Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Солнечно-земная физика. 2023. 9, № 1

 

Богачёв С.А., Ерхова Н.Ф. «Измерение энергетического распределения нановспышек малой мощности» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 3-9 (2023)

Предложен метод измерения энергетического распределения вспышек малой энергии (нановспышек) в области ниже 1023 эрг. В качестве примера измерен спектр нановспышек в области 1021–1026 эрг для двух участков спокойной короны Солнца, наблюдавшихся телескопом SDO/AIA в канале 171 Å в мае 2019 г. Показано, что спектр нановспышек является степенным в области энергий 1022–1026 эрг. Наклон спектра в этой области является постоянным, т. е. не зависит от энергии. Ниже 1022 эрг начинается завал спектра. Для энергий менее 1021 эрг метод не дает статистически значимых результатов из-за высоких погрешностей. Результаты исследования указывают, что солнечные нановспышки могут быть обнаружены вплоть до энергий 1021 –1022 эрг. Ранее сообщалось об измерениях спектра только в области 1023 эрг и выше. Полный поток энергии нановспышек в области выше 1022 эрг для исследованных участков короны составил P≈2·104 эрг·см–2·с–1 , что примерно в 15 раз меньше, чем требуется для полной компенсации тепловых потерь короны

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 3-9 (2023) | Рубрика: 18

 

Крайнев М.Б., Калинин М.С., Базилевская Г.А., Свиржевская А.К., Свиржевский Н.С., Луо С., Аслам О.П.М., Шен Ф., Нгобени М.Д., Подгитер М.С. «О проявлении коротирующих областей взаимодействия солнечного ветра в вариациях интенсивности ГКЛ» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 10-21 (2023)

Области взаимодействия разноскоростных потоков солнечного ветра, известные как коротирующие области взаимодействия, образуют практически постоянно существующую структуру внутренней гелиосферы. Рассмотрены данные наблюдений основных характеристик гелиосферы, важных для модуляции ГКЛ, и результаты трехмерного МГД-моделирования коротирующих областей взаимодействия солнечного ветра и моделирования методом Монте-Карло рекуррентных вариаций ГКЛ. Анализируются важность коротирующих областей взаимодействия для усредненных по долготе характеристик гелиосферы и распространения ГКЛ и возможные пути описания долговременных вариаций интенсивности ГКЛ с учетом коротирующих областей взаимодействия.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 10-21 (2023) | Рубрика: 18

 

Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С. «Особенности возбуждения искусственной ионосферной турбулентности при О- и Х-нагреве вблизи критической частоты слоя F2» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 22-32 (2023)

Представлены результаты экспериментальных исследований ориентированных вдоль внешнего магнитного поля крупномасштабных неоднородностей с повышенной плотностью электронов (дактов), температуры электронов и возбуждения продольных плазменных волн (ленгмюровских и ионно-акустических) в F-области высокоширотной ионосферы, вызванных воздействием мощных КВ-радиоволн обыкновенной (О-мода) или необыкновенной (Х-мода) поляризации. Эксперименты выполнялись на нагревном стенде EISCAT/Heating (Тромсe, Норвегия). Мощные КВ-радиоволны излучались в направлении магнитного зенита при ступенчатом изменении эффективной мощности излучения на частотах fH вблизи и ниже критической частоты слоя F2 f0F2. Диагностика эффектов модификации ионосферы проводилась на частоте 930 МГц радаром некогерентного рассеяния радиоволн EISCAT, пространственно совмещенным с нагревным стендом. Выполнены расчеты напряженности электрического поля мощной КВ-радиоволны вблизи высоты отражения с учетом неотклоняющего поглощения на пути распространения. Определены условия генерации и пороговые (минимальные) значения электрического поля, необходимые для возрастания электронной концентрации в широком диапазоне высот, возбуждения плазменных (ленгмюровских) и ионно-акустических волн в условиях fHf0 F2 и fH <f0 F2. Обсуждаются возможные механизмы формирования интенсивных крупномасштабных вытянутых вдоль геомагнитного поля неоднородностей с повышенной плотностью электронов выше высоты отражения мощной КВ-радиоволны О- и Х-поляризации на сотни километров.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 22-32 (2023) | Рубрики: 09.10 18

 

Климушкин Д.Ю., Магер П.Н. «Об определении понятия альфвеновской моды в неоднородном магнитном поле» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 33-36 (2023)

