Челпанов М.А., Анфиногентов С.А., Костарев Д.В., Михайлова О.С., Рубцов А.В., Феденёв В.В., Челпанов А.А. «Обзор и сравнение особенностей МГД-волн на Солнце и в магнитосфере Земли» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 3-28 (2022)

Магнитогидродинамические (МГД) волны играют ключевую роль в процессах, протекающих в плазменных образованиях в атмосфере Солнца и звезд, а также в магнитосфере Земли и других планет. В настоящий момент известно, что в этих системах имеют место как схожие волновые явления, так и уникальные для каждой из сред. Изучение МГД-волн и сопутствующих явлений в магнитосферной физике и физике Солнца происходит в основном независимо, несмотря на то, что свойства этих сред во многом схожи, а физические основы генерации и распространения волн в них одинаковы. Создание единого подхода к изучению этих явлений на Солнце и в земной магнитосфере открывает перспективы дальнейшего развития и интеграции этих научных направлений. В обзоре рассмотрено текущее состояние исследований МГД-волн в атмосфере Солнца и магнитосфере Земли. Приведены особенности сред, в которых распространяются колебания, их структура, масштабы и типичные параметры. Дано описание основных теоретических моделей, в рамках которых принято изучать поведение волн, их преимущества и ограничения. Сравниваются характеристики различных типов МГД-волн применительно к солнечной атмосфере и земной магнитосфере. Кроме того, представлена информация о методах наблюдений и инструментах, используемых для получения информации о волнах в различных средах.

Григорьев В.М., Ермакова Л.В., Хлыстова А.И. «Появление активных областей в период завершения 24-го и начала 25-го циклов активности» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 29-37 (2022)

Изучение пространственно-временной картины появления активных областей и связи их возникновения со структурой и развитием крупномасштабного магнитного поля (КМП) проводилось в период смены 24-го и 25-го циклов солнечной активности. В этот период не отмечается бурного развития активности и поэтому динамика КМП в процессе появления новых активных областей наиболее заметна. Использовались данные SDO/HMI о продольном магнитном поле для определения времени и гелиографических координат места возникновения активной области и ежедневные карты WSO (Wilcox Solar Observatory) для сравнения со структурой КМП. Получены следующие результаты. В переходный период от одного цикла к другому новые активные области возникали в половине случаев на границе раздела полярностей КМП, причем почти исключительно на хейловских границах в соответствующих полусферах и циклах активности. В остальных случаях местом возникновения были униполярные области КМП без видимого преимущества в расположении областей поля по правилу Хейла. Образование активных областей предваряется или сопровождается изменениями в структуре КМП, при этом в тонкой структуре магнитного поля в фотосфере может наблюдаться усиление сетки магнитного поля на пространственном масштабе размера супергранул и более, а также появление малых областей нового магнитного поля обеих полярностей. Возникающие активные области концентрировались в двух узких долготных зонах, которые покрывали обе полусферы Солнца. Новый цикл начинался в тех же долготных зонах, где затухала активность старого цикла.

Макаров Г.А. «Геомагнитные индексы ASY-H и SYM-H и их связь с межпланетными параметрами» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 38-45 (2022)

За период времени с 1981 по 2015 г. исследуются зависимости геомагнитных индексов SYM-H и ASY-H от межпланетных параметров по их среднесуточным значениям. Исследование проводится двумя путями: первый – анализируется весь массив данных, второй – данные разбиваются на девять групп активности в соответствии со среднесуточными значениями планетарного геомагнитного индекса А_р. Выполнен корреляционный анализ индексов кольцевого тока ASY-H, SYM-H и скорости солнечного ветра, модуля и северо-южной компоненты межпланетного магнитного поля (ММП). Поиск связи индексов ASY-H и SYM-H с межпланетными параметрами оказался более успешным при рассмотрении всего массива данных, чем в случае разбивки данных по группам магнитной активности. Определены регрессионные уравнения, связывающие ASY-Hи SYM-H с межпланетными параметрами. Обнаружено, что при описании связи индексов ASY-H и SYM-H с северо-южной компонентой ММП необходимо учитывать вклад модуля ММП

Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С., Ратовский К.Г., Белинская А.Ю., Степанов А.Е., Бычков В.В., Григорьева С.А., Панченко В.А., Мелич Й. «Исследование отклика среднеширотной ионосферы Северного полушария на магнитные бури в марте 2012 г.» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 46-56 (2022)

Выполнено исследование вариаций ионосферных и геомагнитных параметров в Северном полушарии в период серии магнитных бурь в марте 2012 г. на основе анализа данных евразийской среднеширотной цепи ионозондов и средне- и высокоширотных цепей магнитометров сети INTERMAGNET. Подтверждены проявления долготной неоднородности ионосферных эффектов, связанной с нерегулярной структурой долготной изменчивости компонент геомагнитного поля. Подчеркнута сложная физика длительного магнито-возмущенного периода в марте 2012 г. с переключением между положительной и отрицательной фазами ионосферной бури в один и тот же период магнитной бури для различных пространственных областей. Такие смены эффектов ионосфер ной бури могли быть связаны с суперпозицией в регионе средних широт конкурирующих процессов, влияющих на ионизацию ионосферы, источники которых находились в авроральной и экваториальной ионосфере. Проведено сравнение сценариев развития ионосферных возмущений в условиях равноденствия в периоды магнитных бурь в марте 2012, октябре 2016 и марте 2015 г.

