Важнейший результат ЛМИИ за 2018 г. (проект на состояние 4 декабря 2018 г.)
Установлено, что поступление плазмы высокой плотности из солнечного ветра в плазменный слой создало во внутренней магнитосфере популяцию высокоэнергичных ионов и сгенерировало электромагнитные ионно-циклотронные волны вследствие температурной анизотропии. Геомагнитные пульсации на частотах ниже 0,5 Гц наблюдались на Земле в широком долготном диапазоне (13 часов по местному времени), простирающемся от полуночного через утренний к полуденному сектору вдоль геомагнитной широты 60° (рис.1).
Рис.1. Динамические спектры вариаций Н-компоненты магнитного поля, регистрируемые на станциях проекта PWING с 1200 UT 20 марта до 1200 UT 21 марта 2017 г. (a-j). Положение станций показано на верхней панели справа (k) с отметкой о регистрации пульсаций (черный кружок). На нижней панели справа (l) приведен динамический спектр вариаций магнитного поля, измеренный прибором MGF на борту спутника Arase вблизи сопряженной точки станции HUS. Геомагнитные пульсации на частотах ниже 0,5 Гц наблюдались в интервале 0130-0300 UT 21 марта 2017 г.
(Shiokawa K., et al. Purple auroral rays and global Pc1 pulsations observed at the CIR-associated solar wind density enhancement on March 21, 2017 // Geophys. Res. Lett. 2018. Vol.45. No.20. P.10819-10828. doi: 10.1029/2018GL079103.)
Основные научные результаты, полученные в рамках Проекта II.16.2.1. «Исследование эффектов космической погоды по данным Якутской меридиональной цепочки геофизических станций»
1. Во время суббуревых возмущений формируется полоса поляризационного джета в которой происходит генерация красной дуги, имеющей следующие отличительные характеристики (рис.2):
— эти красные дуги возникают во время суббуревых возмущений. При развитии мировой магнитной бури они могут наблюдаться на любой ее фазе;
— интенсивность свечения линии 630.0 нм атомарного кислорода меняется в пределах 100-500 Рэлей;
— свечение нестабильно по интенсивности; дуги могут исчезать и появляться вновь в другом месте, могут иметь мультиплетный характер.
(Khalipov V.L., Stepanov A.E., Ievenko I.B., Kotova G.A., Panchenko V.A. Formation of red arc in the polarization jet band // J. Atmos. and Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 179. P.494-503. doi: 10.1016/j.jastp.2018.08.005.)
Рис.2. Оптические и ионосферные измерения 2 декабря 1989 г. Слева — вариации параметров ионосферы во время развития SAR-дуги. Светлые кружочки – ход критических частот fоF2, черные кружочки – ход минимальных высот h’F2 регулярного F2-слоя. Крестики — ход критических частот спорадического слоя F3s. Справа — оптические измерения во время наблюдения SAR-дуги, где (a) положение красной дуги по измерениям сканирующего фотометра, (b) значения интенсивности линии 630.0 нм в дуге, (c) вариации температуры нейтральной атмосферы в области F. Здесь штриховая линия с крестиками обозначает усредненные за месяц вариации температуры нейтральной атмосферы для невозмущённых дней.
2. Исследование сезонных особенностей формирования областей повышения электронной температуры Те в субавроральной ионосфере в условиях умеренной геомагнитной активности и потока тепла из плазмосферы на основе сопоставления результатов численного моделирования и данных ИСЗ «CHAMP» показали, что
— конфигурация областей повышения Те в субавроральной ионосфере в разные сезоны существенно различаются и зависят от положения терминатора и мирового времени вследствие несовпадения полюсов;
— в зимний период в 04–07 UT в субавроральной ионосфере может формироваться кольцеобразная область повышенных значений Те, а в 17 UT – область в виде серпообразной зоны;
— в равноденственный и летний периоды области повышения Те в субавроральной ионосфере имеют вид серпообразной зоны различной длины и четкости.
(Гололобов А.Ю., Голиков И.А. Исследование сезонных особенностей формирования областей повышения электронной температуры в субавроральной ионосфере // Солнечно-земная физика. 2018. (принята в печать).
