В работе проведен анализ зависимостей коэффициентов вихревой диффузии в направлениях X, Y и Z системы координат GSM от плазменного параметра β с учетом расстояния от Земли, направления межпланетного магнитного поля и условий геомагнитной активности в хвосте магнитосферы по данным Magnetospheric Multiscale Mission (MMS). Данные параметры определяются величинами среднеквадратичных скоростей ионов и их автокорреляционными временами. Коэффициенты вихревой диффузии характеризуют величину турбулентного транспорта в хвосте магнитосферы и являются параметрами модели турбулентного плазменного слоя. Анализировалось более 20000 12-минутных интервалов, во время которых спутники MMS находились внутри области с плотностью плазмы более 0.1 см-3 и средней энергией ионов более 0.5 кэВ. Показано, что с возрастанием плазменного параметра растут и коэффициенты вихревой диффузии. Данный рост прекращается при β~1. Анализ относительного вклада изменений среднеквадратичной скорости и автокорреляционного времени в коэффициент вихревой диффузии показал отсутствие существенной зависимости от автокорреляционного времени.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
Турбулентные флуктуации наблюдаются почти во всех плазменных системах, особенно при малом уровне диссипации; они характерны для лабораторных плазменных установок [Budaev et al., 2015]. Среди космофизических плазменных систем сравнительно давно исследуется турбулентность солнечного ветра [Bruno, Carbone, 2013; Alexandrova et al., 2013; Podesta, Borovsky, 2010; Tu, Marsch, 1995; Riazantseva et al., 2017; Borovsky, 2020]. Позже появились публикации по турбулентности магнитослоя [Yordanova et al., 2008; Rakhmanova et al., 2018, 2020; Рахманова и др., 2024], которую было проще исследовать по сравнению с турбулентностью солнечного ветра в результате значительного возрастания уровня флуктуаций околоземной ударной волны. Такие исследования особенно активизировались после запуска Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) [Sahraoui et al., 2020]. Однако влияние турбулентности солнечного ветра на турбулентность магнитослоя и влияние последней на характеристики магнитосферы почти не исследованы.
Список литературы
1. Антонова Е.Е. О неадиабатической диффузии, выравнивании концентрации и температуры в плазменном слое магнитосферы Земли. Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25, № 4. С. 623-627.
2. Антонова Е.Е., Овчинников И.Л. Равновесие турбулентного токового слоя и токовый слой хвоста магнитосферы Земли. Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36, № 5. С. 7-14.
3. Ермолаев Ю.И., Петрукович А.А., Зеленый Л.М. и др. Исследования структуры и динамики плазменного слоя в эксперименте Коралл проекта Интербол. Космические исследования. 2000. Т. 38, № 1. С. 16-22.
4. Найко Д.Ю., Овчинников И.Л., Антонова Е.Е. Пространственное распределение коэффициента вихревой диффузии в плазменном слое хвоста магнитосферы Земли и его зависимость от межпланетного магнитного поля и геомагнитной активности по данным MMS. Геомагнетизм и аэрономия. 2024. Т. 64, № 2. С. 172-179. 10.1134/S00167932236 00996. DOI: 10.1134/S0016793223600996
5. Овчинников И.Л., Антонова Е.Е. Турбулентный транспорт магнитосферы Земли: обзор результатов наблюдений и моделирования. Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57, № 6. С. 706-714. DOI: 10.7868/S0016794017060086
6. Овчинников И.Л., Антонова Е.Е., Ермолаев Ю.И. Определение коэффициента турбулентной диффузии в плазменном слое по данным проекта ИНТЕРБОЛ. Космические исследования. 2000. Т. 38, № 6. С. 596-601.
7. Овчинников И.Л., Антонова Е.Е., Ермолаев Ю.И. Турбулентность в плазменном слое во время суббурь (Исследование ряда случаев на базе наблюдений хвостового зонда проекта ИНТЕРБОЛ). Космические исследования. 2002. Т. 40, № 6. С. 563-570.
