Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Солнечно-земная физика. 2019. 5, № 4

 

Боровик А.В., Жданов А.А. «Процессы энерговыделения в солнечных вспышках малой мощности» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 3-11 (2019)

По данным международного вспышечного патруля за 1972–2010 гг. [http://www.ngdc. noaa.gov/stp/space-weather/solar-data/solar-features/so-lar-flares] выполнены статистические исследования малых солнечных вспышек (класс площади S). Установлена высокая корреляционная зависимость между продолжительностью вспышек и временем подъема яркости к максимуму. Получены новые данные по относительным временам подъема яркости (отношение времени подъема к общей продолжительности вспышки). Установлено, что распределения Тотн малых солнечных вспышек содержат ряд максимумов с наиболее значимыми 0.2, 0.25, 0.33 и 0.5. При переходе от вспышек низких оптических классов к более крупным вспышкам максимумы постепенно исчезают. Получены распределения солнечных вспышек по энергии в оптическом диапазоне длин волн, свидетельствующие о том, что интервалы энергий вспышек разного класса площади в значительной степени перекрываются. До 9.5% малых вспышек попадает в интервал энергий крупных солнечных вспышек (класс площади 2–4). Еще более значительное перекрытие – со вспышками класса площади 1.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 3-11 (2019) | Рубрика: 18

 

Крайнев М.Б. «Проявления в гелиосфере и в интенсивности гкл двух ветвей солнечной активности» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 12-25 (2019)

Дается представление о процессах в гелиосфере и модуляции галактических космических лучей (ГКЛ) в ней как результатах действия в этом слое Солнца двух ветвей солнечной активности, называемых по топологии солнечных магнитных полей внутри Солнца тороидальной ветвью (активные области, пятна, вспышки, корональные выбросы массы и т.д.) и полоидальной ветвью (высокоширотные магнитные поля, полярные корональные дыры, зональные униполярные магнитные области и т.д.). Формулируется основная причина различного проявления обеих ветвей на поверхности Солнца и в гелиосфере – наличие в основании гелиосферы слоя, в котором основным энергетическим фактором является магнитное поле. При этом преимущество при проникновении в гелиосферу получают более крупномасштабные, хотя и менее интенсивные солнечные магнитные поля полоидальной ветви. Показана связь с полоидальной ветвью солнечной активности гелиосферных характеристик (поле скорости солнечного ветра, размер гелиосферы, форма гелиосферного токового слоя, регулярное гелиосферное магнитное поле и его флуктуации), которые, согласно современным представлениям, определяют распространение в гелиосфере ГКЛ.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 12-25 (2019) | Рубрика: 18

 

Иванов Е.Ф., Губин А.В., Лесовой С.В., Эстрада Р.С. «Проект солнечного спектрополяриметра для прогноза космической погоды» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 26-33 (2019)

Предлагается проект солнечного спектрополяриметра метрового диапазона, предназначенного для использования в сети наземных инструментов в рамках задачи прогноза космической погоды. Требования к такому инструменту – идентичность характеристик, относительная дешевизна, возможность удаленного управления и передачи данных через интернет – определили выбор SDR-решения (Software-Defined Radio) как основы предлагаемого проекта. Наряду с вышеперечисленными требованиями предложенное SDR-решение позволяет легко реализовать прием I и V-параметров Стокса, что отличает данный проект от спектрополяриметров сети e-CALLISTO, принимающих преимущественно одну из линейных поляризаций. Размещение таких инструментов на различных долготах позволит круглосуточно регистрировать радиовсплески II типа, являющиеся признаками наиболее геоэффективных проявлений солнечной активности – корональных выбросов массы, существенно влияющих на космическую погоду.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 26-33 (2019) | Рубрика: 18

 

Федотова А.Ю., Алтынцев А.Т., Кочанов А.А., Лесовой С.В., Мешалкина Н.С. «О калибровке изображений сибирского радиогелиографа» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 34-41 (2019)

Обсуждается методика автоматической калибровки радиоизображений солнечного диска, получаемых по данным первой очереди многоволнового Сибирского радиогелиографа (СРГ). Т-образная антенная решетка СРГ состоит из 48 антенн и работает на 32 частотах в диапазоне 4–8 ГГц. Методика реализована на языке программирования Python. Приведены примеры калибровок инструментальных значений СРГ по яркостным температурам спокойного и активного Солнца на нескольких частотах для четырех эруптивных событий: 19.06.2017, 25.07.2016, 24.04.2017 и 19.04.2017. Приведены спектры для трех событий, а также оценки яркостной температуры по потоку, углового размера волокон и меры эмиссии.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 34-41 (2019) | Рубрика: 18

 

