Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Солнечно-земная физика. 2023. 9, № 2

 

Кириченко А.С., Лобода И.П., Рева А.А., Ульянов А.С., Богачев С.А. «Широтные распределения солнечных микровспышек и высокотемпературной плазмы в минимуме солнечной активности» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 5-11 (2023)

Проанализировано распределение по широте высокотемпературной плазмы (Т>4 MK) и рентгеновских микровспышек на солнечном диске в период низкой активности Солнца в 2009 г. Распределение микровспышек классов A0.1–A1.0 содержит пояса, характерные для обычных вспышек класса B и выше. Всего нами зарегистрировано 526 микровспышек, большинство из которых, около 96%, наблюдалось на высоких широтах. Около 4% микровспышек было обнаружено около экватора. Мы полагаем, что они сформированы остаточным магнитным полем предыдущего, 23-го цикла активности. Обычные вспышки класса B и выше в этот период около экватора почти не наблюдались. Число микровспышек в южном полушарии в этот период было незначительно выше, чем в северном. Это отличается от распределения обычных вспышек, для которых ранее сообщалось о доминировании северного полушария по числу вспышек.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 5-11 (2023) | Рубрика: 18

 

Турова И.П., Григорьева С.А., Ожогина О.А. «Линии Ca II в спокойной области на Солнце. I. Динамические процессы в солнечной атмосфере» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 12-25 (2023)

Исследовались колебательные процессы в спокойном Солнце вне корональной дыры на разных уровнях солнечной хромосферы. Использованы спектроскопические наблюдения линий ионизованного кальция (K, H и 849.8 нм), полученные на Автоматизированном солнечном телескопе (АСТ) Саянской солнечной обсерватории. Был проведен спектральный анализ временных серий для ряда параметров линий. Выполнено сравнение результатов, полученных в данной работе, с результатами нашего исследования колебательных процессов в спокойных областях, находящихся в основании корональной дыры. Показано, что мощность колебаний выше в области спокойного Солнца вне корональной дыры. При этом имеется общая для исследованных областей тенденция уменьшения мощности колебаний с высотой для всех диапазонов частот, кроме низкочастотного, в большинстве хромосферных структур. В структурах с пониженным магнитным полем наблюдается рост мощности с высотой до высот нижней хромосферы с некоторым уменьшением ее к верхней хромосфере

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 12-25 (2023) | Рубрика: 18

 

Воробьев А.В., Соловьев А.А., Пилипенко В.А., Воробьева Г.Р., Гайнетдинова А.А., Лапин А.Н., Белаховский В.Б., Ролдугин А.В. «Локальная диагностика наличия полярных сияний на основе интеллектуального анализа геомагнитных данных» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 26-34 (2023)

Несмотря на существующее разнообразие подходов к мониторингу космической погоды и геофизических параметров в области аврорального овала, вопрос эффективного прогнозирования и диагностирования полярных сияний как особого состояния верхней ионосферы на высоких широтах остается практически открытым. В работе исследуется и анализируется возможность локальной диагностики наличия сияний на основе интеллектуального анализа геомагнитных данных наземных источников. Оценивается значимость признаковых переменных и их статистические взаимосвязи. Так, например, применение байесовского вывода к данным геофизической станции «Ловозеро» за 2012–2020 гг. показало, что зависимость апостериорной вероятности наблюдения сияний в оптическом диапазоне от геомагнитных параметров имеет логарифмический характер, а степень значимости признака обратно пропорциональна невязке между эмпирическими данными и аппроксимирующей функцией. Точность реализованного на основе метода случайного леса подхода к диагностике наличия полярных сияний составляет не менее 86% при использовании нескольких локальных предикторов и ∼80% при использовании нескольких глобальных индексов геомагнитной активности, характеризующих возмущенность геомагнитного поля в авроральной зоне. В заключении рассматриваются перспективные пути улучшения метрик качества диагностических моделей

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 26-34 (2023) | Рубрика: 18

 

Namuun B., Tsegmed B., Li L.Y., Leghari G.M. «Differences in the response to CME and CIR drivers of geomagnetic disturbances» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 35-40 (2023)

