Жукова А.В., Соколов Д.Д., Абраменко В.И., Хлыстова А.И. «Циклические вариации, магнитная морфология и сложность активных областей в 23-м и 24-м солнечных циклах» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 683-694 (2020)

Изучены 2046 активных областей 23-го и 1507 – 24-го солнечных циклов с мая 1996 по декабрь 2018 гг. Группы солнечных пятен распределены в соответствии с недавно предложенной магнито-морфологической классификацией. Выделены регулярные активные области, которые подчиняются закону полярностей Хейла, закону Джоя, с лидирующим пятном, преобладающим над основным хвостовым пятном, а также нерегулярные группы солнечных пятен и одиночные пятна. Показано, что основной вклад в развитие цикла вносят регулярные активные области, что согласуется с моделями магнитного цикла. Вклад нерегулярных групп солнечных пятен примерно в 2–5 раз меньше (в максимумах цикла) и сопоставим с вкладом регулярных активных областей в минимумах цикла, что может свидетельствовать о совместном действии глобального динамо среднего поля и флуктуационного динамо. Увеличение количества нерегулярных активных областей в южном полушарии во втором максимуме каждого из исследованных циклов можно объяснить ослаблением тороидального поля (произведенного глобальным динамо) и увеличением вклада флуктуационного динамо в их конкурентном взаимодействии. Сравнение кривых, отображающих временнyю зависимость индекса асимметрии групп солнечных пятен для регулярных и нерегулярных активных областей, показало, что регулярные активные области опережают нерегулярные активные области на ∼1.5–2 г. при переходе активности в южное полушарие. Применение магнито-морфологической классификации позволило обнаружить поочередную активность северного и южного полушария в обоих исследованных циклах; очередность срабатывания полушарий изменяется от цикла к циклу; для регулярных и нерегулярных активных областей в данном цикле наблюдается обратная по отношению друг к другу очередность. Сравнение наших результатов с результатами, полученными ранее другими авторами по циклическим вариациям групп солнечных пятен простой и сложной магнитной конфигурации в разных полушариях, показало, что чем сильнее произведенное глобальным динамо тороидальное поле, тем сложнее обнаружить проявления NS-асимметрии и судить о воздействии флуктуационного динамо на магнитные трубки активных областей.

Головко А.А. «Возможность диагностики начала 25-го солнечного цикла на основе его предвестников на средних гелиоширотах» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 695-703 (2020)

Исследована возможность диагностики начала солнечного цикла на основании обнаружения мелкомасштабных магнитных образований – магнитных узлов эфемерных активных областей в зоне средних гелиоширот от 40 до 60°. Магнитные узлы выявлялись на стадии их возникновения методом мультифрактальной сегментации, использованном ранее для фиксации новых магнитных потоков активных областей в зоне низких гелиоширот. Проведены статистические оценки числа магнитных узлов, фиксируемых таким методом, по данным магнитографа SOLIS NSO для 24-го цикла солнечной активности, а также для начала 25-го цикла активности. Обнаружен предвестник 24-го солнечного цикла в виде всплеска числа магнитных узлов в 2007–2008 гг., значительно превышающего его фоновое значение, характерное для периода 2011–2015 гг. Спустя два года началось появление первых активных областей на широтах 30±10°. Аналогичная последовательность фаз начала цикла обнаружена для 25-го цикла. В отличие от ситуации 24-го цикла, массовое появление высокоширотных активных областей 25-го цикла произошло позже всплеска числа узлов эфемерных активных областей примерно на 2.5 года.

Тулеков Е.А., Махмутов В.С., Базилевская Г.А., Стожков Ю.И., Морзабаев А.К., Филиппов М.В., Ерхов В.И., Дюсембекова А.С. «Наземная установка для изучения вариаций космических лучей в городе Нур-Султан» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 704-709 (2020)

Космические лучи, в частности, являются основным фактором ионизации атмосферы, влияют на образование облаков, определяют свойства глобальной электрической цепи. Механизмы атмосферных процессов с участием космических лучей очень сложны и далеки от понимания. Для их исследования необходимы экспериментальные установки, распределенные по всему миру. С этой целью в 2015 г. в Евразийском национальном университете им. Л.Н. Гумилева, в содружестве с Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН, был создан космофизический комплекс, состоящий из установки CARPET, нейтронного детектора и электростатического флюксметра EFM-100. В данной статье представлены краткие характеристики установки CARPET и экспериментальные данные, полученные в период 2016–2019 гг. Приведены отдельные результаты анализа характеристик вариаций потоков космических лучей, зарегистрированных на этом комплексе, и сопутствующих условий в земной магнитосфере и в межпланетной среде.