Пархомов В.А., Еселевич В.Г., Еселевич М.В., Дмитриев А.В., Ведерникова Т.И. «Диамагнитные плазмоиды как составная часть диамагнитных структур медленного солнечного ветра и их воздействие на магнитосферу Земли» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 42-54 (2019)

Показано, что диамагнитные структуры (ДС) медленного квазистационарного солнечного ветра (СВ) регистрируются на орбите Земли как последовательность ДС разных масштабов. На основании анализа этого явления был сделан вывод о том, что диамагнитные плазмоиды СВ, наблюдаемые, прежде всего, в медленном СВ, понятие о которых было введено Карлсоном в 2015 г., тождественны ДС малых масштабов. Было показано, что столкновение последовательности ДС медленного СВ с магнитосферой Земли вызывает рост авроральной геомагнитной активности, а отдельные ДС вызывают кратковременные усиления, совпадающие примерно с длительностью ДС (временем прохождения структуры мимо спутника) – пилообразные (sawtooth) суббури. Отмечается, что механизм взаимодействия ДС медленного СВ при северной компоненте ММП может быть связан с захватом в магнитосферу плазмы повышенной концентрации, составляющей основу ДС.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 42-54 (2019) | Рубрика: 18

 

Зотов О.Д., Клайн Б.И., Куражковская Н.А. «Влияние параметра β солнечного ветра на статистические характеристики Ap-индекса в цикле солнечной активности» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 55-63 (2019)

Исследовано влияние параметра β солнечного ветра (отношение плазменного давления к магнитному) на статистические характеристики Ap-индекса, отражающего триггерное поведение активности магнитосферы Земли. Триггерный эффект в динамике магнитосферы заключается в резком переходе от периодического режима к хаотическому в цикле солнечной активности. Показано, что кумулятивные функции распределения амплитуд и спектры мощности Ap-индекса как периодического, так и хаотического режима хорошо аппроксимируются степенными и экспоненциальными функциями соответственно. При этом показатели степенных функций и показатели, характеризующие наклон спектра Ap-индекса, существенно различаются по величине для периодического и хаотического режимов. Обнаружено, что величина Ap нелинейно зависит от β для обоих режимов динамики магнитосферы. Максимум амплитуды Ap-индекса для периодического режима наблюдается при β>1, а хаотического – при β<1. Практически в каждом цикле солнечной активности энергия флуктуаций Ap-индекса для хаотического режима выше, чем для периодического. Полученные результаты свидетельствуют о перемежаемости и связанной с ней турбулентности, наблюдаемой в активности магнитосферы Земли. Экспоненциальный характер спектральной плотности Ap-индекса указывает на то, что поведение магнитосферной активности определяется внутренней динамикой магнитосферных процессов, которую можно описать конечным числом детерминированных уравнений. Предполагается, что триггерный эффект активности магнитосферы Земли обусловлен углом наклона оси магнитного диполя Солнца к плоскости эклиптики, от которого зависит динамика параметра β в цикле солнечной активности.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 55-63 (2019) | Рубрика: 18

 

Коваль А.В. «Статистически значимые оценки влияния солнечной активности на планетарные волны в средней атмосфере северного полушария по данным модели МСВА» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 64-72 (2019)

Для зимнего периода в Северном полушарии с помощью численного моделирования изучается влияние изменений в термосфере, обусловленных уровнем солнечной активности (СА), на амплитуды долгопериодных планетарных волн (ПВ). Используется модель средней и верхней атмосферы (МСВА), позволяющая производить расчеты на высотах 0–300 км. Изменения СА в радиационном блоке МСВА задаются различными значениями потока солнечного излучения на длине волны 10.7 см для высот более 100 км. Для учета влияния заряженных частиц в ионосфере на динамику нейтрального газа в МСВА включены ионосферные проводимости для различных уровней СА. Для повышения статистической достоверности результатов получены два ансамбля расчетов, состоящие из 16 модельных прогонов каждый и соответствующие минимуму и максимуму СА. Проведен расчет статистической значимости средних разностей амплитуд ПВ при высокой и низкой СА. Показано, что полученные результаты достоверны почти во всем диапазоне высот 0–300 км. Моделирование впервые показало, что в средней атмосфере Северного полушария статистически достоверные различия амплитуд долгопериодных ПВ могут составлять 10–15% в зависимости от зонального волнового числа ПВ. При этом существенное влияние на распространение ПВ в средней атмосфере оказывает отражение волн на высотах нижней термосферы.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 64-72 (2019) | Рубрика: 18

 

Степанов А.Е., Кобякова С.Е., Халипов В.Л. «Наблюдение быстрых субавроральных дрейфов ионосферной плазмы по данным Якутской меридиональной цепочки станций» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 73-79 (2019)