8. Овчинников И.Л., Антонова Е.Е., Найко Д.Ю. Флуктуации электрического и магнитного полей в плазменном слое хвоста магнитосферы Земли по данным MMS. Космические исследования. 2024. Т. 62, № 1. С. 13-35. 10.31857/ S0023420624010021. DOI: 10.31857/S0023420624010021
9. Рахманова Л.С., Хохлачев А.А., Рязанцева М.О. и др. Развитие турбулентности за околоземной ударной волной в периоды спокойного и возмущенного солнечного ветра. Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10, no 2. С. 15-28. 10.12737/szf-102202402. (Rakhmanova L.S., Khokhlachev A.A., Riazantseva M.O. et al. Development of turbulence behind a near-Earth shock wave during periods of calm and disturbed solar wind. Solar-Terr. Phys. 2024. Vol. 10, no. 2. P. 15-28. 10.12737/stp-102202402). DOI: 10.12737/szf-102202402.(RakhmanovaL.S
10. Alexandrova O., Chen C.H.K., Sorriso-Valvo L., et al. Solar wind turbulence and the role of ion instabilities. Space Sci. Rev. 2013. Vol. 178. P. 101-139. DOI: 10.1007/s11214-013-0004-8
11. Angelopoulos V., Kennel C.F., Coroniti F.V., et al. Characteristics of ion flow in the quiet state of the inner plasma sheet. Geophys. Res. Lett. 1993. Vol. 20, no 16. P. 1711-1714. DOI: 10.1029/93GL00847
12. Angelopoulos V., Mukai T., Kokubun S. Evidence for intermittency in Earth’s plasma sheet and implications for selforganized criticality. Phys. Plasmas. 1999. Vol. 6, no 11. P. 4161-4168. DOI: 10.1063/1.873681
13. Antonova E.E. Quasiturbulent transport and LLBL properties. Adv. Space Res. 2006. Vol. 37. P. 532-536. 10.1016/ j.asr.2006.01.019. DOI: 10.1016/j.asr.2006.01.019
14. Antonova E.E., Ovchinnikov I.L. Turbulent current sheets and magnetospheric substorms. Proc.International Conference on Substorms. Versailles, 12-17 May 1996. ESA SP-389. Paris: European Space Agency, 1996. P. 255.
15. Antonova E.E., Ovchinnikov I.L. Magnetostatically equilibrated plasma sheet with developed medium-scale turbulence: structure and implications for substorm dynamics. J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104, no. A8. P. 17289-17297. 10.1029/ 1999JA900141. DOI: 10.1029/1999JA900141
16. Antonova E.E., Stepanova M.V. The impact of turbulence on physics of the geomagnetic tail. Front. Astron. Space Sci. 2021. Vol. 8. 622570. DOI: 10.3389/fspas.2021.622570
17. Borovsky J.E. Plasma and magnetic-field structure of the solar wind at inertial-range scale. Sizes discerned from statistical examinations of the time-series measurements. Front. Astron. Space Sci. 2020. Vol. 7. 20. DOI: 10.3389/fspas.2020.00020
18. Borovsky J.E., Funsten H.E. MHD turbulence in the Earth’s plasma sheet: Dynamics, dissipation and driving. J. Geophys. Res. 2003. Vol. 107, no. A7. DOI: 10.1029/2002JA009625
19. Borovsky J.E., Elphic R.C., Funsten H.O., Thomsen M.F. The Earth’s plasma sheet as a laboratory for turbulence in high-β MHD. J. Plasma Phys. 1997. Vol. 57, no. 1. P. 1-34. DOI: 10.1017/S0022377896005259
20. Borovsky J.E., Thomsen M.F., Elphic R.C. The driving of the plasma sheet by the solar wind. J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103, no. A8. P. 17617-17639. DOI: 10.1029/97JA02986
21. Bruno R., Carbone, V. The Solar Wind as a Turbulence Laboratory. Living Rev. Solar Phys. 2013. Vol. 10. P. 1-208. DOI: 10.12942/lrsp-2013-2
22. Budaev V.P., Zeleny L.M., Savin S.P. Generalized self-similarity of intermittent plasma turbulence in space and laboratory plasmas. J. Plasma Phys. 2015. Vol. 81. 395810602. DOI: 10.1017/S0022377815001099
23. Burch J.L., Moore T.E., Torbert R.B., Giles B.L. Magnetospheric Multiscale overview and science objectives. Space Sci. Rev. 2016. Vol. 199, no. 1-4. P. 5-21. DOI: 10.1007/s11214-015-0164-9
