптических проявлений с ростом магнитной активности. При достаточно сильных геомагнитных возмущениях это, в первую очередь, должно приводить к переходу от области

Рис. 3

среднеширотного свечения атмосферы к области диффузного свечения, расположенной экватори-альнее аврорального овала

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 «Космические исследования»