Петращук А.В., Магер П.Н., Климушкин Д.Ю. «Численный анализ пространственной структуры альфвеновских волн в плазме конечного давления в дипольной магнитосфере» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 4-13 (2022)

Проведен численный анализ пространственной структуры альфвеновских волн в неоднородной плазме конечного давления в дипольной модели магнитосферы. Были рассмотрены три модели магнитосферы, различающиеся максимальным плазменным давлением и градиентом давления. Была рассмотрена задача на собственные значения частоты волны. Установлено, что частота полоидальной моды может быть либо больше частоты тороидальной моды, либо меньше ее в зависимости от давления плазмы и его градиента. Рассмотрена задача на собственные значения радиальной компоненты волнового вектора. Найдены точки отражения альфвеновской волны в различных моделях магнитосферы. Показано, что область распространения волны в модели с холодной плазмой существенно уже, чем в моделях с конечным давлением плазмы. Исследована структура главной гармоники альфвеновской волны при смене ее поляризации в трех моделях магнитосферы. Проведено численное исследование влияния давления плазмы на структуру поведения всех компонент электрического и магнитного поля альфвеновских волн. Установлено, что при определенных параметрах модели магнитосферы магнитное поле может иметь три узла в то время как в модели с холодной плазмой только один. Кроме того, продольная компонента магнитного поля дважды меняет знак вдоль силовой линии магнитного поля.

Егоров Я.И., Файнштейн В.Г. «Кинематические характеристики КВМ типа stealth в трехмерном пространстве» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 14-23 (2022)

Для периода 2008–2014 гг. исследованы и сопоставлены кинематические характеристики движения корональных выбросов массы (КВМ) в трехмерном (3D) пространстве для трех групп КВМ: 1) КВМ типа stealth (далее – stealthКВМ); 2) КВМ, возникшие на видимой стороне Солнца (для наблюдателя на Земле) и связанные с рентгеновскими вспышками и с эрупцией волокон; 3) все КВМ, зарегистрированные в указанный период. К stealth-КВМ мы отнесли КВМ, возникшие на видимой стороне Солнца и не связанные с рентгеновскими вспышками, а также с эрупцией волокон. Кинематические и некоторые физические характеристики этих КВМ были сопоставлены с аналогичными характеристиками выбросов массы, которые были отнесены к stealth-КВМ в работе (D’Huys E., Seation D., Poedts S., Berghmans D. Visualizing fuzzy overlapping communities in networks. Astrophys. J. 2014. Vol. 795. iss. 1, article id. 49. 12 p. DOI: 10.1088/0004- 637X/795/1/49). После сравнения характеристик трех групп КВМ был сделан вывод, что в среднем stealth-КВМ имеют наименьшую скорость, кинетическую энергию, массу и угловой размер, центральный позиционный угол, а также угол α между направлением движения КВМ в плоскости эклиптики и линией Солнце–Земля и угол λ между направлением движения КВМ в 3D-пространстве и плоскостью эклиптики. Обсуждаются также распределения КВМ разных типов по кинематическим характеристикам.

Кичигин Г.Н., Кравцова М.В., Сдобнов В.Е. «Условия прихода солнечных энергичных протонов на Землю после мощных вспышек на Солнце» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 24-28 (2022)

Проведен анализ процесса переноса от Солнца до Земли энергичных протонов, ускоренных в солнечных вспышках. Используется модель, в которой предполагается, что протоны движутся к Земле в электромагнитном поле паркеровского представления. В рамках этой модели показано, что регистрация протонов на Земле происходит в том случае, когда протоны, движущиеся от вспышечной области Солнца, попадают в окрестность гелиосферного токового слоя, а Земля находится от нейтральной линии токового слоя на расстоянии, меньшем ларморовского радиуса протонов. Представлен анализ экспериментальных данных о солнечных вспышках в августе–сентябре 2011 г., из которого следует, что отсутствие регистрации энергичных протонов в окрестности Земли для некоторых мощных солнечных вспышек находит объяснение в рамках предложенной модели.