24. Eyelade A.V., Espinoza C.M., Stepanova M., et al. Influence of MHD turbulence on ion kappa distributions in the Earth’s plasma sheet as a function of plasma β parameter. Front. Astron. Space Sci. 2021. Vol. 8. 647121. 10.3389/fspas. 2021.647121. DOI: 10.3389/fspas.2021.647121
25. Eyelade A.V., Stepanova M., Espinoza C.M., et al. The response of the Earth magnetosphere to changes in the solar wind dynamic pressure: 1. Plasma and magnetic pressures. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2024a. Vol. 129. e2023JA031948. DOI: 10.1029/2023JA031948
26. Eyelade A.V., Stepanova M., Espinoza C.M., et al. The response of the magnetosphere to changes in the solar wind dynamic pressure: 2. Ion and electron kappa distribution functions. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2024b. Vol. 129. e2023JA031949. DOI: 10.1029/2023JA031949
27. Iijima T., Potemra T.A. The amplitude distribution of field-aligned currents at northern high latitudes observed by Triad. J. Geophys. Res. 1976. Vol. 81, no.13. P. 2165-2174. DOI: 10.1029/JA081i013p02165
28. Montgomery D. Remarks on the MHD problem of generic magnetospheres and magnetotails. Magnetotail Phys. Johns Hopkins University Press, Baltimore. Md. 1987. P. 203-204.
29. Nagata D., Machida S., Ohtani S., et al. Solar wind control of plasma number density in the near Earth plasma sheet: three-dimensional structure. Ann. Geophys. 2008. Vol. 26, no. 12. P. 4031-4049. DOI: 10.5194/angeo-26-4031-2008
30. Newell P.T., Gjerloev J.W. Evaluation of SuperMAG auroral electrojet indices as indicators of substorms and auroral power. J. Geophys. Res. 2011. Vol. 116. A12211. 10.1029/ 2011JA016779. DOI: 10.1029/2011JA016779
31. Ovchinnikov I.L., Antonova E.E., Yermolaev Yu.I. Plasma sheet heating during substorm and the values of the plasma sheet diffusion coefficient obtained on the base of Interball/Tail probe observations. Adv. Space Res. 2002. Vol. 30, no. 7. P. 1821-1824. DOI: 10.1016/S0273-1177(02)00456-8
32. Pinto V., Stepanova M., Antonova E.E., Valdivia J.A. Estimation of the eddy-diffusion coefficients in the plasma sheet using THEMIS satellite data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. Vol. 73, no. 7. P. 1472-1477. DOI: 10.1016/j.jastp.2011.05.007
33. Podesta J.J., Borovsky J.E. Scale invariance of normalized cross-helicity throughout the inertial range of solar wind turbulence. Phys. Plasmas. 2010. Vol. 17, no 11. 112905. DOI: 10.1063/1.3505092
34. Pollock C., Moore T., Jacques A., et al. Fast plasma investigation for magnetospheric multiscale. Space Sci. Rev. 2016. Vol. 199, no. 1-4. P. 331-406. DOI: 10.1007/s11214-016-0245-4
35. Rakhmanova L., Riazantseva M., Zastenker G., Verigin M. Kinetic-scale ion flux fluctuations behind the quasi-parallel and quasi-perpendicular bow shock. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. Vol. 123, no. 7. P. 5300-5314. 10.1029/ 2018JA025179. DOI: 10.1029/2018JA025179
36. Rakhmanova L., Riazantseva M., Zastenker G., et al. Dynamics of plasma turbulence at Earth’s bow shock and through the magnetosheath. Astrophys. J. 2020. Vol. 901, no. 30. DOI: 10.3847/1538-4357/abae00
37. Riazantseva M., Budaev V., Rakhmanova L., et al. Variety of shapes of solar wind ion flux spectra: Spektr-R measurements. J. Plasma Phys. 2017. Vol. 83, no. 04. 705830401. DOI: 10.1017/S0022377817000502
38. Sahraoui F., Hadid L., Huang S. Magnetohydrodynamic and kinetic scale turbulence in the near-Earth space plasmas: a (short) biased review. Rev. Modern Plasma Phys. 2020. Vol. 4, no. 4. DOI: 10.1007/s41614-020-0040-2