Заметка носит методический характер и посвящена определению понятия линейной альфвеновской моды. Существуют два определения – электродинамическое и гидродинамическое. В первом случае альфвеновской модой считается волна с потенциальным поперечным электрическим полем. Во втором случае с альфвеновской модой чаще идентифицируются волны, движение плазмы в которых носит чисто вихревой характер. Хотя эти определения эквивалентны в однородной плазме, при учете кривизны магнитного поля они несовместимы: если поперечное электрическое поле является чисто потенциальным, то у скорости движения плазмы имеется не только вихревая, но и потенциальная составляющая, и наоборот. Электродинамическое и гидродинамическое определения эквивалентны только в том случае, если у электрического поля волны полностью отсутствует компонента вдоль бинормали к внешнему магнитному

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 33-36 (2023) | Рубрика: 18

 

Ягова Н.В., Федоров Е.Н., Пилипенко В.А., Мазур Н.Г., Мартинес-Беденко В.А. «Колебания геомагнитного поля в диапазоне 2.5–12 Гц в F-слое ионосферы по данным спутников SWARM» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 37-50 (2023)

Исследованы вариации геомагнитного поля диапазона 2.5–12 Гц в F-слое ионосферы выше максимума электронной концентрации по данным измерений на двух спутниках миссии SWARM. Для анализа использовались данные, полученные в условиях слабой и умеренной геомагнитной возмущенности в течение двенадцати дней в сентябре и декабре 2016 г. Для разделения пространственных неоднородностей и временных вариаций магнитного поля изучались временные формы сигналов и кроссспектры, в скользящем окне длительностью 2.56 с. На широтах вблизи и выше полярной границы аврорального овала, соответствующих входным слоям магнитосферы и области дневного полярного каспа/клефта, обнаружены максимумы вероятности появления колебаний и их спектральной плотности мощности. Типичные высокоширотные колебания представляют собой волновые пакеты длительностью 5–10 периодов, наблюдаемые с малой задержкой на спутниках, разнесенных на расстояние 40–100 км. Предположительно, эти колебания являются ионосферным проявлением электромагнитных ионно-циклотронных волн, которые генерируются во внеэкваториальных областях внешней магнитосферы вблизи полярного каспа. Детально рассматриваются волновые формы и кросс-спектры колебаний для двух событий с отличающимися пространственными распределениями магнитного поля в ионосфере. Для условий в ионосфере, соответствующих событию 1 (17 сентября, геомагнитная широта 80°, послеполуденный сектор), в рамках модели о падении на ионосферу пучка альфвеновских волн конечного радиуса оценены пространственные распределения магнитного поля волны в ионосфере и на поверхности Земли.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 37-50 (2023) | Рубрика: 18

 

Мартинес-Беденко В.А., Пилипенко В.А., Шиокава К., Акбашев Р.Р. «Электромагнитные УНЧ/КНЧ-колебания, вызванные извержением вулкана Тонга» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 51-59 (2023)

Извержение вулкана Тонга 13 и 15 января 2022 г. и сопровождавшая его интенсивная молниевая активность привели к возбуждению специфических электромагнитных колебаний разных частотных диапазонов. Свойства этих колебаний анализируются по данным магнитометров разных типов, расположенных на Камчатке и в Тихоокеанском регионе. Подтверждена возможность геомагнитного отклика на образование акустического резонанса между земной поверхностью и ионосферой: через ∼15 мин после начала извержения на удалении ∼800 км зарегистрированы локализованные гармонические колебания частотой 3.5–4.0 мГц, длившиеся ∼1.5 ч. Отмечено усиление интенсивности шумановского резонанса (частота ∼7.8 Гц) на станциях на Дальнем Востоке. Там же обнаружено появление широкополосного излучения в диапазоне Рс1 (2–5 Гц), стимулированного интенсивными вулканическими молниями. Это излучение, предположительно, является результатом возбуждения молниевой активностью магнитозвукового волновода в верхней ионосфере.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 51-59 (2023) | Рубрики: 09.10 18

 

Салимов Б.Г., Бернгардт О.И., Хмельнов А.Е., Ратовский К.Г., Кусонский О.А. «Применение сверточных нейронных сетей для прогнозирования критической частоты f0F2» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 60-72 (2023)