Котик Д.С., Орлова Е.В., Яшнов В.А. «Особенности характеристик КНЧ-волн в многокомпонентной ионосферной плазме» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 57-65 (2022)

На основе магнитоионной теории исследованы свойства низкочастотных электромагнитных волн в многокомпонентной ионосферной плазме в диапазоне частот 1–30 Гц. Рассчитаны компоненты тензора комплексной диэлектрической проницаемости ионосферной плазмы и показатели преломления нормальных волн в интервале высот от 80 до 750 км. Результаты расчетов продемонстрировали сильную зависимость показателей преломления от частоты и высоты. Поляризация обыкновенной и необыкновенной волн является эллиптической во всем диапазоне исследованных частот. Показано, что показатели преломления и поляризация нормальных волн стремятся к магнитогидродинамическим (МГД) значениям только на частотах, меньших 1 Гц. Вектор групповой скорости необыкновенной волны не направлен вдоль магнитного поля, как это следует из МГД-приближения, а отклоняется в зависимости от частоты на угол 5–10°. Направление вектора групповой скорости обыкновенной волны практически не зависит от угла между волновым вектором и направлением геомагнитного поля, как и в МГД-приближении. Предложенная методика расчетов характеристик нормальных волн в ионосфере может быть использована при изучении распространения КНЧ-волн как от естественных, так и от искусственных ионосферных источников, возникающих под действием мощных КВ-радиоволн в нижней и верхней ионосфере.

Бернгардт О.И. «Первый сравнительный анализ метеорного эха и спорадического рассеяния, идентифицированных самообучившейся нейронной сетью по данным радаров EKB и MAGW ИСЗФ СО РАН» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 66-76 (2022)

Описана текущая версия алгоритма автоматической классификации сигналов (v.1.1), принимаемых радарами декаметрового когерентного рассеяния ИСЗФ СО РАН. Алгоритм представляет собой самообучающуюся нейронную сеть, определяющую тип рассеянных сигналов по результатам физического моделирования распространения радиоволн с использованием радарных данных и международных ссылочных моделей ионосферы и магнитного поля Земли. Используя данные радаров MAGW и EKB ИСЗФ СО РАН за 2021 г., алгоритм самостоятельно обучается группировать рассеянные сигналы на изначально неизвестные классы. Такое деление основано на физически интерпретируемых параметрах распространения радиоволн и измеренных радаром данных, при этом из 20 возможных скрытых классов выделяются 15 часто наблюдаемых, из которых 14 могут быть интерпретированы с физической точки зрения. Для демонстрации работы алгоритма представлен первый статистический анализ наблюдений сигналов, отнесенных алгоритмом к двум классам, интерпретируемым нами как рассеяние на метеорных следах и рассеяние с участием спорадического слоя E соответственно. На основе статистического анализа данных радаров EKB и MAGW за 2021–2022 гг. определены дальностно-высотные характеристики сигналов этих классов, показана корреляция между среднечасовыми количествами наблюдений обоих классов, а также их среднечасовыми продольными скоростями. Полученные результаты позволяют интерпретировать сигналы этих классов как метеорное эхо и спорадическое рассеяние соответственно и использовать их для изучения процессов взаимодействия нейтральной атмосферы, изучаемой по данным метеорного рассеяния, и нижней ионосферы, изучаемой по наблюдениям за спорадическим рассеянием. В настоящее время представленный алгоритм классификации работает на радарах ИСЗФ СО РАН в автоматическом режиме.

Михалев А.В., Белецкий А.Б., Лебедев В.П., Хахинов В.В. «Оптические эффекты работы двигателей космических аппаратов на высотах нижней термосферы» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 77-82 (2022)

На основе данных наблюдений в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН проводится краткий обзор оптических эффектов, вызванных работой бортовых двигателей космических аппаратов (КА) на высотах нижней термосферы. Представлены результаты наблюдений возмущений свечения ночной атмосферы в период работы корректирующих двигателей КА на высотах F2-области ионосферы в космическом эксперименте «Радар–Прогресс». При массе продуктов сгорания, инжектируемых корректирующими двигателями КА, ∼10 кг наблюдается увеличение интенсивности эмиссии атомарного кислорода [OI]30.0 нм. Представлены наблюдаемые в дальней зоне от места старта оптические эффекты, обусловленные стартами с космодрома «Байконур» и пролетами тяжелых ракет-носителей «Энергия» с КА «Скиф-ДМ» 15 мая 1987 г и «Протон-М» с КА «Ямал-601» 30 мая 2019 г. Рассмотрена возможность усиления атмосферной эмиссии _OI 557.7 нм за счет химической модификации ионосферы в Е-области ионосферы при полете космической системы «Энергия».

