ФГБУН ФИЦ «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера
Сибирского отделения Российской академии наук
ИКФИА СО РАН

Результаты ЛМИИ 2016

Основные научные результаты, полученные в рамках Проекта II.16.2.3. «Исследование проявлений космической погоды в субавроральной и авроральной зонах по наблюдениям на Якутской меридиональной цепочке станций»

1. Рассмотрены геофизические эффекты солнечных событий 2014 г. на сети станций на северо-востоке России. Выявлены эффекты возбуждения волн в атмосферном электричестве приземного слоя воздуха в результате внезапного начала магнитной бури. Накануне событий 4 ноября 2014 г. и 27 августа 2014 г. в ионосфере выделены положительные аномалии, которые возникали независимо от местного времени на фоне спокойного и слабовозмущенного геомагнитного поля.

(Смирнов С.Э., Бычков В.В., Мандрикова О.В., Соловьев И.С., Полозов Ю.А., Заляев Т.Л., Хомутов С.Ю., Поддельский И.Н., Думбрава З.Ф., Баишев Д.Г. Анализ явлений космической погоды в 2014 году по наблюдениям в северо-восточном регионе России // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. — 2016. — № 1(12). C. 66-84. DOI: 10.18454/2079-6641-2016-12-1-66-84.)

2. Проведено исследование на трехмерной модели высокоширотной ионосферы, учитывающей тепловой режим (Свид. №19854 ИНИПИ РАО ОФЭРНиО), причин формирования «горячих зон» на высотах области F2 субавроральной ионосферы. Показано, что в области F2 высокоширотной ионосферы в период минимума солнечной активности в условиях зимнего солнцестояния несовпадение полюсов приводит к регулярным долготным особенностям в распределении электронной температуры Те при суточном вращении Земли вокруг своей оси: в 0500 UT, когда освещено восточное полушарие, формируется зона повышенной Те только в утреннем секторе, а в 1700 UT – в обоих секторах, когда освещено западное полушарие.

(Гололобов А.Ю., Голиков И.А., Попов В.И. Численное моделирование распределения температуры электронов в области F высокоширотной ионосферы для условий зимнего солнцестояния // Материалы XII Международной школы молодых ученых «Физика окружающей среды», Томск, 2016. С. 62-66.)

3. Выполнен анализ результатов измерений вертикальных и горизонтальных движений плазмы по доплеровским данным наземных ионозондов (ст. Якутск, долгота 129°8′, L = 3.0; ст. Магадан, долгота 150°48′, L = 2.9; ст. Петропавловск-Камчатский, долгота 158°39′, L = 2.1) и данным дрейфометров на спутниках DMSP на высоте ~850 км. Два вида измерений хорошо согласуются между собой. Во время магнитной бури 23.06.2005 г. скорости восходящих потоков плазмы по измерениям спутников DMSP составляли 1.0-1.4 км/с на высоте спутника 850 км, а в области F2 ионосферы эта скорость соответствовала 150 м/с. Полоса SAPS расширилась до 15° по широте и около 5 ч по MLT, охватывая наземные измерительные пункты Петропавловск-Камчатский, Магадан, Якутск, что вызвало уменьшение электронной концентрации в области F2 на порядок и на высоте 850 км — в несколько раз.

Рис.1. Вариации критических частот и высот слоя F2 над станциями Якутск, Петропавловск-Камчатский и Магадан во время развития поляризационного джета 23.06.2005 г. Стрелкой отмечен момент срыва критических частот на станциях.
Рис.2 Одновременные измерения дрейфа плазмы на спутнике DMSP F15 при пролете в северном полушарии и дигизондом DPS-4 на ст. Якутск. Полоса SAPS перекрывает диапазон более 15 градусов по широте.

(Халипов В.Л., Степанов А.Е., Котова Г.А., Кобякова С.Е., Богданов В.В., Кайсин А.В., Панченко В.А. Вертикальные скорости дрейфа плазмы при наблюдении поляризационного джета по наземным доплеровским измерениям и данным дрейфометров на спутниках DMSP // Геомагнетизм и аэрономия, Т.56, №5, С.568-578, 2016. DOI: 10.7868/S0016794016050060.)

4. Рассмотрено развитие геомагнитных пульсаций, локализованных на магнитных широтах 66-74° в полуденном (11 MLT) и вечернем (20 MLT) секторах, при взаимодействии межпланетной ударной волны (МУВ), фронт которой имел наклон в плоскости эклиптики, с магнитосферой. Показано, (см. рис.3) что положение волновых возмущений в магнитосфере на разном радиальном расстоянии: X~5.5 Re в полуденном и X~-6.3÷-7.3 Re в вечернем секторе, согласуется с наклоном фронта МУВ в плоскости эклиптики. Предполагается что фронт МУВ распространяясь в магнитосфере со скоростью Vsh ~ 53 км/c вызвал вихревые возмущения в областях сдвиговых течений плазмы.