Используя 1-минутные данные геомагнитных индексов SYM-H, AE, параметров солнечного ветра (скорость Vsw и плотность Np и z-компоненту Bz межпланетного магнитного поля (ММП) во время 23-го и 24-го циклов солнечной активности, мы статистически проанализировали корреляции между геомагнитной активностью (бури и суббури), Vsw, Np, Bz и функциями передачи энергии из солнечного ветра в магнитосферу Земли. Для выбранной 131 бури, вызванной КВМ, SYM-H имеет более сильную зависимость от Vsw и B, чем другие параметры, тогда как выбранная 161 буря, вызванная CIR, имеет почти такие же зависимости от электрического поля солнечного ветра, скорости открытого магнитного потока dφ/dt и электрического поля пересоединения EKL. Таким образом, электрическое поле солнечного ветра и дневное магнитное пересоединение, возможно, вносят разный вклад бури двух типов. Во время бурь различных типов интенсивность суббури АЕ зависит в основном от Bz ММП, скорости открытого магнитного потока и электрического поля пересоединения.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 35-40 (2023) | Рубрика: 18

 

Балабин Ю.В., Германенко А.В., Гвоздевский Б.Б., Маурчев Е.А., Михалко Е.А. «Связанные с осадками события возрастания электромагнитной компоненты вторичных космических лучей: спектральные измерения и анализ» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 41-51 (2023)

Представлены результаты измерений дифференциальных спектров электромагнитного излучения в диапазоне 0.1–4 МэВ, возникающего в атмосфере как компонента вторичных космических лучей. Мониторинг спектров выполнялся в 2022–2023 гг. с помощью спектрометра на основе кристалла NaI(Tl). Основной целью измерений являлось определение спектральных характеристики электромагнитного излучения во время событий возрастания, когда поток электромагнитного излучения из атмосферы увеличивается на десятки процентов по отношению к среднему уровню. На основе тщательного анализа спектров многих десятков событий делается вывод: хотя линии естественных радионуклидов присутствуют в спектрах и вносят свою долю, их суммарный вклад в события возрастания составляет ∼0.1 от полной энергии, привнесенной при возрастании. Делается однозначный вывод, что эффект возрастания электромагнитного излучения при осадках не обусловлен наличием радионуклидов в осадках.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 41-51 (2023) | Рубрика: 18

 

Максимов Д.С., Когогин Д.А., Насыров И.А., Загретдинов Р.В. «Влияние солнечных вспышек 5–12 сентября 2017 г. на региональную возмущенность ионосферы Земли по данным ГНСС-станций, расположенных в Приволжском федеральном округе Российской Федерации» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 52-59 (2023)

Представлены результаты оценки влияния солнечных вспышек 5–12 сентября 2017 г. на региональную возмущенность ионосферы Земли по данным распределенной сети ГНСС-станций, большая часть которых расположена в Приволжском федеральном округе Российской Федерации (ПФО РФ). С помощью разработанного нами программного комплекса обработки ГНСС-данных анализировались регистрируемые мощности сигнала, суточные двухчастотные фазовые измерения, проводился расчет полного электронного содержания и картирование этих данных. Результаты проведенного исследования показали, что медианное значение вариаций полного электронного содержания, рассчитанное по региону ПФО РФ, увеличилось до 0.25 и 0.6 TECU во время мощных солнечных вспышек X2.2 и X9.3 6 сентября соответственно, когда рассматриваемый регион, расположенный в пределах 40–55°E, был освещен Солнцем. Продолжительные магнитные бури 8 сентября привели также к ощутимым возмущениям в ионосфере, достигавшим 0.2 TECU. В то же время, ни солнечные вспышки, ни последовавшие за ними магнитные бури не оказали заметного влияния на мощностные характеристики регистрируемых сигналов навигационных спутников в ПФО РФ. Медианное отношение значения несущей навигационного сигнала к шуму, рассчитанное для рассматриваемой области, за все время наблюдения варьировалось в пределах 47–53 дБГц и 38–49 дБГц для частот L1 и L2 соответственно без каких-либо резких градиентов, что характерно для невозмущенной ионосферы.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 52-59 (2023) | Рубрика: 18

 

Янчуковский В.Л. «Температурный эффект мюонов, регистрируемых под землей в Якутске с помощью телескопов на газоразрядных счетчиках» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 60-70 (2023)

