Анфиногентов С.А., Кальтман Т.И., Ступишин А.Г., Накаряков В.М., Лукичева М.А. «Диагностика плазменных струй в короне Солнца» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 3-11 (2021)

Рассматривается диагностика плазменных струй в короне Солнца по данным современных космических и наземных телескопов, наблюдающих Солнце в крайнем ультрафиолетовом (КУФ) и микроволновом диапазонах. Обсуждаются наблюдательные параметры КУФ- и радиоизлучения в событиях, связанных с плазменными струями, в зависимости от механизма образования, условий излучения и эволюции струй. Показаны возможности изучения солнечной короны, предоставляемые исследованием плазменных струй по наблюдениям одновременно в различных диапазонах. Для ряда струй измерены их первичные параметры и приведены предварительные результаты статистической обработки полученных данных. Подробно рассмотрены микроволновые наблюдения нескольких отдельных событий, выполненные с помощью наземных инструментов РАТАН-600, СРГ и радиогелиографа Нобеяма. Показаны диагностические возможности указанных инструментов при исследовании корональных струй. Для анализа трехмерной структуры коронального магнитного поля использованы данные SDO/HMI, по которым выполнена реконструкция поля в нижней короне. Полученная информация сопоставляется с результатами диагностики магнитного поля в основании короны по данным РАТАН-600. Целью разрабатываемых методов является определение физических механизмов, ответственных за генерацию, коллимацию и динамику плазменных струй в атмосфере Солнца

Мингалев О.В., Сецко П.В., Мельник М.Н., Мингалев И.В., Малова Х.В., Мерзлый А.М. «Силовой баланс в токовых слоях в бесстолкновительной плазме» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 12-23 (2021)

Выводится дивергентная форма уравнения силового баланса для бесстолкновительной плазмы в приближении квазинейтральности, при котором исключены электрическое поле и плотность тока. Для стационарного пространственно одномерного токового слоя с постоянной нормальной компонентой магнитного поля и замагниченными электронами впервые получена форма этого уравнения в виде закона сохранения. Уравнение в такой форме необходимо для правильной постановки граничных условий при моделировании несимметричных токовых слоев, а также для контроля стационарности получаемого в моделях численного решения. Кроме того, рассматривается выполнение этого уравнения для двух типов стационарных конфигураций тонкого токового слоя, которые получены при помощи численной модели. Выведенное уравнение позволяет разрабатывать модели несимметричных токовых слоев, в частности, токовых слоев на флангах магнитопаузы в хвосте магнитосферы.

Кичигин Г.Н. «Об ускорении частиц в постоянном магнитном поле и перпендикулярном ему электрическом поле, нарастающем во времени» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 24-29 (2021)

Рассматривается задача ускорения частиц в постоянном однородном магнитном поле В и перпендикулярном ему однородном медленно растущем электрическом поле E. В предположении линейного нарастания электрического поля до максимальной величины Em=В найдены приближенные аналитические соотношения, определяющие зависимость скорости частицы от времени ускорения. Показано, что частицы за все время нарастания электрического поля ускоряются до некоторой конечной энергии, величина которой определяется темпом нарастания электрического поля. Установлено, что чем он меньше, тем больше предельная энергия. В случае Em/В

Демьянов В.В., Ясюкевич Ю.В. «Космическая погода: факторы риска для глобальных навигационных спутниковых систем» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 30-52 (2021)

Устойчивость и качество работы глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) второго поколения (GPS, Galileo, BeiDou/Compass, ГЛОНАСС) и их функциональных дополнений зависят от воздействия экстремальных факторов космической погоды (КП). Представлены сведения о воздействии геомагнитных бурь, ионосферных неоднородностей и мощных всплесков радиоизлучения Солнца на сегмент пользователей ГНСС. Эти сведения подкреплены обзором результатов наблюдений последствий воздействия КП на функционирование ГНСС в 2000–2020 гг. Рассматриваются относительная плотность сбоев измерений радионавигационных параметров и снижение точности позиционирования пользователей ГНСС в режиме двухчастотных измерений и в режиме дифференциальной навигации (Real Time Kinematic, RTK), в том числе при решении задач высокоточного позиционирования (Precise Point Positioning, PPP). Рассмотрена частота появления опасных факторов КП и возможности прогнозирования последствий их воздействия на сегмент пользователей ГНСС. В качестве основных выводов обзора можно выделить следующие: 1) при воздействии экстремальных факторов космической погоды погрешность позиционирования пользователей ГНСС в различных режимах навигационно-временных определений может увеличиваться более чем в 10 раз в сравнении с фоновыми условиями; 2) за последнее десятилетие проведена модернизация космического и наземного сегмента ГНСС, позволившая существенно повысить помехоустойчивость системы в условиях воздействия мощных вспышек радиоизлучения Солнца; 3) существует принципиальная возможность дальнейшего увеличения устойчивости и повышения точности измерения радионавигационных параметров в условиях влияния факторов КП за счет внедрения алгоритмов адаптивной настройки измерителей; 4) в настоящее время остаются нерешенными проблемы контроля целостности системы и доступности требуемых навигационных характеристик с учетом воздействия экстремальных факторов КП.