Григорьева И.Ю., Струминский А.Б., Шаховская А.Н. «Длительные слабые вспышки С1.2: источник протонов и электронов» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 710-719 (2020)

Проведен анализ двух протонных событий (>100 МэВ; GOES, ACS SPI), связанных со слабыми вспышками (С1.2, GOES класс) в мягком рентгеновском диапазоне, произошедшими 26 ноября 2011 г. и 29 сентября 2013 г. Эти события сопровождались значительными потоками релятивистских электронов (>1 MeV; SOHO EPHIN) в межпланетном пространстве. Временные профили потоков этих протонов и электронов были подобны на фазе роста и свидетельствовали в пользу их общего механизма ускорения и распространения. Постепенный рост интенсивностей потоков, по нашему мнению, показывает длительную и постепенную инжекцию частиц в межпланетное пространство, которая может являться результатом продолжительного ускорения или захвата. Так как продолжительный захват электронов маловероятен, то, скорее всего, имело место длительное ускорение. Длительное ускорение протонов реализуется на постэруптивной фазе солнечных вспышек или на ударной волне коронального выброса массы. Согласно существующим теоретическим представлениям ускорение солнечных электронов до ∼10 МэВ ударной волной вряд ли возможно. В таком случае релятивистские электроны и протоны укорялись, по-видимому, на постэруптивной фазе солнечных вспышек, где наиболее вероятным механизмом считается стохастическое ускорение МГД-турбулентностью.

Сапунова О.В., Бородкова Н.Л., Застенкер Г.Н., Ермолаев Ю.И. «Поведение ионов He⁺⁺ на фронте межпланетной ударной волны» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 720-726 (2020)

Исследованы вариации параметров дважды ионизированных ионов гелия He⁺⁺ плазмы солнечного ветра при прохождении фронта межпланетной ударной волны. Использованы данные измерений прибора БМСВ – Быстрый Монитор Солнечного Ветра, установленного на спутнике СПЕКТР-Р. По данным этого прибора вычислены параметры ионов He⁺⁺: скорость, температура, абсолютная и относительная концентрация. Выявлено, что абсолютная концентрация ионов He⁺⁺ за фронтом межпланетной ударной волны увеличивается, а относительная падает. Средняя относительная концентрация ионов He⁺⁺ за фронтом ударной волны оказалась немного меньше (на 9%), чем в невозмущенной области. Получена корреляция изменения относительной концентрации ионов He⁺⁺ с параметром τ_Bn: чем меньше τ_Bn, тем сильнее падает относительная концентрация ионов He⁺⁺ за фронтом межпланетной ударной волны.

Дремухина Л.А., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. «Различия в динамике асимметричной части магнитного возмущения в периоды магнитных бурь, индуцированных разными межпланетными источниками» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 727-739 (2020)

Анализируются различия в динамике асимметричной части геомагнитного возмущения на средних и низких широтах в интервалы магнитных бурь, инициированных разными межпланетными источниками. Для анализа используются значения индексов SYM-H, ASY-H и Dst из базы данных OMNI в периоды 58 интенсивных магнитных бурь с –270≤Dst_min≤–90 нТл, зарегистрированных в 1995–2017 гг. и инициированных одной из структур солнечного ветра : области сжатия во взаимодействующих разно-скоростных потоках CIR; межпланетные CME (IСМЕ), включающие магнитные облака MC и “поршни” Ejecta; области сжатия Sheath перед IСМЕ. Идентификация межпланетных источников проводилась на основе Каталога крупномасштабных структур солнечного ветра (см. сайт ftp://ftp.iki.rssi.ru/pub/omni/). Для анализа был использован двойной метод наложенных эпох с опорными моментами в начале бури и во время Dst_min. Показано, что при бурях, инициированных Sheath, значения ASY-H, в среднем, на 40% выше, чем для бурь остальных групп, а его максимум опережает наступление Dst_min на ∼3 ч при Sheath-бурях и на 1–2 ч при MC-бурях, что может свидетельствовать о более интенсивном и неравномерном поступлении энергии в эти периоды. Предполагается, что такое поступление энергии может обеспечиваться потоком протонов с энергиями >10 МэВ, наблюдаемых на геостационарных КА GOES, возрастающим более чем на два порядка в интервалы Sheath-бурь по сравнению с бурями остальных групп.

Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Антонова Е.Е. «Давление ионов в различных областях авроральных высыпаний дневного сектора» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 740-750 (2020)

По данным низкоорбитальных спутников DMSP F6 и F7 исследовано давление ионов в областях ионосферных проекций плазменной мантии, полярного каспа, низкоширотного граничного слоя и в области структурированных высыпаний аврорального овала. Показано, что во всех исследуемых областях высыпаний уровень давления ионов не зависит ни от полярности, ни от величины Bz-компоненты ММП. Давление в мантии изменяется в диапазоне от 0.02 до 0.06 нПа и не зависит от величины динамического давления солнечного ветра. Средний уровень давления ‹Pm›=0.03±0.01 нПа. В области каспа при Bz ММП>0 давление ионов Pc не зависит от динамического давления солнечного ветра, в то время, как при Bz ММП < 0 наблюдается значительное увеличение давления с ростом динамического давления солнечного ветра. Средний уровень давления ‹Pc›=1.0±0.3 нПа, что почти на два порядка выше, чем в мантии. В высыпаниях LLBL и в области высыпаний аврорального овала давление ионов также увеличивается с ростом динамического давления солнечного ветра. Средний уровень давления в LLBL‹PL›=0.27±0.07 нПа, а в области аврорального овала составляет в среднем ∼0.5 от этого уровня. Распределение давления по MLT в LLBL демонстрирует ярко выраженное локальное увеличение давления в полуденном секторе (∼11–14 MLT), величина которого растет с увеличением динамического давления солнечного ветра. В области аврорального овала давление по MLT распределено достаточно равномерно, в результате чего в полуденном секторе появляется значительная разность давлений (ΔP=PL – PA) между областями низкоширотного граничного слоя и аврорального овала.

Иевенко И.Б., Парников С.Г. «Наземные и спутниковые наблюдения SAR-дуги в вечернем секторе MLT в начале магнитной бури 17 марта 2015 г.» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 751-761 (2020)

Стабильные авроральные красные дуги являются следствием взаимодействия энергичных ионов кольцевого тока с внешней плазмосферой (плазмопаузой). В работе анализируются результаты наблюдения cтабильной авроральной красной дуги цифровой камерой всего неба на ст. Маймага (58° CGMLat, 202° CGMLon) с одновременной регистрацией плазмопаузы и потоков энергичных ионов на борту спутника VanAllenProbeB (VAP-B) в начале большой магнитной бури 17 марта 2015 г. Камера всего неба зарегистрировала интенсивную стабильную авроральную красную дугу на исправленных геомагнитных широтах 52–59° в вечернем секторе MLT, начиная с ∼11:16 UT (19:26 MLT) во время низкой авроральной активности при IMFBz > 0. По данным спутника VAP-B вблизи меридиана оптических наблюдений плазмопауза находилась на L ∼ 3–4, а внутренняя граница потоков энергичных ионов H⁺ и O⁺ на L ∼ 2.8–3.3. Спутник DMSP F19 измерил субавроральные пики электронной температуры в 10:14 и 11:55 UT в вечернем секторе MLT. Показано, что в этом случае стабильная авроральная красная дуга отображала проекцию вдоль магнитного поля области перекрытия вечерней выпуклости плазмосферы и потока энергичных ионов кольцевого тока после начала магнитной бури.

Гаврилов Б.Г., Ермак В.М., Ляхов А.Н., Поклад Ю.В., Рыбаков В.А., Ряховский И.А. «Восстановление параметров среднеширотной нижней ионосферы при солнечных вспышках M- и X-классов» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 762-768 (2020)

Представлены результаты восстановления эффективной высоты h' и крутизны профиля β электронной концентрации в D-слое ионосферы во время рентгеновских вспышек M- и X-классов на средних широтах. Восстановление проведено с использованием данных измерений в обсерватории ИДГ РАН Михнево амплитуд и фаз сигналов СДВ-передатчиков GQD (19.6 кГц) и GBZ (22.1 кГц), распространяющихся вдоль одной среднеширотной трассы. В результате расчетов получены эмпирические зависимости параметров h' и β от энергии вспышки по данным измерений потока рентгеновского излучения на спутнике GOES в диапазоне 0.05–0.4 нм. Предложены критерии отбора солнечных вспышек для задач верификации теоретических вычислительных моделей.

