Белов С.А., Леденцов Л.С., Завершинский Д.И., Богачёв С.А. «Дифференциальная мера эмиссии солнечных нановспышек, определенная с помощью алгоритма SITES» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 4-14 (2024)

Представлены результаты исследования возможностей алгоритма SITES (Solar Iterative Temperature Emission Solver) Morgan H., Pickering J. Sites: Solar iterative temperature emission solver for differential emission measure inversion of EUV observations. Solar Phys. 2019. Vol. 294, no. 135. P. 135. DOI: 10.1007/s11207-019-1525-4) для восстановления дифференциальной меры эмиссии (ДМЭ) источника по его излучению в нескольких участках электромагнитного спектра в контексте наблюдения солнечных нановспышек прибором AIA/SDO. Метод SITES был реализован на языке программирования Python и впервые был применен для построения ДМЭ нановспышек. С этой целью мы проверили эффективность работы алгоритма на модельных одно- и двухпиковых ДМЭ при температурах, характерных для солнечных нановспышек. Результаты тестирования говорят о том, что алгоритм SITES может быть ограниченно применим для исследования ДМЭ нановспышек в однопиковом приближении. Алгоритм обладает сочетанием хорошей точности и высокой скорости счета в исследуемой области температур от 1 до 3 МK. Особенности ДМЭ нановспышек, восстановленных методом SITES, были изучены на основе найденной нами ранее выборки из 58855 событий, наблюдавшихся в 2019 г. с помощью AIA/SDO. Полученные результаты подтверждают, что характерная температура плазмы в нановспышках составляет 1–2 МK. Восстановленные ДМЭ нановспышек, как правило, имеют один максимум внутри этого диапазона, однако полученное нами для всех вспышек распределение по температуре формирует два кластера с максимумами при 1.2 и 1.7 МK. Мы интерпретируем это как возможное свидетельство существования двух типов солнечных нановспышек, но данный результат требует дополнительного подтверждения.

Рахманова Л.С., Хохлачев А.А., Рязанцева М.О., Ермолаев Ю.И., Застенкер Г.Н. «Развитие турбулентности за околоземной ударной волной в периоды спокойного и возмущенного солнечного ветра» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 15-28 (2024)

Магнитослой, являясь переходной областью между солнечным ветром и магнитосферой, может вносить вклад в степень геоэффективности различных крупномасштабных явлений в межпланетной среде. В настоящей работе на основе статистического анализа характеристик турбулентности плазмы в магнитоcлое на разной удаленности от головной ударной волны рассматривается динамика спектра турбулентных флуктуаций при стационарном течении солнечного ветра и при взаимодействии с магнитосферой коронального выброса массы и области коротирующего взаимодействия. Показано, что при пересечении головной ударной волны для всех типов солнечного ветра происходит изменение свойств спектров и при дальнейшем распространении плазмы к флангам магнитослоя характеристики турбулентности, как правило, восстанавливаются. Однако в периоды корональных выбросов массы в развитии турбулентного каскада наблюдаются особенности. Кроме того, для событий, относящихся к возмущенному солнечному ветру, имеется связь между характеристиками турбулентности на субионных масштабах и параметрами окружающей космической среды, такими как плазменный параметр ?, угол ?BN между нормалью к ударной волне и вектором межпланетного магнитного поля, скорость плазмы солнечного ветра, а также расстояние до границ магнитослоя.

Ковалев И.И., Кравцова М.В., Олемской С.В., Сдобнов В.Е., Стародубцев С.А. «Мониторинг околоземного космического пространства, магнитосферы и атмосферы Земли в периоды форбуш-эффектов в конце августа 2005 г.» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 29-37 (2024)

Приводятся результаты мониторинга состояния околоземного межпланетного пространства, магнитосферы и атмосферы Земли во время крупномасштабных возмущений солнечного ветра в конце августа 2005 г. Мониторинг проводился с использованием данных наземных наблюдений космических лучей (КЛ) на мировой сети нейтронных мониторов с привлечением данных мюонных телескопов, расположенных в Якутске и Новосибирске. В результате проведенного разными методами анализа данных определены свойства вариаций интенсивности КЛ различных жесткостей на орбите Земли и их питч-угловая анизотропия, ориентация и конфигурация межпланетного магнитного поля, изменения планетарной системы жесткостей геомагнитного обрезания в периоды геомагнитных возмущений, а также среднемассовая температура над станциями КЛ, на которых установлены мюонные телескопы. В периоды геомагнитных возмущений определены параметры кольцевого тока и токов на магнитопаузе.