Рис.3. Распределение горизонтальных скоростей распространения фронта МУВ (V1, серые стрелки) и течения плазмы (V2, черные стрелки) в 0055 UT. Видно, что на спутнике Сluster 3 (Cl3) скорости сильно отличались по величине (проекция V2 на V1 показана контурной стрелкой) т.е. регистрировались интенсивные сдвиговые течения. На спутниках Themis D и E (ThD и ThE) наблюдается подобное отличие скоростей, но меньшей величины. Вставки а и b иллюстрируют динамику горизонтального вектора скорости течения плазмы на спутниках Cl3 и ThD, соответственно. На обоих спутниках в интервале 0054-0059 UT наблюдается вращение вектора скорости, соответствующее вихревым возмущениям, которое сменяется, вначале западным, затем восточным течением плазмы.

(Moiseev A., Baishev D., Mishin V., Uozumi T., Yoshikawa A., Du A. Features of formation of small-scale vortex disturbances during the sudden magnetosphere compression // Abstracts of 13th Russian-Chinese Conference on Space Weather, Yakutsk, Russia, Aug. 15-19, 2016. P.14.)

5. Исследована связь между скоростью развития магнитной бури на главной фазе и средней величиной AE индекса (ΣАЕ/ΔT) за время главной фазы (где ΣАЕ – суммарное значение АЕ индекса за время главной фазы магнитной бури, ΔT – длительность главной фазы). Были рассмотрены бури, инициированные высокоскоростными потоками CIR и межпланетными проявлениями корональных выбросов IСМE (магнитные облака и Ejecta). Анализ показал, что величина ΣАЕ/ΔT коррелирует со скоростью развития магнитной бури для CIR событий, в отличие от бурь, инициированных ICME событиями. Обнаружено, отсутствие зависимости между ΣАЕ/ΔT и минимальным значением Dst индекса магнитной бури для CIR и ICME событий.

(Бороев Р.Н. Корреляция скорости развития магнитной бури на главной фазе и авроральной активности // Солнечно-земная физика. 2016. Т.2. №4. doi: 10.12737/21404.)

6. В период март-апрель 2011 г. был продолжен биомедицинский мониторинговый эксперимент по измерению состояния сердечно-сосудистой системы добровольцев с помощью экспресс-кардиографа «Фазаграф». Измерения проводились ежедневно в двух пунктах: г. Якутске (в ИКФИА и Медицинском институте Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова) и в пос. Тикси (в обсерватории ИКФИА). Обнаружено совпадение максимумов временного изменения геомагнитной возмущенности и коэффициента симметрии Т-зубца у половины добровольцев групп МИ (г. Якутск) и Тикси, принимавших участие в эксперименте. На этом основании сделано предположение о влиянии геомагнитной возмущенности на состояние сердечно-сосудистой системы человека. В год роста солнечной активности наблюдалось лучшее отслеживание вариаций геомагнитной активности у молодых испытуемых (МИ) и добровольцев группы полярного региона (Тикси). Сравнение результатов данного эксперимента с результатами эксперимента 2009 г. позволяет предположить, что отличие в реакции сердечно-сосудистой системы человека может быть связано с фазой 11-летнего цикла активности.

(Самсонов С.Н., Стрекаловская А.А., Малышева Л.А., Петрова П.Г., Захарова Ф.А. Связь геомагнитной возмущенности с состоянием сердечно-сосудистой системы человека в высоких широтах на фазе роста 11-летнего цикла солнечной активности // Якутский медицинский журнал 2 (54) 2016. С.52-54.)

7. По данным геомагнитных субавроральных индексов аn и as обнаружено, что: а) северо-южная асимметрия магнитной активности проявляется в 6-18-часовой компоненте суточной вариации магнитной активности, а в 0-12-часовой компоненте отсутствует полностью, б) северо-южная асимметрия тем больше, чем выше уровень магнитной активности (рис. 4). Предполагается, что непосредственной причиной северо-южной асимметрии являются меридиональные токи Педерсена, текущие между высокими и средними широтами в ионосфере.

Рис. 4. Годовой ход 0-12-ти (аx) и 6-18-ти (аy) часовых компонент суточной вариации магнитной активности в активном (●—●) и контрольном (○—○) вариантах; активный вариант отражает превышение магнитной активности в положительном (отрицательном) секторе межпланетного магнитного поля (ММП) в северном n (южном s) полушарии Земли и получается в виде суммы (а+n + аs), где знаки «+» и «-» относятся к положительному и отрицательному секторам ММП, контрольный вариант (аn + а+s) образуется для сравнения, цифрами 1-4 обозначены уровни магнитной активности: 1 – SKр = 0-12; 2 — 13-18; 3 — 19-23; 4 — 24-33.

(Макаров Г.А. Северо-южная асимметрия геомагнитной активности и электрическое поле солнечного ветра // Солнечно-земная физика. Том 2, № 1, с. 32-35 (2016). DOI:10.12737/13403.)