3. Совместно с соавторами из ИКИ РАН, ИФЗ РАН, Университета Сантьяго Де Чили (Чили) и ПГИ РАН получен результат:
Анализ распространения возмущения, вызванного межпланетной ударной волной из солнечного ветра через магнитосферу и ионосферу до земной поверхности, используя данные спутников, мировой сети магнитометров и приемников глобальной системы позиционирования (GPS), дающих информацию о полном электронном содержании (ПЭС) ионосферы, позволило детально проследить последствия распространения возмущения из межпланетного пространства через магнитосферу и ионосферу до поверхности Земли. На примере этих событий рассмотрены разные аспекты воздействия межпланетной ударной волны на околоземное пространство и наземные технологические системы, и показано, какие особенности этого воздействия хорошо описываются существующими теоретическими моделями, а какие еще требуют дополнительных исследований. Рассмотрено формирование тонкой структуры события внезапного начала (SC): предварительных (PI) и основных (MI) импульсов. MI и сжатие магнитосферного магнитного поля были надежно обнаружены на спутниках GOES и RBSP и на геомагнитно-сопряженных станциях, однако, PI был замечен только на Земле. Это исследование впервые экспериментально подтвердило возможность обнаружения ионосферного отклика на SC с помощью метода GPS.
(Пилипенко В.A., Браво M., Романова Н.В., Koзырева O.В., Самсонов С.Н., Сахаров А.Я. Геомагнитный и ионосферный отклик на межпланетную ударную волну 17 марта 2015 г. // Физика Земли. 2018. Т.58, №3.)
4. Исследовано влияние параметров межпланетной среды на авроральную активность в периоды главной фазы магнитных бурь, индуцированных CIR и ICME событиями. Были рассмотрены сильные магнитные бури с близкими значениями Dst. Получены следующие результаты:
- Показано, что для CIR и ICME событий среднее значение АЕ индекса (АЕaver) на главной фазе магнитной бури коррелирует с электрическим полем солнечного ветра. Наибольший коэффициент корреляции (r=0.73) наблюдается для магнитных бурь, индуцированных CIR событиями.
- Обнаружено, что АЕaver в зависимости от южной Bz ММП ветра на главной фазе магнитной бури для ICME событий, в отличие от CIR событий, увеличивается с ростом среднего значения модуля южной Bz ММП.
- Анализ между АЕaver и средней скоростью СВ (Vswaver) на главной фазе магнитной бури показал, что в CIR событиях, в отличие от ICME, АЕaver коррелирует с Vswaver.
(Boroyev R.N. Relationship between substorm activity and the interplanetary medium parameters during the main phase of strong magnetic storms // Adv. Space Res. 2018. doi: 10.1016/j.asr.2018.09.001.)
5. Установлено, что распределение количества дней n со среднесуточным значением геомагнитного индекса Dst<–100 нТл зависит от гелиошироты φ Земли: n возрастает с ростом абсолютной величины φ в обоих полушариях Солнца и достигает максимума при экстремальных значениях φ (рис.3).
Рис.3. Распределение дней (n) со среднесуточным значением Dst< –100 нТл в зависимости от гелиошироты Земли (φ)
(Макаров Г.А. Гелиоширотные закономерности магнитно-возмущенных дней со среднесуточным значением геомагнитного индекса Dst<–100 нТл // Солнечно-земная физика. Том 4, № 3, с. 28-32. 2018. DOI:10.12737/szf-43201803.).
6. Получено, что суточная вариация индекса AL интенсивности авроральной западной электроструи в спокойные дни зависит от угла между геомагнитной осью и линией Солнце-Земля, фаза максимума этой вариации приходится на 12 ч GMT в зимние и на 24 ч GMT в летние месяцы, амплитуда вариации наибольшая в периоды солнцестояний и уменьшается до нуля в равноденствия (рис.4).
Рис.4. Изменение aх-компоненты суточной вариации AL-индекса (компонента ax отражает суточные изменения, возникающие при изменении наклона диполя в солнечном (0–12 ч GMT) направлении) (а) и разности ∆cosφ = 1/2(cosφ12 – cosφ24) (б) по месяцам, индексы 12 и 24 обозначают часы суток; цифры у кривых – уровень магнитной активности: 1 – ΣKp = 0–12; 2 – ΣKp = 13–18; 3 – ΣKp = 19–23; 4 – ΣKp = 24–33.
(Крымский Г.Ф., Макаров Г.А. Регулярные вариации интенсивности авроральной западной электроструи по данным о геомагнитном AL–индексе // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т.58, №3. С.350-355. doi: 10.7868/S0016794018030057.)