39. Stepanova M., Antonova E.E. Modeling of the turbulent plasma sheet during quiet geomagnetic conditions. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. Vol. 73, no. 8. P. 1636-1642. DOI: 10.1016/j.jastp.2011.02.009
40. Stepanova M.V., Vucina-Parga T., Antonova E.E., et al. Variation of the plasma turbulence in the central plasma sheet during substorm phases observed by the Interball/tail satellite. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2005. Vol. 67, no. 11. P. 1815-1820. DOI: 10.1016/j.jastp.2005.01.013
41. Stepanova M., Antonova E.E., Paredes-Davis D., et al. Spatial variation of eddy-diffusion coefficients in the turbulent plasma sheet during substorms. Ann. Geophys. 2009. Vol. 27, no. 4. P. 1407-1411. DOI: 10.5194/angeo-27-1407-2009
42. Stepanova M., Pinto V., Valdivia J.A., Antonova E.E. Spatial distribution of the eddy diffusion coefficients in the plasma sheet during quiet time and substorms from THEMIS satellite data. J. Geophys. Res. 2011. Vol. 116, no. 1. DOI: 10.1029/2010JA015887
43. Torbert R.B., Russell C.T., Magnes W., et al. The FIELDS instrument suite on MMS: Scientific objectives, measurements, and data products. Space Sci. Rev. 2016. Vol. 199, no. 1-4. P. 105-135. DOI: 10.1007/s11214-014-0109-8
44. Troshichev O.A., Antonova E.E., Kamide Y. Inconsistence of magnetic field and plasma velocity variations in the distant plasma sheet: violation of the “frozen-in” criterion? Adv. Space Res. 2002. Vol. 30, no 12. P. 2683-2687. DOI: 10.1016/S0273-1177(02)80382-9
45. Tu C.Y., Marsch E. Magnetohydrodynamic structures waves and turbulence in the solar wind: Observations and theories. Space Sci. Rev. 1995. Vol. 73, no. 1-2. P. 1-210. DOI: 10.1007/BF00748891
46. Volwerk M., Vörös Z., Baumjohann W., et al. Multi-scale analysis of turbulence in the Earth’s current sheet. Ann. Geophys. 2004. Vol. 22, no. 7. P. 2525-2533. 10.5194/ angeo-22-2525-2004. DOI: 10.5194/angeo-22-2525-2004
47. Vörös W., Baumjohann W., Nakamura R., et al. Multi-scale magnetic field intermittence in the plasma sheet. Ann. Geophys. 2003. Vol. 21, no. 9. P. 1955-1964. 10.5194/ angeo-21-1955-2003. DOI: 10.5194/angeo-21-1955-2003
48. Vörös Z., Baumjohann W., Nakamura R., et al. Magnetic turbulence in the plasma sheet. J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109, no. 11. DOI: 10.1029/2004JA010404
49. Vörös Z., Baumjohann W., Nakamura R., et al. Bursty bulk flow driven turbulence in the Earth’s plasma sheet. Space Sci. Rev. 2006. Vol. 122, no. 1-4. P. 301-311. DOI: 10.1007/s11214-006-6987-7
50. Vörös Z., Baumjohann W., Nakamura R., et al. Spatial structure of plasma flow associated turbulence in the Earth’s plasma sheet. Ann. Geophys. 2007. Vol. 25, no. 2. P. 13-17. DOI: 10.5194/angeo-25-13-2007
51. Wang C.-P., Lyons L.R., Nagai T., et al. Evolution of plasma sheet particle content under different interplanetary magnetic field conditions. J. Geophys. Res. 2010. Vol. 115, no. 6. DOI: 10.1029/2009JA015028
52. Weygand J.M., Kivelson M.G., Khurana K.K., Schwarzl H.K., et al. Plasma sheet turbulence observed by Cluster II. J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110, no. 2. DOI: 10.1029/2004JA010581
53. Yordanova E., Vaivads A., André M., Buchert S.C., Vörös Z. Magnetosheath plasma turbulence and its spatiotemporal evolution as observed by the Cluster spacecraft. Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 100. 205003. 10.1103/PHYSREVLETT.100. 205003. DOI: 10.1103/PHYSREVLETT.100.205003
54. URL: https://lasp.colorado.edu/mms/sdc/public/data/(дата обращения 26 ноября 2024 г.).
55. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/(дата обращения 26 ноября 2024 г.).