Черниговская М.А., Сетов А.Г., Ратовский К.Г., Калишин А.С., Степанов А.Е. «Изменчивость ионизации ионосферы над Евразией по данным цепи высокоширотных ионозондов во время экстремальных магнитных бурь 2015 г.» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 38-52 (2024)

Проанализированы долготно-временные вариации параметров ионосферы над Евразийским континентом на основе анализа данных цепи высокоширотных ионозондов вдоль широтного круга ^0°N (геомагнитные широты 58°f_oF2 слоя F2 ионосферы. Отмечены большие различия в общих особенностях временных вариаций f_oF2 для анализируемых периодов магнитных бурь, которые, вероятно, связаны с характерными особенностями сезонного и суточного хода фоновой высокоширотной ионосферы данного географического региона. На главных и ранних восстановительных фазах магнитных бурь наблюдались периоды блэкаутов радиосигналов ионозондов. Отмечены различия в характере реакции ионосферы на геомагнитные возмущения, связанные, по всей видимости, с сезонными особенностями вероятности возникновения положительной или отрицательной фазы ионосферной бури в разные сезоны года. Тенденция повышения ионизации ионосферы над обширным регионом Восточной, Западной Сибири и Европы после завершения экстремальной магнитной бури в марте 2015 г. по данным измерений цепи высокоширотных ионозондов может быть связана с образованием над этой территорией области повышенного отношения [O]/[N₂]. Подобный рост ионизации ионосферы с превышением значений f_oF2 относительно фона можно рассматривать как яркое проявление эффекта последействия магнитных бурь.

Степанов А.Е., Данилов С.И., Баишев Д.Г., Халипов В.Л., Котова Г.А., Кобякова С.Е. «Время жизни поляризационного джета при длительных магнитных бурях» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 53-59 (2024)

Рассматриваются условия появления и характерные временные масштабы поляризационного джета во время сильных и длительных геомагнитных бурь на основе измерений ионосферных параметров на спутниках серии DMSP (h∼830 км) и на наземной ионосферной станции «Якутск» (YA462). Поляризационный джет на ионосферной станции «Якутск» регистрировался в вечернем секторе на фоне суббуревых возмущений, когда геомагнитный индекс SME достигал от 1000 до ∼3000 нТл и по данным магнитной обсерватории «Якутск» (YAK) наблюдались положительные бухты величиной ∼50–100 нТл в H-компоненте и ∼100–200 нТл в Z-компоненте магнитного поля Земли. Показано, что время существования поляризационного джета, или узких провалов ионосферной плазмы в субавроральной ионосфере, во время сильных и длительных магнитных бурь может достигать 12 ч.

Михалев А.В. «Полярные сияния в периоды экстремальных геомагнитных бурь: особенности среднеширотного сияния 11 февраля 1958 г.» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 60-66 (2024)

Обсуждаются особенности среднеширотного сияния типа great aurora во время экстремальной магнитной бури 11 февраля 1958 г., которое обладало необычными оптическими и спектральными характеристиками: очень большой интенсивностью эмиссии атомарного кислорода _OI 630 нм (10⁵–10⁸ Рл) I₆₃₀ и необычно высоким отношением интенсивностей двух запрещенных линий кислорода [OI] 630 нм и 557.7 нм I₆₃₀/I_557.7, достигавшим 10³–10⁴. В результате анализа динамики I₆₃₀ во время других экстремальных геомагнитных бурь, а также сопутствующих геофизических условий и физических процессов в ионосфере и магнитосфере Земли высказано предположение, что среднеширотные сияния типа great aurora формируются во время интенсивных суббурь на главных фазах магнитных бурь. Для интерпретации наблюдаемых особенностей среднеширотного сияния 11 февраля 1958 г. предлагается рассмотреть механизм селективного заселения уровня [OI] ¹D, в котором могут быть реализованы реакции резонансной перезарядки ионов кислорода O⁺(²D)+O(³P)→O⁺(⁴S)+O(³P, ¹D) и/или реакции столкновения атомов и молекул кислорода с возбужденными компонентами нечетного азота.