Воробьев А.В., Пилипенко В.А. «Подход к восстановлению геомагнитных данных на базе концепции цифровых двойников» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 53-62 (2021)

Ни одна наземная магнитная станция или обсерватория не гарантирует качество получаемой и передаваемой информации. Пропуски данных, выбросы и аномальные значения являются распространенной проблемой, касающейся практически любой сети наземных магнитометров и затрудняющей эффективную обработку и анализ экспериментальных данных. Обеспечение мониторинга надежности и повышение качества работы аппаратнопрограммных модулей, входящих в состав магнитных станций, возможно за счет разработки их виртуальных моделей, или так называемых цифровых двойников. В настоящей работе на примере сети высокоширотных магнитометров IMAGE рассматривается один из возможных подходов к созданию моделей такого рода. Обосновано использование цифровых двойников магнитных станций для минимизации ряда проблем и ограничений, связанных с наличием выбросов и пропущенных значений во временных рядах геомагнитных данных, а также для обеспечения возможности ретроспективного прогноза параметров геомагнитного поля со среднеквадратической ошибкой в авроральной зоне до 11.5 нТл. Интеграция цифровых двойников в процессы сбора и регистрации геомагнитных данных реализует возможность автоматической идентификации и замещения отсутствующих и аномальных значений, таким образом повышая за счет эффекта резервирования отказоустойчивость магнитной станции как объекта-источника данных. На примере цифрового двойника станции «Kilpisjarvi» (Финляндия) показано, что предлагаемый подход реализует восстановление 99.55 % годовой информации, при этом 86.73 % – с ошибкой, не превышающей 12 нТл.

Пенских Ю.В., Лунюшкин С.Б., Капустин В.Э. «Геомагнитный метод автоматической диагностики границ авроральных овалов в двух полушариях Земли» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 63-76 (2021)

Разработанный авторами наземный автоматический метод определения границ аврорального овала (АО) _{Лунюшкин, Пенских, 2019} модифицирован и расширен на Южное полушарие. Входные данные метода: крупномасштабные распределения эквивалентной токовой функции и плотности продольных токов, рассчитываемые в полярных ионосферах двух полушарий в приближении однородной проводимости на основе техники инверсии магнитограмм (ТИМ) и базы геомагнитных данных мировой сети станций проекта SuperMAG. Программа, реализующая метод, обрабатывает большие объемы временных рядов входных данных и выдает координаты основных границ АО обоих полушарий: границы обращения ионосферной конвекции, полярные и экваториальные границы АО, линии максимумов плотности продольных токов и авроральных электроструй. Автоматический метод сокращает время обработки заданного объема данных на 2–3 порядка (до минут и часов) по сравнению с ручным методом, требующим недель и месяцев работы оператора, при этом оба метода сопоставимы по точности. Геомагнитный автоматический метод апробирован для диагностики границ АО в ходе изолированной суббури 27.08.2001, для которой подтверждена ожидаемая синхронная динамика полярных шапок в двух полушариях. Показано, что найденные границы АО качественно соответствуют одновременным снимкам овала полярных сияний со спутника IMAGE, а также результатам моделей OVATION и APM; граница обращения ионосферной конвекции, определенная геомагнитным методом в двух полушариях, согласуется с картами электрического потенциала ионосферы по модели SuperDARN-RG96.

Яковлева О.Е., Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М. «Поведение электронной концентрации в ионосфере над Норильском в период спада солнечной активности» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 77-80 (2021)

Представлены результаты аппроксимации массива значений электронной концентрации Ne, полученных с помощью дигизонда в годы спада солнечной активности (2003–2006 гг.) на высокоширотной ст. Норильск (69.40° N, 88.10° E). Расчеты выполнены по авторской полуэмпирической модели с использованием новых коэффициентов, рассчитанных конкретно для ст. Норильск. Получены высотные изменения годовых вариаций дневной Ne на высотах слоя F1 ионосферы (120–200 км). Аппроксимация экспериментальных данных вполне удовлетворительно описывает Ne на указанных высотах. Тем не менее наблюдаются периоды, когда существуют достаточно отчетливые отклонения модельных величин от эксперимента. Присутствие в эти периоды значительных геомагнитных возмущений, возможно, является одной из причин таких отклонений.

Кушнаренко Г.П., Яковлева О.Е., Кузнецова Г.М. «Признаки аномального поведения ионосферы в 2003–2014 гг. на высотах слоя F1 над Иркутском» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 81-87 (2021)

Обнаружено аномальное повышение электронной концентрации Ne в зимние месяцы над Иркутском в отдельные годы периода 2003–2014 гг. Эффект проявился при сравнении экспериментальных значений, полученных с помощью Иркутского дигизонда, с модельными расчетами на высотах слоя F1 (120–200 км). Были найдены две аномальные временные зоны. Первая включает в себя 2003– 2006 гг. и прилегает к периоду минимума солнечной активности. В этой зоне 2003 г. – год максимального проявления зимнего повышения Ne по всему периоду исследований. Вторая аномальная зона – 2012, 2013, 2014 гг. – включает в себя год максимума солнечной активности. Мы исследовали возможные причины, влияющие на изменение Ne зимой на высотах слоя F1 во все рассматриваемые годы. Обнаружено, что основным фактором, вызывающим зимние аномальные повышения Ne, являются значительные геомагнитные возмущения в отмеченные временные зоны.