Якутский спектрограф космических лучей включает комплекс мюонных телескопов на газоразрядных и сцинтилляционных счетчиках, расположенных на поверхности земли и под землей на глубинах 7, 20 и 40 м водного эквивалента. По данным непрерывных наблюдений с помощью мюонных телескопов на газоразрядных счетчиках и высотным профилям температуры атмосферы над Якутском за период с января 2016 г. по декабрь 2018 г. рассчитаны распределения плотности температурных коэффициентов для мюонов, регистрируемых на поверхности и на различных глубинах под землей. При этом были использованы методы многофакторной регрессии и главных компонент. Полученные результаты сопоставлены с результатами теоретических расчетов, выполненных ранее. Использование полученных результатов позволяет корректно учитывать температурный эффект в данных комплекса мюонных телескопов на газоразрядных счетчиках

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 60-70 (2023) | Рубрика: 18

 

Алтынцев А.Т., Глоба М.В., Мешалкина Н.С. «Спокойная корона Солнца: ежедневные изображения на длинах волн 8.8–10.7 см» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 71-77 (2023)

Обсуждаются результаты тестовых испытаний решетки диапазона 3–6 ГГц Сибирского радиогелиографа (СРГ). Проверен метод калибровки яркостных температур изображений с помощью известных в литературе измерений яркостной температуры спокойного Солнца в минимуме между 20 и 21 циклами солнечной активности. Полученные зависимости от времени интегрального потока Солнца на 2.8 ГГц подобны измеренным в обсерватории Dominion Radio Astrophysical Observatory (DRAO), однако абсолютные значения потоков СРГ занижены относительно потоков DRAO на 10–15%. Спектральная плотность микроволнового потока Солнца на частоте 2.8 ГГц, так называемый индекс F10.7, является одним из основных индексов солнечной активности, используемых в качестве входных параметров в моделях ионосферы Земли. В работе рассмотрена связь величин полных потоков радиоизлучения с изменениями структуры источников на диске Солнца в течение интервала длительностью 50 дней. В период ежедневных наблюдений с 1 сентября по 20 октября 2021 г. количество активных областей на диске менялось в несколько раз, а величина интегральной плотности потока на частоте 2.8 ГГц – до 1.5 раз. В работе определены относительные вклады в интегральный поток тормозного излучения прилимбовых уярчений и факельных площадок, а также магнитотормозного излучения в магнитных полях активных областей. Проведено сравнение измеренных яркостных температур радиокарт СРГ с модельными, рассчитанными по данным наблюдений крайнего ультрафиолетового излучения (КУФ-излучения) на телескопе AIA/SDO. Результаты анализа могут быть использованы для организации на СРГ регулярных измерений скорректированного прокси-индекса солнечной активности F10.7, в котором исключен вклад гирорезонансного излучения

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 71-77 (2023) | Рубрика: 18

 

Стародубцев С.А., Зверев А.С., Гололобов П.Ю., Григорьев В.Г. «Флуктуации космических лучей и МГД-волны в солнечном ветре» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 78-85 (2023)

. Во время крупномасштабных возмущений солнечного ветра часто наблюдаются вариации галактических космических лучей с периодами от нескольких минут до 2–3 ч, которые в научной литературе называются «флуктуации космических лучей» и которые в отсутствие возмущений не наблюдаются. Поскольку космические лучи являются заряженными частицами, то их модуляция в гелиосфере происходит под воздействием главным образом межпланетного магнитного поля, точнее его турбулентной части – МГД-волн. Для корректного описания связи их спектров флуктуаций нужно уметь выделять из данных прямых измерений параметров межпланетной среды определенный тип МГД-волн. В данной работе мы рассматриваем некоторые методы для определения вклада в наблюдаемые спектры мощности флуктуаций модуля межпланетного магнитного поля трех ветвей МГД-турбулентности солнечного ветра, а именно альфвеновской, быстрой и медленной магнитозвуковых волн, соответствующих частотам инерционного участка спектра турбулентности 10–4<γ<10–1 Гц, на которых наблюдаются флуктуации КЛ. Для этого мы применяем методы спектрального и поляризационного анализа. При отсутствии данных измерений параметров СВ для идентификации типа МГД-турбулентности мы используем известные свойства поляризации волн, а именно то, что альфвеновские и магнитозвуковые волны имеют различные плоскости поляризации относительно плоскости, содержащей средний вектор ММП B0 и волновой векторk. Полученные нами результаты показывают, что при корректном определении спектров трех типов МГД-волн их сумма в пределах ошибок хорошо совпадает с наблюдаемыми спектрами модуля ММП, а небольшая разница может быть отнесена на счет вмороженных в плазму статических неоднородностей и колебаний, а также различных разрывов, которые всегда присутствуют в солнечном ветре.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 78-85 (2023) | Рубрика: 18