56. URL: https://supermag.jhuapl.edu/info/(дата обращения 26 ноября 2024 г.).
57. URL: https://rscf.ru/project/23-22-00076/(дата обращения 26 ноября 2024 г.).
Выпуск
Другие статьи выпуска
На Солнце наблюдалась аномальная активность в районе солнечного пятна 3664 8-10 мая 2024 г., что привело к солнечным вспышкам, которые считаются самыми интенсивными в текущем солнечном цикле. Полярные сияния происходили в нескольких регионах по всему миру. Рано утром 12 мая 2024 г. вблизи самой высокой вершины Султаната Оман команда оманских энтузиастов астрофотосъемки задокументировала редкое событие, когда-либо наблюдавшееся в этом регионе. Полярные сияния часто возникают в так называемых зонах аврорального овала вокруг геомагнитных полюсов, куда магнитное поле Земли направляет заряженные частицы, проникающие из солнечного ветра. Это происходит, когда облако заряженных частиц выбрасывается в сторону Земли в результате мощной вспышки на Солнце. Иногда эти частицы могут вызвать полярное сияние в тех местах, где оно встречается чрезвычайно редко на протяжении всей истории человечества. Наблюдение с горы Джебель-Шамс, расположенной вдали от полярных регионов (на 23° севернее экватора), предоставляет уникальную возможность изучить такое явление в регионе, где полярные сияния исключительно редки. Мы исследуем факторы, способствующие наблюдению полярного сияния в Омане, включая геомагнитные условия и роль области солнечных пятен AR3664 в солнечной активности, а также местные условия в Омане, которые способствовали видимости этого полярного сияния. Понимание этой динамики может расширить наши знания о механизмах, определяющих видимость полярных сияний в более низких широтах, и дать ценную информацию о глобальном воздействии солнечных бурь. Это исследование также подчеркивает, насколько важно регистрировать полярные сияния в таких регионах, как Аравийский полуостров, где они происходят крайне редко.
В спектрограф космических лучей им. А. И. Кузьмина в Якутске входят нейтронный монитор 24-NM-64 и система подземных мюонных телескопов на газоразрядных (MT) и сцинтилляционных (SMT) счетчиках для регистрации мюонов на уровнях 0, 7, 20 и 40 м водного эквивалента. Температурный эффект мюонов, наблюдаемых с помощью MT, был рассмотрен в предыдущей работе [Янчуковский, 2023]. Здесь мы вычисляем температурный эффект мюонов, регистрируемых SMT. Распределения плотности температурных коэффициентов для мюонов, регистрируемых на поверхности и на различных глубинах под землей, найдены по данным SMT за период с января 2016 г. по декабрь 2018 г. с привлечением данных по высотному профилю температуры атмосферы над Якутском за этот же период. При анализе многомерных данных применен метод главных компонент. При построении системы линейных уравнений в пространстве главных компонент привлечен метод проекций на скрытые структуры (projections to latent structures, PLS2). Полученные результаты сопоставлены с результатами теоретических расчетов. Найденные распределения плотности температурных коэффициентов позволяют корректно учитывать температурный эффект в данных, регистрируемых мюонными телескопами.
Корреляционные кривые многочастотного Сибирского радиогелиографа (СРГ) - чувствительный индикатор и наглядная форма мониторинга микроволновой жизни активного Солнца. В статье приводится вывод оценочных соотношений и кратко обсуждается вклад в корреляционный отклик радиогелиографа спокойного Солнца, активных областей, радиовсплесков, спутников и и атмосферного поглощения. Оценки получены в предположении, что центры активности и спокойное Солнце являются однородными дисками разных размеров и яркости. Чувствительность корреляционных кривых к слабым источникам малых угловых размеров обусловлена их широким пространственным спектром. Широкий спектр означает появление заметного интерферометрического отклика у каждой пары антенн, поэтому суммарный отклик существенен. Корреляционные кривые позволяют оценить пространственные размеры источника радиовсплеска на разных частотах, но не позволяют рассчитать форму его радиоспектра. Изменчивость во времени содержания воды в атмосфере создает колебания величины принимаемого потока солнечного радиоизлучения. Корреляционный отклик в значительно меньшей степени подвержен влиянию данного фактора.