Ермакова Е.Н., Рябов А.В. «Влияние ионосферных резонаторов на суточную динамику спектральных параметров первого шумановского резонанса по данным меридиональной сети УНЧ-магнитометров» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 67-78 (2024)

Экспериментально исследовано влияние локальной ионосферы, а именно ионосферного альфвеновского резонатора (ИАР) и нижнего ионосферного резонатора на высотах 80–300 км (суб-ИАР), на амплитуду и поляризацию первой моды шумановского резонанса. Исследования были выполнены на основе спектрального анализа данных одновременного мониторинга компонент магнитного УНЧ-шума на меридиональной цепи станций, включающей высокоширотные станции «Баренцбург» и «Ловозеро», среднеширотную обсерваторию «Новая Жизнь» НИРФИ ННГУ (Нижегородская область) и низкоширотную станцию в Израиле. Наряду с этими данными были задействованы данные мониторинга в обсерватории «Борок» и на о. Крит. Обнаружено, что в темное время суток наблюдались значительные вариации в спектре поляризационного параметра ε на частоте первого шумановского резонанса (ШР). Эти вариации имели разный характер в разных обсерваториях. Анализ суточной динамики параметра ε показал, что его изменения связаны с влиянием локальных суб-ИАР, имеющих разную оптическую толщину и добротность в местах расположения этих обсерваторий. Обнаружено, что влияние суб-ИАР на поляризацию в полосе ШР зависит от соотношения граничной частоты fгр, разделяющей отрицательную и положительную поляризации магнитного УНЧ-шума, и частоты первого ШР. Влияние ИАР на поляризацию и амплитуду УНЧ-колебаний магнитных полей в частотной полосе первого шумановского резонанса было обнаружено только на ст. «Новая Жизнь» и «Ловозеро»: высокодобротный альфвеновский резонатор в ионосфере мог приводить к изменению ширины частотной полосы первого ШР и к смещению его центральной частоты. Анализ УНЧ-данных обсерваторий, разнесенных на расстояния 400 км, показал, что локальный характер влияния ионосферных резонаторов может приводить к разнице в амплитудных характеристиках первого ШР даже на таких расстояниях. Показано также, что влияние ИАР и суб-ИАР на азимутальный угол вектора магнитного поля в частотной полосе первого ШР менее заметно и может приводить к вариациям этого параметра на 10–20°. Численные расчеты, выполненные для модели сферического волновода, позволили адекватно интерпретировать особенности суточной динамики параметра ε в полосе первого ШР.

Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Ковалев А.С. «Определение вектора скорости искусственных ионосферных неоднородностей по данным доплеровских измерений методом ракурсного рассеяния КВ-радиосигналов, распространяющихся на протяженных радиотрассах» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 79-98 (2024)

В периоды экспериментов 2013, 2016 и 2019 г. по модификации высокоширотной ионосферы мощными КВ-радиоволнами обыкновенной или необыкновенной поляризации нагревного стенда EISCAT/Heating (Тромсe, Норвегия) выполнены доплеровские измерения диагностических КВ-радиосигналов на протяженных радиотрассах методом ракурсного рассеяния. Исследованы характеристики вариации доплеровской частоты ракурсно-рассеянных радиосигналов по результатам экспериментальных измерений на радиотрассах различной протяженности (до ∼8500 км) и ориентации. Рассмотрены численные зависимости изменения доплеровской частоты радиосигнала f_D от азимута волнового вектора радиоволны, падающей на искусственно возмущенную область, от угла ракурсного рассеяния и от азимутального направления движения неоднородностей в искусственно возмущенной области ионосферы. По данным одновременных измерений доплеровской частоты радиосигнала fD на двух диагностических трассах проведены численные оценки вектора скорости движения неоднородностей в искусственно возмущенной области ионосферы. Расчет вектора скорости движения искусственных ионосферных неоднородностей возможен по данным измерений смещения доплеровской частоты на многоскачковых диагностических радиотрассах большой протяженности при условии предварительного анализа данных экспериментальных наблюдений с привлечением результатов траекторного моделирования диагностических КВ-радиосигналов.