 

Данилова О.А., Птицына Н.Г., Тясто М.И., Сдобнов В.Е. «Изменения жесткостей обрезания космических лучей во время бури 8–11 марта 2012 г. в период CAWSES-II» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 86-93 (2023)

Жесткости геомагнитного обрезания космических лучей (КЛ) являются основным фактором, регулирующим приход частиц в данную точку на земной поверхности или внутри магнитосферы. Для изучения связи жесткостей геомагнитного обрезания (геомагнитных порогов) и параметров околоземного пространства выбрана наиболее сильная магнитная буря 8–11 марта 2012 г., которая наблюдалась в интервале CAWSES-II, рекомендованном SCOSTEP для детальных исследований солнечно-земных связей. Геомагнитные пороги были рассчитаны двумя способами: 1) методом траекторных расчетов в магнитном поле возмущенной магнитосферы Цыганенко по модели Ts01; 2) методом спектрографической глобальной съемки по данным мировой сети нейтронных мониторов. Максимальное уменьшение жесткостей геомагнитного обрезания (–1.1 ГВ), полученных вторым методом, наблюдается на восстановительной фазе бури. По-видимому, это связано с влиянием суперсуббурь, которые развивались в это время. Анализ показал, что наиболее сильная связь вариаций жесткости геомагнитного обрезания прослеживается сDst-индексом геомагнитной активности, что свидетельствует об определяющем вкладе кольцевого тока в перенос КЛ. Кроме того, найдена существенная связь с параметрами электромагнитного поля (с Bz-компонентой межпланетного магнитного поля и азимутальной компонентой электрического поля Ey). Динамические параметры солнечного ветра практически не контролируют вариации жесткостей геомагнитного обрезания КЛ

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 86-93 (2023) | Рубрика: 18

 

Петухова А.С., Петухов И.С., Петухов С.И., Готовцев И.С. «Особенности динамики параметров среды и плотности космических лучей в сильных форбуш-понижениях, связанных с магнитными облаками» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 94-100 (2023)

Диффузионный и электромагнитный механизмы определяют формирование спорадических форбуш-понижений (FP). Диффузионный механизм влияет на амплитуду FP (AFP) в турбулентном слое и части коронального выброса массы (КВМ), предшествующей магнитному облаку, и его эффективность зависит от уровня турбулентности магнитного поля. Электромагнитный механизм работает в магнитном облаке, и его эффективность зависит от напряженности регулярных магнитных и электрических полей. Мы анализируем параметры солнечного ветра и характеристики космических лучей, применяя метод наложенных эпох. В 1996–2006 гг. было зарегистрировано 23 сильных FP (AFP>5%). Средняя амплитуда 7% в равной степени формируется обоими механизмами. События можно разделить на две группы в зависимости от вклада механизмов в амплитуду FP. Группа 1 включает самые сильные FP (AFP1=8.5%), образованные как диффузионным, так и электромагнитным механизмами: диффузионный механизм отвечает за 0.26AFP1, а электромагнитный – за 0.74AFP1. В группе 2 амплитуда AFP2 составляет 5.7%, причем диффузионный механизм формирует 0.79 AFP2, а электромагнитный – 0.21AFP2. Пространственные распределения средних значений параметров среды в области возмущений в группах 1 и 2 различаются. Это различие может быть объяснено тем фактом, что FP в группах 1 и 2 формируются в центральной и периферийной частях КВМ соответственно.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 94-100 (2023) | Рубрика: 18

 

Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С. «Спектральные характеристики плазменных волн ионосферы при возбуждении мощными КВ-радиоволнами на частотах излучения вблизи гирогармоник электронов и критической частоты слоя F2» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 101-110 (2023)