На основе измерений на региональных станциях сверхдлинноволнового радиопросвечивания и на спутниках миссии Swarm исследован отклик нижней и верхней ионосферы на прохождение внетропических циклонов в Дальневосточном регионе России в период 2014-2023 гг. Для двенадцати циклонов обнаружено, что возмущения в нижней ионосфере, отмечаемые по вариациям амплитуды и фазы СДВ-сигнала, а также сопряженные с ними вариации электронной плотности в верхней ионосфере на активной стадии циклонов соответствуют прохождению атмосферных внутренних гравитационных волн и их диссипации, что продемонстрировано на нескольких примерах. Рассмотрены механизмы воздействия внутренних атмосферных волн на ионосферу, позволяющие интерпретировать наблюдаемые в нижней ионосфере вариации фазы СДВ-сигнала и вариации электронной плотности в верхней ионосфере.
По данным наземных наблюдений на геофизической станции «Ловозеро» и радиофизическом полигоне «Туманный» ПГИ анализируется влияние изменений поглощения космического радиошума в нижней ионосфере на выход авроральных шипений к земной поверхности. Рассмотрены три всплеска авроральных шипений, окончание которых сопровождается ростом риометрического поглощения до 0.6-2.2 дБ. Моделирование их распространения из магнитосферы к земной поверхности в условиях возмущенного профиля электронной концентрации, обусловленного высыпаниями энергичных электронов, показало, что даже небольшое значение 0.6 дБ поглощения в ионосфере вызывает ослабление аврорального шипения на 45-50 дБ относительно его мощности на высоте 800 км. Расчеты показывают, что при таком поглощении мощность шипения у земной поверхности сопоставима с уровнем естественного шума волновода Земля-ионосфера, а при значении риометрического поглощения 2.2 дБ можно ожидать полного прекращения регистрации авроральных шипений на земной поверхности.
Проведено исследование морфологических особенностей полусуточных вариаций вероятности появления спорадического слоя Es P Es и высоты слоя h Es над Иркутском (52.3° N, 104.3° E) на основе данных ионозонда DPS-4 за 2003-2021 гг. Путем усреднения за все годы рассчитываются суточные вариации P Es и h Es для каждого месяца. Отмечается, что P Es достигает максимумов при спаде h Es и что наблюдается асимметрия максимумов P Es: утренние максимумы больше вечерних. Эти особенности интерпретируются на основе понятия оптимальной высоты образования Es и роли фотоионизации в формировании этого спорадического слоя.
Электрический потенциал ( ЭП ) ионосферы используется в качестве гелиогеофизического параметра при анализе тропосферного отклика на солнечное воздействие во время мощных геомагнитных бурь в 23-м цикле солнечной активности. На основе наблюдательных данных показано, что отклик метеопараметров происходит одновременно с вариациями ЭП во время очень большой магнитной бури 20 ноября 2003 г., вызванной экстремально геоэффективным событием. Тропосферный отклик сдвигается по времени относительно максимума ЭП во время очень большой магнитной бури 15 июля 2000 г.: увеличение высоты слоя осажденной воды наблюдается через 6 ч; уменьшение уходящей длинноволновой радиации - через 12 ч; увеличение верхней облачности - через 18 ч. Обнаружено, что амплитуда отклика метеопараметров на вариации ЭП примерно вдвое меньше во время магнитной бури 15 июля 2000 г. по сравнению с тропосферным откликом во время геомагнитной бури 20 ноября 2003 г.
В работе анализируется описание в летописях полярного сияния 2 сентября 1859 г., наблюдавшегося в Иркутске в период события Кэррингтона. Описание красной дуги очевидцем, анализ геомагнитной обстановки, публикации о визуальных наблюдениях различных форм полярных сияний на средних и низких широтах в этот период, современные инструментальные наблюдения SAR-дуг на широте Иркутска позволили допустить, что красная дуга, описанная в летописях, является SAR-дугой - одним из типов сияний в субавроральных и средних широтах, наблюдаемых во время геомагнитных бурь. Было установлено, что в Иркутске SAR-дуга наблюдалась на фазе восстановления магнитной супербури. Интенсивность SAR-дуги была оценена как ~10-20 кРл. Проекция плазмопаузы на ионосферу 2 сентября 1859 г. около 12 UT приходилась на широту Иркутска. Можно допустить, что описание полярного сияния 2 сентября 1859 г. в Иркутске является первым предметным описанием SAR-дуги, за век до ее открытия как явления в 1958 г.