Маурчев Е.А., Михалко Е.А., Балабин Ю.В., Германенко А.В., Гвоздевский Б.Б. «Оценка эквивалентной дозы излучения на разных высотах атмосферы Земли» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 29-34 (2022)

Статья посвящена моделированию прохождения протонов космических лучей через атмосферу Земли. Целью работы является получение характеристик потоков вторичных частиц на разных высотах и пересчет этих значений в показатели эквивалентной дозы. Методика пересчета основана на численном моделировании взаимодействия частиц с антропоморфным фантомом. В работе рассмотрены два случая с использованием в качестве входных параметров модельного источника первичных частиц спектров протонов, соответствующих как галактическим, так и солнечным космическим лучам. Результаты вычислений представлены в табличном виде для интервала высот от 0 км до 11 км, верхнее значение соответствует стандартной высоте полета гражданских авиалайнеров. Показано хорошее согласие результатов расчетов с результатами аналогичных работ, проведенных другими научными группами.

Янчуковский В.Л., Белинская А.Ю. «Верхняя ионосфера в период вспышек солнечных космических лучей и форбуш-понижений галактических космических лучей» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 35-40 (2022)

Рассматривается поведение верхней ионосферы на высотах слоя F2 во время форбуш-понижений галактических космических лучей (ФП ГКЛ) и вспышек солнечных космических лучей (СКЛ). Используются результаты длительных непрерывных наблюдений космических лучей и ионосферы в Новосибирске за период с 1968 по 2021 г. Ионосферные возмущения в слое F2 в период ФП ГКЛ, которые сопровождались магнитными бурями, наблюдаются в виде отрицательной фазы ионосферной бури. Глубина понижения электронной концентрации и, соответственно, критической частоты слоя F2 на отрицательной фазе возмущения F-слоя ионосферы растет с увеличением Dst-индекса геомагнитной бури. Рост амплитуды отрицательного ионосферного возмущения становится все более значительным в зависимости от величины форбуш-понижения. По истечении восьми суток после вспышки СКЛ и фронта ФП ГКЛ наблюдается всплеск амплитуды суточного хода критической частоты слоя F2 ионосферы. Высказано предположение, что он вызван возмущениями в нижней атмосфере в результате значительных вариаций интенсивности потоков СКЛ и ГКЛ.

Белюченко К.В., Клименко М.В., Клименко В.В., Ратовский К.Г. «Связь возмущений полного электронного содержания с AE-индексом геомагнитной активности во время геомагнитной бури в марте 2015 г.» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 41-48 (2022)

Ионосферные эффекты геомагнитной бури 17 марта 2015 г. ранее исследовались на основе результатов расчетов Глобальной самосогласованной модели термосферы, ионосферы и протоносферы (ГСМ ТИП), не противоречащих экспериментальным данным. В данной работе были рассмотрены полученные в ГСМ ТИП возмущения полного электронного содержания (ПЭС, TEC) на разных долготах и зонально усредненные в период 17–23 марта 2015 г. Для всех долгот можно отметить наличие полосы положительных возмущений TEC вблизи геомагнитного экватора и эффекта последействия геомагнитной бури, который проявляется в виде положительных возмущений TEC на средних широтах на 3–5 сут после главной фазы геомагнитной бури. Нами были проанализированы зависимости возмущений параметров системы термосферы и ионосферы (TEC, n(N₂), n(O), зонального электрического поля, меридиональной компоненты термосферного ветра на высоте 300 км и температуры электронов на высоте 1000 км), рассчитанных по модели ГСМ ТИП, от вариаций AE-индекса геомагнитной активности. Анализ был проведен с использованием найденных по формуле Пирсона коэффициентов корреляции, которые были представлены в виде карт зависимостей коэффициента корреляции от момента времени UT и широты для выбранных долгот и для зонально усредненных значений. Полученные результаты показывают, что на высоких широтах Северного и Южного полушарий, коэффициент корреляции возмущений TEC и изменений AE близок к единице на всех исследуемых долготах в период 12–23 UT. В 9–12 UT наблюдается минимальный коэффициент корреляции на всех исследуемых широтах и долготах. Временные интервалы корреляции связаны с особенностями конкретной геомагнитной бури, для которой, например, интервал 09–23 UT 17 марта 2015 г. соответствует главной фазе геомагнитной бури. Обсуждаются возможные механизмы формирования такой связи модельных возмущений TEC и AE.