Ионосфера оказывает важное влияние на качество работы средств радиосвязи, радиолокации и глобального позиционирования. Одной из важных характеристик, описывающих состояние ионосферы, является критическая частота f0F2. Ее прогноз позволяет обеспечить режимы эффективной работы технических радиосредств, а также рассчитать поправки, необходимые для повышения точности их функционирования. Традиционно для прогноза f0F2 применяются различные физические и эмпирические модели. В данной работе предлагается эмпирическая методика прогноза, использующая методы машинного обучения и историю наблюдений. В ее основе лежит регрессионный подход к прогнозу по известной суточной квазипериодичности ионосферных параметров, связанной с солнечной освещенностью. Алгоритмически этот подход реализуется в виде сверточных нейронных сетей с двумерной сверткой. Исходные данные для анализа представляются в виде двумерных матриц солнечное время – дата. Модель обучена на данных среднеширотного ионозонда в Иркутске (РФ) и протестирована на данных нескольких среднеширотных ионозондов: Арти (РФ), Варшава (Польша), Мохе (Китай). Показано, что основной вклад в прогнозное значение f0F2 вносят данные ближайших нескольких дней перед прогнозом, вклад остальных дней сильно убывает. Построенная модель обладает метриками качества прогноза f0F2 (коэффициент корреляции Пирсона 0.928, корень среднеквадратичной ошибки 0.598 МГц, средняя абсолютная ошибка в процентах 10.45%, коэффициент детерминации 0.861) и может быть применена для ее прогноза в средних широтах.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 60-72 (2023) | Рубрика: 18

 

Chamua M., Bhuyan P., Bhuyan K. «A quiet day empirical model of electron density in the Indian equatorial F-region» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 73-78 (2023)

We present a quiet day empirical model of electron density (Ne) for the Indian equatorial zone at an altitude of 500 km. The model is applicable to all levels of solar activity and is based on the observation that the electron density in the F-region of the Indian zone is correlated with the F10.7 cm solar flux at each local time and in every month. Using this characteristic, we describe the model for electron density. In this model, we have used the least square fit and the polynomial fit. The electron density measured by the Retarding Potential Analyzer (RPA) on board the SROSS C2 satellite from 1995 to 2000 and FORMOSAT-1 (ROCSAT-1) satellite, operated by the National Space Organization (NSPO, now the Taiwan Space Agency (TASA)) of the Republic of China (Taiwan), from 1999 to 2004 is used to derive the relationship between Ne and F10.7. The average altitudes of SROSS-C2 and FORMOSAT-1 are 500 km and 600 km respectively. Due to this height difference, the observed data obtained by FORMOSAT-1 is normalized to match the SROSSC2 data. The model is compared with the observations and is found to be in good agreement with them. It is applicable to quiet (Ap<15) conditions and is limited to a fixed altitude of 500 km within the latitude range of 10°S to 10°N around the 75°E meridian.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 73-78 (2023) | Рубрика: 18

 

Белоусова Е.П., Латышева И.В., Лощенко К.А., Олемской С.В. «Современные особенности температурно-влажностного режима тропосферы в Сибирском секторе в различные циркуляционные периоды» Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 79-86 (2023)

Выполнено исследование многолетней динамики индексов аномальности температуры и относительной влажности воздуха в приземном слое и на разных уровнях тропосферы в Сибирском секторе и соседних с ним регионах (Европейский и Дальневосточный секторы). В качестве основной причины наблюдаемых вариаций климатических параметров рассмотрены циркуляционные факторы, которые учитывались с использованием типизации макроциркуляционных процессов, предложенной Б.Л. Дзердзеевским. Выявлены сезонные различия в распределении индексов аномальности и площади, занятой аномалиями разных знаков среднегодовых и среднемесячных значений температуры и относительной влажности воздуха, которые наиболее ярко проявляются в циркуляционные периоды увеличения продолжительности меридиональных северных процессов в Сибирском секторе и Северном полушарии в целом. Наибольшие скорости изменения температурного режима в Сибирском секторе в последние десятилетия отмечаются на уровне изобарической поверхности АТ–700 гПа (3 км), который оказывает влияние на адвективно-динамические факторы приземного цикло- и фронтогенеза, а также на процессы формирования облачности и выпадения атмосферных осадков. В целом повышение теплосодержания нижней и средней тропосферы и уменьшение относительного влагосодержания вблизи тропопаузы могут сопровождаться увеличением запасов потенциальной энергии и энергии конвективной неустойчивости и привести к росту климатических рисков в Сибирском секторе.

Солнечно-земная физика, 9, № 1, с. 79-86 (2023) | Рубрика: 18