Захаров В.И., Чернышов А.А., Милох В., Джин Я. «Влияние ионосферы на параметры навигационных сигналов GPS во время геомагнитной суббури» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 769-782 (2020)

Подробно изучено влияние геомагнитной активности на сбои навигационных сигналов системы глобального позиционирования GPS, а также увеличение амплитуды скачков полного электронного содержания в высоких широтах. Показано, что навигационный сигнал частоты L₂ подвержен более частым сбоям, чем частоты L₁, как в спокойных условиях, так и во время геомагнитных возмущений. Вероятность скачков ПЭС выше, чем вероятность сбоев по фазе на частотах L₁ и L₂. Максимум сбоев и частота больших скачков полного электронного содержания наблюдается во время фазы восстановления геомагнитной суббури. Используемые в настоящем исследовании данные камеры всего неба, магнитометров и межпланетного магнитного поля позволяют провести мониторинг временной эволюции суббури и детальное ее изучение. Указанные особенности поведения сигналов, по-видимому, вызваны высыпанием авроральных частиц, которые обычно происходят во время геомагнитных суббурь в высокоширотных регионах.

Кутерин Ф.А., Слюняев Н.Н. «Учет ионосферных генераторов в численной модели глобальной электрической цепи» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 783-795 (2020)

Обсуждается последовательное включение источников глобальной электрической цепи ионосферной и магнитосферной природы в ее распределенные численные модели. Показано, что наиболее естественный подход к такому включению состоит во введении в граничные условия на внешней границе модельной атмосферы соответствующего возмущения потенциала, заданного с точностью до неизвестной константы. В качестве примера реализации этого подхода продемонстрировано решение модельной задачи о высокоширотном магнитосферном конвективном генераторе с помощью трехмерной численной модели глобальной электрической цепи. Показано, что в полярных областях задаваемое возмущение потенциала проецируется в более низкие слои атмосферы, сохраняя свою структуру, что является следствием квазиодномерности задачи в условиях медленного изменения всех параметров с широтой и долготой при приблизительно постоянном профиле проводимости.

Кириллов А.С., Белаховский В.Б. «Свечение полос Лаймана–Бирджа–Хопфилда N₂ в атмосфере Земли во время высыпания высокоэнергичных электронов» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 796-802 (2020)

Проведен расчет профилей интенсивностей свечения полос Лаймана–Бирджа–Хопфилда молекулярного азота в случае высыпания в атмосферу Земли электронов с энергиями от 10 кэВ до 10 МэВ. С ростом энергии вторгающихся в атмосферу электронов возрастает вклад процессов гашения состояния a¹∏_g N₂ при молекулярных столкновениях. Это приводит к уменьшению отношения интегральных интенсивностей свечения ультрафиолетовых полос Лаймана–Бирджа–Хопфилда и второй положительной системы с ростом энергии высыпающихся в атмосферу высокоэнергичных электронов.

Пулинец С.А., Хачикян Г.Я. «Унитарная вариация в сейсмическом режиме Земли: соответствие кривой Карнеги» Геомагнетизм и аэрономия, 60, № 6, с. 803-808 (2020)

По данным о землетрясениях с магнитудой М≥4.5, зарегистрированных на планете в 1973–2017 гг., выявлена UT-вариация в количестве землетрясений с амплитудой ∼10% и сопоставлена с UT-вариацией в градиенте атмосферного электрического потенциала (кривая Карнеги), амплитуда которой составляет ∼20%. Показано, что амплитуда UT-вариации в количестве глубокофокусных землетрясений увеличена по сравнению с таковой для коровых землетрясений, и что она опережает UT-вариацию в градиенте атмосферного электрического потенциала на ∼2 ч. Получено уравнение линейной регрессии между UT-вариациями в числе глубокофокусных землетрясений и градиенте электрического потенциала с коэффициентом корреляции R = 0.86. Полученные результаты поддерживают новую идею о том, что процессы подготовки и реализации землетрясений взаимосвязаны с процессами функционирования глобальной электрической цепи и генерации атмосферного электрического поля.