Поляков А.Р. «Структура групп собственных частот в спектрах геомагнитных пульсаций ночной стороны магнитосферы» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 49-53 (2022)

С помощью новой техники метода корреляционной функции флуктуаций амплитуды и фазы (КФАФ) обработаны записи флуктуаций компонент геомагнитного поля в обсерваториях Монды и Борок для ряда часовых интервалов ночной стороны магнитосферы. Метод позволяет детектировать группы эквидистантных частот в спектре исходного сигнала и измерять разность двух соседних частот в каждой группе. Показано, что как и для флуктуаций дневной стороны (Поляков А.Р. Детектирование групп эквидистантных частот в спектрах геомагнитных пульсаций. Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 4. С. 43–53. DOI: 10.12737/szf44201805), группы эквидистантных частот в составе широкополосных спектров этих флуктуаций определяются собственными частотами 2D-резонатора альфвеновских волн. Установлена экспериментальная зависимость некоторой комбинации параметров этого резонатора от местного времени. Совпадение структурных элементов в конечных продуктах обработки компонент север–юг (СЮ) и восток–запад (ВЗ) альфвеновских флуктуаций практически для всех часовых интервалов убедительно свидетельствует о достоверности результатов техники КФАФ при обработке любых широкополосных сигналов.

Шалимов С.Л., Соловьева М.С. «Отклик ионосферы на прохождение тайфунов по наблюдениям методом СДВ-радиопросвечивания» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 54-61 (2022)

С использованием региональной сети станций сверхдлинноволнового (СДВ) радиопросвечивания в Дальневосточном регионе России исследован отклик нижней ионосферы на прохождение нескольких десятков тайфунов. Приведенные экспериментальные данные во всех случаях отчетливо демонстрируют волновые возмущения амплитуды и фазы СДВ-сигнала на активной стадии тайфунов, пересекающих радиотрассы. При исключении магнитоактивных и сейсмоактивных дней это означает, что возмущения, генерируемые тайфуном, при распространении в верхнюю ионосферу проходят через нижнюю ионосферу, индикатором чего будут соответствующие возмущения амплитуды и фазы СДВсигнала. Спектральный анализ показывает, что диапазон обнаруженных волновых возмущений соответствует периодам атмосферных внутренних гравитационных волн (ВГВ). Предложен механизм воздействия ВГВ на нижнюю ионосферу, который позволяет интерпретировать наблюдаемые вариации фазы СДВ-сигнала. Согласно этому механизму, воздействие ВГВ на нижнюю ионосферу обусловлено поляризационными полями, возникающими при волновом движении плазмы в нижней части F-слоя, которые, проецируясь вдоль силовых линий геомагнитного поля в нижнюю ионосферу, вызывают подъем или опускание верхней стенки волновода Земля–ионосфера.

Михалев А.В. «Цветовые и спектральные характеристики долгоживущего метеорного следа, образованного Тункинским болидом» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 62-67 (2022)

Обсуждаются цветовые характеристики и возможный спектральный состав излучения долгоживущего (∼40 мин) метеорного следа необычной геометрической формы, образованного пролетом болида в Тункинской долине 17 ноября 2017 г. Анализ динамики RGB-каналов цветного изображения метеорного следа показал, что в излучение метеорного следа примерно в первые восемь минут мог вносить вклад ионизационный след, который образовался нагретыми до высоких температур на поверхности основного метеороида и отделившимися от него частицами нейтральных и ионизованных компонент метеорного вещества. Рассмотрен также обсуждаемый в литературе механизм гетерогенных химических реакций, происходящих на поверхности метеорной пыли (FeS, FeO и др.) с участием атомов и молекул атмосферных газов. Было высказано предположение, что желтоватый оттенок метеорного следа Тункинского болида в первую очередь определялся излучением полос молекулярного азота N₂ в спектральном диапазоне 570–750 нм (1-я положительная система) и/или усилением континуума NO^*₂ в гетерогенных химических реакциях. В спектре излучения метеорного следа должны присутствовать также относительно яркие атомарные линии и молекулярные полосы метеорного вещества и атмосферных газов FeI, MgI, CaI, SiI, NaI, FeO и SO₂, OI, ОН и др.