Пономарчук С.Н., Куркин В.И., Ильин Н.В., Пензин М.С. «Моделирование КВ-радиотрасс на основе волноводного подхода» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 99-108 (2024)

Приведена схема моделирования характеристик КВ-радиосигналов на трассах различной протяженности на основе волноводного подхода – метода нормальных волн. Используется представление поля регистрируемого сигнала в виде ряда произведений функций Грина углового оператора, коэффициентов возбуждения и коэффициентов приема отдельных нормальных волн. Разработаны алгоритмы расчета дистанционно-частотных, частотно-угловых и амплитудных характеристик сигналов в больших пространственных областях на основе анализа и численного суммирования ряда нормальных волн. Реализован комплексный алгоритм моделирования условий распространения КВ-радиосигналов, включающий модель среды, алгоритмы расчета характеристик сигналов и оперативную диагностику радиоканала. Проведено сопоставление результатов моделирования характеристик распространения КВ-сигналов и экспериментальных данных наклонного зондирования на трассах различной протяженности и ориентации. Для анализа экспериментальных ионограмм, определения максимальных применимых частот различных мод распространения на радиотрассах используется методика автоматической обработки и интерпретации ионограмм наклонного зондирования.

Пономарчук С.Н., Грозов В.П. «Автоматическая интерпретация ионограмм наклонного зондирования на основе гибридных алгоритмов» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 109-118 (2024)

Представлен метод интерпретации данных наклонного зондирования ионосферы (НЗ) непрерывным ЛЧМ-сигналом. Разработаны и реализованы гибридные алгоритмы автоматической интерпретации ионограмм по выделенным в результате вторичной обработки данных точкам со значимой амплитудой для различных гелиогеофизических условий. Для условий двуслойной ионосферы разработан метод интерпретации на основе анализа гистограмм распределения точек со значимой амплитудой, попадающих по задержке сигнала в модельную маску, построенную по результатам моделирования дистанционно-частотной характеристики мода распространения, при ее перемещении по ионограмме. Для многослойной ионосферы интерпретация проводится на основе исследования амплитудного рельефа ионограммы. Отдельно рассматриваются алгоритмы выделения треков сигналов, отраженных от спорадических слоев. Приведены результаты интерпретации ионограмм, полученных на сети радиотрасс ЛЧМ-зондирования в северо-восточном регионе России.

Коваль А.В., Гаврилов Н.М., Головко А.Г., Диденко К.А., Ермакова Т.С. «Моделирование влияния вариаций солнечной активности на глобальную атмосферную циркуляцию» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 119-126 (2024)

Данное исследование продолжает цикл работ, посвященный моделированию и изучению чувствительности глобальных атмосферных динамических процессов к вариациям солнечных эмиссий в 11-летнем цикле солнечной активности (СА). Основное внимание уделяется изучению реакции меридиональной атмосферной циркуляции в средней атмосфере на изменения характеристик термосферы при изменениях СА. Проведены численные расчеты общей атмосферной циркуляции с использованием нелинейной численной модели средней и верхней атмосферы МСВА. Основным механизмом влияния возмущений термосферы на нижележащие слои предполагается изменение условий распространения и отражения планетарных волн вследствие изменений СА. Показано, что изменения температуры, зонального и меридионального ветров локализуются вдоль волноводов, демонстрируя существенную роль планетарных волн в передаче термосферных возмущений, вызванных изменением СА, в среднюю атмосферу. В северной стратосфере изменения меридиональной циркуляции между годами максимумов и минимумов СА могут достигать 10%.

Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.С., Ковалев А.С. «Определение вектора скорости искусственных ионосферных неоднородностей по данным доплеровских измерений методом ракурсного рассеяния КВ-радиосигналов, распространяющихся на протяженных радиотрассах» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 79-98 (2024)