Представлены результаты исследований характеристик продольных плазменных волн (ленгмюровских и ионно-акустических) высокоширотной F-области ионосферы, вызванных воздействием мощных КВ-радиоволн обыкновенной (О-мода) или необыкновенной (Х-мода) поляризации КВ нагревного стенда EISCAT/Heating (Тромсe, Норвегия). Мощные КВ-радиоволны 20 октября 2012 г. и 26 февраля 2013 г. излучались в направлении магнитного зенита при ступенчатом изменении эффективной мощности излучения (ERP). Частота излучения комплекса fH 26 февраля 2013 г. была близка критической частоте foF2 слоя F2, (fH/foF2∼1) и превышала частоту гирорезонанса электронов fH>5fce. Для f 20 октября 2012 г. выполнялись условия fH/foF2∼0.85–0.95 и fH<6 fce. Анализ данных измерений EISCAT радара некогерентного рассеяния радиоволн (НР) на частоте 930 МГц, пространственно-совмещенного с нагревным стендом для условий излучения ERP<200 МВт, показал, что возбуждение параметрических распадных неустойчивостей происходит на высотах в ионосфере, где наблюдается близость частоты накачки и плазменной ленгмюровской частоты fHfPL. Исследованы особенности возбуждения распадных параметрических неустойчивостей в зависимости от высоты, поляризации волны накачки и соотношений между fH и f0F2, а также fH и nfce.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 101-110 (2023) | Рубрика: 18

 

Караханян А.А., Молодых С.И. «Электрический потенциал ионосферы – альтернативный индикатор солнечного воздействия на нижнюю атмосферу» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 111_-115 (2023)

Изучена возможность использования электрического потенциала (ЭП) ионосферы в качестве параметра, характеризующего влияние солнечной активности на нижнюю атмосферу. ЭП рассчитывался на основе полуэмпирической модели, в которой пространственное распределение потенциала определяется вариациями параметров солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, а также AL-индексом геомагнитной активности. Проведен сравнительный анализ ЭП и обычно используемых индексов геомагнитной активности в высокоширотной области за период с 1975 по 2019 г. Показано, что ЭП можно использовать в качестве индикатора солнечной активности, поскольку он описывает как короткопериодические возмущения, так и долговременные вариации. Обнаруженная синхронность долговременных вариаций ЭП и приповерхностной температуры позволяет предположить, что изменения параметров климатической системы связаны с более медленными изменениями крупномасштабного магнитного поля Солнца. Корреляционный анализ пространственного распределения ЭП и карт приповерхностной температуры позволил обнаружить, что условия статической устойчивости атмосферы оказывают влияние на пространственное распределение тропосферного отклика на солнечное воздействие.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 111_-115 (2023) | Рубрика: 18

 

«Памяти Анатолия Сергеевича Леоновича» Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 116 (2023)

22 апреля 2023 г. после продолжительной болезни ушел из жизни ведущий научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН, видный специалист в области физики магнитосферы Анатолий Сергеевич Леонович. Основные научные достижения Анатолия Сергеевича связаны с развитием теории гидромагнитных волн в магнитосфере Земли. А.С. Леонович внес важный вклад в разработку теории таких волн в реалистических моделях магнитосферы, учитывающих неоднородность плазмы и магнитного поля по всем трем координатам, в том числе неоднородную кривизну силовых линий. Его работы по исследованию структуры поперечно-мелкомасштабных альфвеновских волн в магнитосферной плазме, выполненные совместно с В.А. Мазуром, по праву считаются классическими. Важные результаты получены А.С. Леоновичем в физике магнитогидродинамических неустойчивостей магнитосферной плазмы, играющих важную роль в передаче энергии солнечного ветра земной магнитосфере и развитии эруптивных процессов в околоземной плазме. Обширные циклы работ А.С. Леоновича посвящены изучению взаимодействия гидромагнитных волн с земной ионосферой, а также их роли в авроральных процессах. Список его работ составляет более сотни наименований. С самого основания журнала «Солнечно-земная физика» Анатолий Сергеевич был одним из самых активных членов редакционной коллегии.

Солнечно-земная физика, 9, № 2, с. 116 (2023) | Рубрики: 03 18