По многолетним данным Якутской меридиональной цепочки ионосферных станций Якутск–Жиганск–Батагай–Тикси рассмотрены ионосферные признаки быстрых субавроральных ионных дрейфов. Показано, что резкие падения, или «срывы» критических частот (СКЧ) ионосферного F-слоя, являются одним из основных признаков развития быстрых субавроральных ионных дрейфов вблизи или в зените станции наблюдения. Сопоставление многолетних наземных и спутниковых измерений показывает, что имеется хорошее согласие в сезонном ходе вероятности появления СКЧ по наземным данным и субавроральных ионных дрейфов по данным спутников DMSP. Такое совпадение подразумевает, что и спутниковые, и наземные методы измерений регистрируют одно и то же явление на приграничных областях плазмосферы – возникновение и развитие электрических полей магнитосферного происхождения. Показано также, что местное время регистрации СКЧ по наземным данным близко совпадает с временем появления субавроральных поляризационных потоков плазмы по спутниковым данным. Можно заключить, что большинство наблюдаемых по наземным данным СКЧ относятся к интенсивным бурям.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 73-79 (2019) | Рубрика: 18

 

Михалев А.В. «Среднеширотные сияния в 23–24-х солнечных циклах по данным наблюдений на юге Восточной Сибири» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 80-89 (2019)

Представлены данные наблюдений среднеширотных сияний (СС) на юге Восточной Сибири в 23–24-м солнечных циклах. Рассматриваются спектральный состав и доминирующие эмиссии СС, суточное распределение вероятности регистрации СС, зависимость от уровня геомагнитной активности, принадлежность к различным типам сияний. Показана тесная связь интенсивности доминирующей эмиссии 630.0 нм с Dst-индексом во время магнитных бурь (МБ). Отмечается, что наиболее интенсивные СС регистрируются в главные фазы МБ. Зарегистрированное СС 20 ноября 2003 г. может дополнить список наиболее известных сияний (great aurora). Описывается динамика авроральных эмиссий 557.7 и 630.0 нм для очень сильных МБ ( Dstmin<–200 нТл) 24 марта 1991 г., 6 апреля 2000 г., 30 октября и 20 ноября 2003 г., 17 марта 2015 г. Обсуждаются механизмы возбуждения эмиссий во время магнитных бурь и возможная связь с магнитосферными структурами.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 80-89 (2019) | Рубрика: 18

 

Мартинес-Беденко В.А., Пилипенко В.А., Захаров В.И., Грушин В.А. «Влияние тайфуна Vongfong 2014 г. на ионосферу и геомагнитное поле по данным спутников SWARM: 2. Геомагнитные возмущения» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 90-98 (2019)

Сильные метеорологические возмущения в атмосфере, сопровождающиеся генерацией волн и турбулентности, могут оказывать влияние на плазму ионосферы и геомагнитное поле. Для поиска этих эффектов мы проанализировали данные электромагнитных измерений на низкоорбитальных спутниках Swarm во время пролетов над областью тайфуна Vongfong 2014 г. Обнаружено появление в верхней ионосфере «магнитной ряби» – поперечных к основному геомагнитному полю флуктуаций малой амплитуды (0.5–1.5 нТл) с преобладающим периодом порядка 10 с, вызванных мелкомасштабными продольными токами. Предположительно, эти квазипериодические флуктуации связаны с пролетом спутника через квазипериодическую пространственную структуру продольных токов с характерным масштабом ∼70 км, индуцируемых при взаимодействии акустических волн, возбуждаемых тайфуном, с Е-слоем ионосферы. В одном из пролетов над тайфуном наблюдался всплеск высокочастотных шумов (∼0.3 Гц), которые можно связать с возбуждением ионосферного альвеновского резонатора атмосферной турбулентностью.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 90-98 (2019) | Рубрика: 18

 

Ахметов О.И., Мингалев И.В., Мингалев О.В., Суворова З.В., Белаховский В.Б., Черняков С.М. «Определение характеристик УНЧ-волн, наиболее сильно реагирующих на незначительные изменения электронной плотности ионосферы в области высоких широт» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 99-109 (2019)