Толстиков М.В., Ойнац А.В., Артамонов М.Ф., Медведева И.В., Ратовский К.Г. «Статистическая связь перемещающихся ионосферных возмущений с нейтральным ветром и возмущениями в стратосфере» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 83-94 (2022)

На основе представительной статистики параметров перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), полученной Екатеринбургским и Магаданским радарами, показано, что распределения количества ПИВ и средних скоростей ПИВ по азимутам и локальному времени находятся в хорошем соответствии с гипотезой фильтрации внутренних гравитационных волн (ВГВ) нейтральным ветром. Проведена проверка влияния значительных зимних внезапных стратосферных потеплений на ВГВ в ионосфере. Предложен метод оценки зональной и меридиональной скоростей нейтрального ветра по распределениям параметров среднемасштабных ПИВ (СМПИВ). Метод универсален и позволяет по статистике наблюдений двумерного вектора фазовой скорости СМПИВ, полученных любым инструментом, оценивать зональную и меридиональную скорости нейтрального ветра. Существует большое количество данных, из которых можно получить двумерный вектор фазовой скорости СМПИВ (в отличие от трехмерного), в том числе карты возмущений полного электронного содержания и снимки камер всего неба. Следовательно, данный метод может быть полезен при разработке и совершенствовании моделей нейтрального ветра. Ключевые слова: ПИВ, с

Сивцева В.И., Аммосов П.П., Гаврильева Г.А., Аммосова А.М., Колтовской И.И. «Волновая активность мезосферы в диапазоне планетарных волн по наблюдениям эмиссии ОН (3-1) на станциях Маймага и Тикси за период 2015–2020 гг.» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 95-101 (2022)

Сравнивается межгодовая изменчивость атмосферы на высоте свечения гидроксила ОН, которую можно связать с распространением планетарных волн, на разнесенных по широте станциях. В качестве характеристики, отражающей активность планетарных волн, рассматривается стандартное отклонение средней за ночь температуры в области мезопаузы σ_pw от ее среднемесячного значения после учета сезонного хода. Совместные измерения температуры в области мезопаузы на высоких широтах на оптических станциях Маймага (63.04° N, 129.51° E) и Тикси (71.58° N, 128.77° E) начались в 2015 г. На станциях установлены идентичные инфракрасные спектрографы с высоким качеством изображения Shamrock (Andor) для регистрации эмиссии ОН (3-1) в ближней инфракрасной области (∼1.5 мкм). Основным результатом исследования активности планетарных волн в течение 5-летнего периода одновременных наблюдений является то, что активность планетарных волн на ст. Тикси несколько (примерно на 1–2 K) превышает активность волн на ст. Маймага. В колебаниях среднегодовой активности прослеживаются квазидвухлетние осцилляции

Подлесный С.В., Девятова Е.В., Саункин А.В., Васильев Р.В. «Сопоставление методов определения облачного покрова над Байкальской природной территорией в декабре 2020 г.» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 102-109 (2022)

Рассматривается вопрос о том, насколько сведения об облачном покрове, полученные при помощи спутниковых и модельноинтерполяционных методов, пригодны для мониторинга прозрачности атмосферы и определения условий наблюдения свечения верхней атмосферы Земли в конкретной наземной обсерватории. Для этой цели было проведено сравнение временной динамики локального облачного покрова по данным проекта ECMWF ERA5 и спутников NOAA, с прозрачностью ночной атмосферы, полученной при помощи цифровой фотокамеры. Динамика исследуемых характеристик рассматривалась в течение декабря 2020 г. для Геофизической обсерватории Института солнечно-земной физики, расположенной на Байкальской природной территории вблизи с. Торы (Бурятия, РФ). Результаты сравнительного анализа показали в целом хорошее согласие данных архива ECMWF ERA5 и облачности, наблюдаемой при помощи камеры. Недостатками являются отсутствие в архиве информации о быстрых вариациях облачности, а также положительные и отрицательные задержки в динамике облачных полей длительностью около двух часов. Вследствие нерегулярности и большой дискретности спутниковых данных и сложности определения облачности в темное время суток, уверенных выводов о применимости спутниковых данных сделать не удалось.

«Памяти профессора Б.В. Сомова» Солнечно-земная физика, 8, № 4, с. 110 (2022)

Второго декабря 2022 г. ушел из жизни известный в мире ученый в области физики космической плазмы, профессор Борис Всеволодович Сомов. Бориса Всеволодовича увлекал широкий круг проблем, но почти всю жизнь он посвятил изучению магнитного пересоединения – фундаментального процесса в космической плазме. Научную карьеру он начал как ученик С.И. Сыроватского, с ним создавал и в дальнейшем развивал теорию магнитного пересоединения и токовых слоев. Эта теория лежит в основе физики нестационарных явлений солнечной активности. Борис Всеволодович внес огромный вклад в теорию солнечных вспышек и понимание природы их рентгеновского и ультрафиолетового излучения, а также в исследование процессов образования корональных петель и механизмов образования выбросов плазмы в солнечной атмосфере. Борис Всеволодович был членом редколлегии нашего журнала – «Солнечно-земная физика».