Нечаева А.Б., Зимовец И.В., Шарыкин И.Н. «Сравнение функций плотности вероятности вертикального электрического тока в активных областях Солнца по данным инструментов HMI/SDO и SOT/Hinode» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 68-73 (2022)

Исследование электрических токов в активных областях (АО) Солнца является важным шагом к пониманию солнечной активности и, в частности, солнечных вспышек. В работе проводится сравнительный анализ функций плотности вероятности (Probability Density Function) вертикального электрического тока PDF(|j_z|) в нескольких активных областях, рассчитанных на основе данных HMI/SDO и SOT/Hinode о магнитном поле на фотосфере. Установлено, что в тех частях АО, которые содержат токовые структуры с плотностью тока выше шума (|j_z|>9·10³ статампер/см²) эти функции примерно совпадают. Основное различие возникает для малых (шумовых) значений |j_z|≲9·10³ статампер/см²из-за разной чувствительности рассматриваемых приборов. Было определено также, что критерий отбора пикселов по величине магнитного поля, как предполагалось ранее, неприменим, и схожесть функций определяется именно пикселами с высокими значениями j_z. Для всех рассматриваемых PDF(|j_z|) были вычислены показатели степени хвоста функций по данным двух инструментов, которые совпадают в пределах своих погрешностей для токовых структур со значениями больше шумового. Таким образом, нет существенной разницы в том, данные какого прибора рассматривать при анализе функций плотности вероятности токов в областях сильных токов, какими как раз являются те участки АО, где локализованы вспышки.

Легостаева Ю.К., Шиндин А.В., Грач С.М. «Реакция профиля электронной концентрации ионосферы на воздействие мощного КВ-радиоизлучения» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 74-81 (2022)

На основе уравнений для электронной концентрации и температуры проведено моделирование динамики профиля электронной концентрации в ионосфере вследствие вытеснения плазмы из областей локализации плазменных волн, возникающих при воздействии мощного КВ-радиоизлучения, а именно из областей отражения и верхнегибридного резонанса. Причинами вытеснения плазмы являются увеличение газокинетического давления за счет омического нагрева электронов плазменными волнами и высокочастотное давление плазменных волн (стрикционное выдавливание). Установлено, что стрикционное выдавливание развивается более быстро и ответственно за формирование локальных областей пониженной концентрации вблизи высот плазменных резонансов, тогда как увеличение газокинетического давления ответственно за более медленное по времени, более протяженное и плавное по высоте образование области пониженной концентрации. Полученные результаты качественно близки к результатам эксперимента, проведенного на стенде HAARP в 2014 г

Филатов А.Л. «О возможности использования данных геостационарного детектора молний для исследования плазменных явлений» Солнечно-земная физика, 8, № 3, с. 82-85 (2022)

Рассматриваются научные и технические проблемы, связанные с расширением функциональных возможностей геостационарного детектора молний, который в настоящее время используется для метеорологического мониторинга. Проведен совместный анализ технических параметров детектора и результатов исследования резонанса Шумана. Выдвинута гипотеза о существовании пульсаций во временных зависимостях мощности оптического излучения молниевой активности на частотах, соответствующих резонансу Шумана. Обоснована возможность использования геостационарного детектора молний для исследования плазменных явлений. Показана целесообразность комплектации детектора акустооптическим фильтром и фотокамерой, имеющей функции переключения параметров разрешение/быстродействие, для эффективного использования этого дорогостоящего научного прибора в метеорологических и плазменных исследованиях.