В периоды экспериментов 2013, 2016 и 2019 г. по модификации высокоширотной ионосферы мощными КВ-радиоволнами обыкновенной или необыкновенной поляризации нагревного стенда EISCAT/Heating (Тромсe, Норвегия) выполнены доплеровские измерения диагностических КВ-радиосигналов на протяженных радиотрассах методом ракурсного рассеяния. Исследованы характеристики вариации доплеровской частоты ракурсно-рассеянных радиосигналов по результатам экспериментальных измерений на радиотрассах различной протяженности (до ∼8500 км) и ориентации. Рассмотрены численные зависимости изменения доплеровской частоты радиосигнала f_D от азимута волнового вектора радиоволны, падающей на искусственно возмущенную область, от угла ракурсного рассеяния и от азимутального направления движения неоднородностей в искусственно возмущенной области ионосферы. По данным одновременных измерений доплеровской частоты радиосигнала fD на двух диагностических трассах проведены численные оценки вектора скорости движения неоднородностей в искусственно возмущенной области ионосферы. Расчет вектора скорости движения искусственных ионосферных неоднородностей возможен по данным измерений смещения доплеровской частоты на многоскачковых диагностических радиотрассах большой протяженности при условии предварительного анализа данных экспериментальных наблюдений с привлечением результатов траекторного моделирования диагностических КВ-радиосигналов.

Пономарчук С.Н., Куркин В.И., Ильин Н.В., Пензин М.С. «Моделирование КВ-радиотрасс на основе волноводного подхода» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 99-108 (2024)

Приведена схема моделирования характеристик КВ-радиосигналов на трассах различной протяженности на основе волноводного подхода – метода нормальных волн. Используется представление поля регистрируемого сигнала в виде ряда произведений функций Грина углового оператора, коэффициентов возбуждения и коэффициентов приема отдельных нормальных волн. Разработаны алгоритмы расчета дистанционно-частотных, частотно-угловых и амплитудных характеристик сигналов в больших пространственных областях на основе анализа и численного суммирования ряда нормальных волн. Реализован комплексный алгоритм моделирования условий распространения КВ-радиосигналов, включающий модель среды, алгоритмы расчета характеристик сигналов и оперативную диагностику радиоканала. Проведено сопоставление результатов моделирования характеристик распространения КВ-сигналов и экспериментальных данных наклонного зондирования на трассах различной протяженности и ориентации. Для анализа экспериментальных ионограмм, определения максимальных применимых частот различных мод распространения на радиотрассах используется методика автоматической обработки и интерпретации ионограмм наклонного зондирования.

Пономарчук С.Н., Грозов В.П. «Автоматическая интерпретация ионограмм наклонного зондирования на основе гибридных алгоритмов» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 109-118 (2024)

Представлен метод интерпретации данных наклонного зондирования ионосферы (НЗ) непрерывным ЛЧМ-сигналом. Разработаны и реализованы гибридные алгоритмы автоматической интерпретации ионограмм по выделенным в результате вторичной обработки данных точкам со значимой амплитудой для различных гелиогеофизических условий. Для условий двуслойной ионосферы разработан метод интерпретации на основе анализа гистограмм распределения точек со значимой амплитудой, попадающих по задержке сигнала в модельную маску, построенную по результатам моделирования дистанционно-частотной характеристики мода распространения, при ее перемещении по ионограмме. Для многослойной ионосферы интерпретация проводится на основе исследования амплитудного рельефа ионограммы. Отдельно рассматриваются алгоритмы выделения треков сигналов, отраженных от спорадических слоев. Приведены результаты интерпретации ионограмм, полученных на сети радиотрасс ЛЧМ-зондирования в северо-восточном регионе России.

Коваль А.В., Гаврилов Н.М., Головко А.Г., Диденко К.А., Ермакова Т.С. «Моделирование влияния вариаций солнечной активности на глобальную атмосферную циркуляцию» Солнечно-земная физика, 10, № 2, с. 119-126 (2024)

Данное исследование продолжает цикл работ, посвященный моделированию и изучению чувствительности глобальных атмосферных динамических процессов к вариациям солнечных эмиссий в 11-летнем цикле солнечной активности (СА). Основное внимание уделяется изучению реакции меридиональной атмосферной циркуляции в средней атмосфере на изменения характеристик термосферы при изменениях СА. Проведены численные расчеты общей атмосферной циркуляции с использованием нелинейной численной модели средней и верхней атмосферы МСВА. Основным механизмом влияния возмущений термосферы на нижележащие слои предполагается изменение условий распространения и отражения планетарных волн вследствие изменений СА. Показано, что изменения температуры, зонального и меридионального ветров локализуются вдоль волноводов, демонстрируя существенную роль планетарных волн в передаче термосферных возмущений, вызванных изменением СА, в среднюю атмосферу. В северной стратосфере изменения меридиональной циркуляции между годами максимумов и минимумов СА могут достигать 10%.