Методами численного эксперимента исследуется задача определения характеристик электромагнитных волн УНЧ-диапазона (0.3–3 кГц), регистрируемых на уровне приземного слоя и несущих максимальное количество информации о состоянии волновода Земля-ионосфера. Проанализировано влияние горизонтальной пространственной структуры электронной плотности волновода Земля-ионосфера на особенности распространения электромагнитных волн. Выявлены характеристики, позволяющие регистрировать их инструментальными методами наблюдений в условиях слабо возмущенной ионосферы. Профили концентрации, используемые в численных экспериментах, получены по данным радара частичных отражений Полярного геофизического института, расположенного на радиофизическом полигоне «Туманный» Мурманской области (69.0° N, 35.7° E), с использованием модели IRI2016 во время солнечной вспышки 15 марта и последующей магнитной бури 17 марта 2013 г. Используемая в работе модель распространения электромагнитных сигналов разработана авторами. Она основана на численном интегрировании системы уравнений Максвелла в проводящей среде при помощи новой явной схемы. В этой схеме электрическое и магнитное поля вычисляются в одни и те же моменты времени в одних и тех же узлах пространственной сетки. Используется также расщепление по пространственным направлениям и по физическим процессам, причем затухание электрического поля в ионосфере за счет проводимости и вращение во внешнем геомагнитном поле учитываются по аналитическим формулам на отдельных шагах расщепления.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 99-109 (2019) | Рубрика: 18

 

Мукашева С.Н., Капытин В.И., Малимбаев А.М. «Вариации ионосферных параметров над Алма-Атой (Казахстан) в 1999-2013 гг .» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 110-116 (2019)

Приводятся результаты исследования поведения ионосферных параметров: полного электронного содержания I(t) и электронной концентрации в максимуме слоя F2 Nm – над Алма-Атой (Казахстан) [43.25° N; 76.92° E] за 1999–2013 гг. Рассматриваемый временной интервал охватывает разные уровни солнечной активности. Показано, что при F10.7>175 летом и при F10.7>225 зимой наблюдается эффект насыщения, т. е. с ростом уровня солнечной активности значения I(t) не увеличиваются. Наблюдаемая нелинейная зависимость полного электронного содержания ионосферы от потока радиоизлучения Солнца F 10.7 является следствием нелинейной зависимости солнечного ультрафиолетового излучения от потока радиоизлучения Солнца. Исследование изменчивости параметров среднеширотной ионосферы при разных уровнях солнечной и геомагнитной активности показало, что стандартное отклонение _f(x) и средний сдвиг Xave флуктуаций I(t) и Nm относительно спокойного уровня слабо зависят от уровня солнечной активности, а зависимость от геомагнитной активности значительна при F 10.7<100.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 110-116 (2019) | Рубрика: 18

 

Коробцев И.В., Мишина М.Н. «Оптические наблюдения малых космических аппаратов космического мусора в Саянской обсерватории ИСЗФ СО РАН» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 117-121 (2019)

В ближайшие годы ожидается запуск нескольких тысяч малых космических аппаратов в составе спутниковых группировок различных компаний (OneWeb, SpaceX и др.), что значительно увеличит заселенность в области низких орбит. Данные космические аппараты в основном предназначены для предоставления телекоммуникационных услуг и дистанционного зондирования Земли из космоса и имеют невысокий эксплуатационный ресурс. Высокое временное разрешение, которое обеспечивается за счет использования высокоскоростных приемников, выполненных на основе комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник (КМОП) в сочетании с оптическими телескопами умеренного диаметра, позволяет получать детальную картину изменений блеска и оценивать состояние малых космических аппаратов. В работе изложена методика и результаты фотометрических измерений малых космических аппаратов, полученные на 1.6-метровом телескопе АЗТ-33ИК Саянской солнечной обсерватории ИСЗФ СО РАН. Показано, что фотометрические измерения являются важным источником информации на разных этапах эксплуатации спутников.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 117-121 (2019) | Рубрика: 18

 

Подлесный А.В., Науменко А.А., Цедрик М.В. «Оценка коэффициента связи антенн при использовании непрерывных ЛЧМ-сигналов в установках зондирования внешней ионосферы» Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 122-129 (2019)

При разработке первых станций зондирования внешней ионосферы рассматривался вопрос улучшения электромагнитной совместимости таких аппаратов за счет применения сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). В то время одной из главных проблем применения сигналов с ЛЧМ являлась невозможность обеспечения одновременной работы приемника и передатчика. В статье приводятся результаты использования приемных и передающих дипольных антенн с общим центром для зондирования ионосферы непрерывным ЛЧМ-сигналом. Сделаны выводы о возможности использования таких установок для спутникового зондирования внешней ионосферы при конфигурации с аппаратным разделением поляризаций и, в наземном варианте, при ортогональном расположении приемной и передающей антенн. В ходе испытаний, проведенных на специально созданном антенном стенде, выявлено, что коэффициент связи передающей и приемной антенн при взаимных углах 45° имеет величину не более –10 дБ, а разница коэффициентов связи передающей и приемной антенн при взаимных углах 45 и 90° составляет порядка 15 дБ.

Солнечно-земная физика, 5, № 4, с. 122-129 (2019) | Рубрика: 18