Со времени обнаружения в 1993-1998 гг. явления аномального охлаждения и оседания средней и верхней атмосферы сложились две концепции, объясняющие его происхождение техногенными процессами. Обе делают упор на различных следствиях одной причины - сжигания углеродного топлива в промышленных масштабах. Основу первой концепции составляет гипотеза о ключевой роли в этом процессе убыли содержания кислорода в атмосфере. Возникшая несколько позже вторая модель связывает наблюдаемые эффекты с ростом в атмосфере парниковых газов, прежде всего СО2. В прошедшие годы предпринимались многочисленные попытки подтвердить предположение о доминировании второго механизма в формировании многолетнего тренда климата средней и верхней атмосферы. Однако все они оказались тщетными. Сегодня, во-первых, подтверждается справедливость первой гипотезы, признающей ведущую роль кислорода в изменении климата верхних слоев атмосферы, во-вторых, выявляются ошибки, ставшие причиной отказа от этого заключения. Становится очевидным, что техногенные процессы, влияющие на атмосферу, приводят к двум разнонаправленным явлениям: а) глобальному потеплению тропосферы; б) глобальному охлаждению термосферы, а именно: экстремальный рост массы СО2 нагревает нижние слои атмосферы, а ее верхние слои охлаждает даже малозаметная по отношению к общей массе убыль О2. Поскольку ничто не указывает на спад в ближайшие годы техногенной активности мировой цивилизации, для адекватного прогнозирования последствий роста загрязнения атмосферы, по-видимому, следует учитывать фактор влияния убыли содержания кислорода на состояние околоземного космического пространства.
Приведены результаты комплексных наблюдений проявлений космической погоды во время геофизических событий в конце октября - начале ноября 2021 г. на Якутской меридиональной геофизической сети ИКФИА СО РАН, включающей в себя комплекс различных научных приборов установленных на станциях «Якутск», «Маймага», «Жиганск» и «Тикси» (нейтронные мониторы, ионозонд, риометр, приемники ОНЧ-радиошумов и сигналов навигационных радиостанций, магнитометры), а также комплекс оптических приборов установленных на ст. «Маймага». Представлены результаты анализа явлений, происходивших в околоземном космическом пространстве, ионосфере и атмосфере Земли в северо-восточном секторе Сибири. Изучены свойства наблюдавшихся в это время геофизических эффектов проявления космической погоды: форбуш-понижений космических лучей, геомагнитной бури и суббури, риометрического поглощения, возникновения электроструи, квазипериодических широкополосных радиошипений. Проведена оценка изменения эффективной высоты волновода Земля-ионосфера, критических частот F2-слоя ионосферы, поглощения радиоволн коротковолнового диапазона, температуры нейтральной атмосферы, лучистой полосы сияния в эмиссиях 557.7 и 630.0 нм, а также области интенсивных полярных сияний и авроральной красной дуги (SAR-дуга).
По данным SDO/HMI изучена динамика мелкомасштабных элементов магнитного поля в фотосфере при образовании активной небольшой области USAF/NOAA 12761. Выбор этой области обусловлен тем, что она образовалась вблизи центральной меридианы в как минимум 11-летнем цикле солнечной активности при сильных фоновых магнитных полях. Установлено, что за двое суток до начала обучения для наблюдения первоначально мелкомасштабная структура магнитных полей образует цепочки элементов с учетом полярностей. Структура цепочек создает устойчивую линию разделения полярностей (ЛРП). В первые сутки ориентация ЛРП меняется с квазиширотной на квазимеридиональную. После сравнения результатов с соседними теоретическими моделями был сделан вывод, что наблюдаемая динамика элементов магнитных цепочек согласуется с моделями выхода жгута магнитного потока на уровне фотосферы.
Издательство
- Издательство
- ИСЗФ СО РАН
- Регион
- Россия, Иркутск
- Почтовый адрес
- 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 126А, а/я 291
- Юр. адрес
- 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 126А
- ФИО
- Медведев Андрей Всеволодович (Руководитель)
- E-mail адрес
- igpran@igpran.ru
- Контактный телефон
- +7 (395) 2425557
- Сайт
- http:/ru.iszf.irk.ru