Алтынцев А.Т., Глоба М.В., Мешалкина Н.С., Сыч Р.А. «Наблюдения корональных дыр на Сибирском радиогелиографе» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 5-12 (2024)

Впервые выполнены многоволновые наблюдения корональной дыры (КД) с двумерным пространственным разрешением в диапазоне частот от 2.8 до 12 ГГц. На частотах ниже 6 ГГц средняя яркость по дыре в 1.5 раза меньше яркости спокойного Солнца. Распределение радиояркости по дыре неоднородно: отношение максимальных к минимальным яркостным температурам падает от нескольких раз на низких частотах до десятых долей на верхних принимаемым частотах. На частотах выше 6 ГГц контраст температур между КД и участками спокойного Солнца мал. Внутри КД наблюдаются яркие относительно спокойного Солнца компактные источники. В целом наблюдения КД с помощью СРГ перспективны как для исследования природы КД, так и как средство регулярного мониторинга в прикладных задачах прогнозирования характеристик солнечного ветра.

Мешалкина Н.С., Алтынцев А.Т. «Проявления нагрева в начале вспышки 29 июня 2012 г.» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 13-20 (2024)

Анализ данных GOES для вспышки SOL2012-06-29T04:09 класса C4.6 показывает тепловой характер энерговыделения в течение нескольких минут перед импульсной стадией. Нагрев плазмы до температур выше 10 MК приводит к появлению струй плазмы вдоль открытых силовых линий и в больших петлях. В работе исследуется взаимосвязь нагретой плазмы со вспышечной структурой и ее динамикой по данным наблюдений в рентгеновском, крайнем ультрафиолетовом и радиоволновом диапазонах. Особое внимание привлекает обнаружение на динамических спектрах тонких временных структур узкополосного радиоизлучения до и после импульсной стадии вспышки. На начальной стадии наблюдаются широкополосные импульсы в дециметровом диапазоне, которые можно связать с формированием тепловых фронтов в струях. Серия сверхъярких всплесков в сантиметровом диапазоне, характеризующихся частотным дрейфом, наблюдается после окончания импульсного энерговыделения в ядре вспышки. По данным Сибирского солнечного радиотелескопа (5.7 ГГц) было установлено, что источники этих субсекундных всплесков находятся в удаленном основании крупномасштабной вспышечной петли.

Овчинникова Н.Е., Богод В.М., Лебедев М.К. «Наблюдение в радиодиапазоне линии поглощения гидроксила (ОН) в волокнах и протуберанцах над активными областями Солнца» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 21-26 (2024)

При наблюдениях Солнца на радиотелескопе РАТАН-600 с использованием спектрополяриметрического комплекса диапазона 1–3 ГГц в радиоизлучении отдельных активных областей Солнца, находящихся под холодным волокном или на лимбе под протуберанцем, а также при наблюдении коронального дождя было обнаружено поглощение в области спектра 1.5–1.65 ГГц. Наблюдаемая структура линий соответствует частотам сверхтонкого расщепления в основном состоянии X²П_3/2 гидроксила (OH) 1612–1720 МГц. При прохождении наблюдаемой области через ножевую диаграмму направленности антенны телескопа полоса поглощения смещается по частоте в результате сдвига энергетических уровней молекулы OH в магнитном поле, которое меняется вдоль волокна.

Смирнов Д.А., Мельников В.Ф. «Микроволновая диагностика вспышечной плазмы методом фитирования по данным Cибирского радиогелиографа» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 27-39 (2024)

Проведен анализ изображений и частотного спектра излучения в максимуме яркости радиоисточников во вспышках 20 января 2022 и 16 июля 2023 г., зарегистрированных Сибирским радиогелиографом в диапазонах 3–6 ГГц и 6–12 ГГц. Полученные данные о спектре использовались для радиодиагностики напряженности и ориентации магнитного поля, плотности плазмы и параметров ускоренных частиц в радиоисточнике. Радиодиагностика проводилась методом, основанным на минимизации функционала, содержащего интенсивности теоретически рассчитываемых и наблюдаемых частотных спектров левополяризованного и правополяризованного излучения. Поскольку форма такого многомерного функционала довольно сложна и минимизировать его стандартными подходами не представляется возможным, использовался генетический метод минимизации. В результате проведенной радиодиагностики определены особенности динамики напряженности и ориентации магнитного поля, а также концентрации и показателя энергетического спектра нетепловых электронов в области максимальной яркости радиоисточника. Установлено, что на фазе роста основных пиков излучения магнитное поле уменьшается, а на фазе спада, наоборот, увеличивается. Скорость этих изменений варьирует от нескольких единиц до 11 Гс/с для вспышки 20 января 2022 г. и составляет около 1 Гс/с для вспышки 16 июля 2023 г.

Крайнев М.Б., Калинин М.С. «Пятьдесят лет исследования поведения интенсивности ГКЛ в периоды инверсии гелиосферного магнитного поля. II. Инверсия ГМП на внутренней границе гелиосферы» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 40-52 (2024)

Явления в наружном слое солнечной атмосферы, гелиосфере, включающие сверхзвуковой солнечный ветер, переносимое им гелиосферное магнитное поле (ГМП) и распространяющиеся в гелиосфере космические лучи, важны для многих процессов, происходящих в этом слое. Для некоторых, например геомагнитной активности или распространения космических лучей, важны не только напряженность, но и направление поля. Но если в этом отношении ситуация в периоды низкой пятенной солнечной активности вполне ясна – гелиосфера разделена на два полушария с противоположной полярностью (к Солнцу/от Солнца) – в периоды высокой активности Солнца, когда происходит инверсия ГМП, простой модели этого явления нет. В статье продолжается исследование явления инверсии ГМП и связанных с ним эффектов в интенсивности галактических космических лучей (ГКЛ). Ранее были сформулированы общие представления о 22-летней цикличности в характеристиках Солнца, гелиосферы и космических лучей и подробно обсуждались наблюдаемые эффекты в интенсивности ГКЛ, связываемые нами с инверсией ГМП. В данной работе рассмотрена модель инверсии ГМП, связанной лишь с эволюцией магнитного поля в слое между фотосферой и основанием гелиосферы из-за изменения распределения фотосферных полей от оборота к обороту Солнца, и показано, что этого недостаточно для объяснения основных эффектов в интенсивности ГКЛ. В указанном слое магнитное поле является основным энергетическим фактором. Более полная модель инверсии ГМП, включающая преобразование его характеристик из-за взаимодействия разноскоростных потоков солнечного ветра в самой гелиосфере, где солнечный ветер является основным энергетическим фактором, будет обсуждаться позднее.

Стародубцев С.А., Шадрина Л.П. «МГД-волны в области предфронта межпланетных ударных волн 6 и 7 сентября 2017 г.» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 53-61 (2024)

Анализируются события сильных возмущений космической погоды в первой декаде сентября 2017 г. При этом используются данные Dst-индекса геомагнитной активности, параметров нормалей к фронтам межпланетных ударных волн, а также прямые измерения параметров межпланетного магнитного поля, плазмы солнечного ветра и космических лучей. С использованием спектрального анализа данных измерений параметров межпланетной среды проведен анализ МГД-волн в области предфронта двух межпланетных ударных волн, ответственных за геомагнитные возмущения 6 и 7 сентября 2017 г. Основные полученные результаты сводятся к следующему: установлен вклад трех веток МГД-волн (альфвеновских, быстрых и медленных магнитозвуковых) в наблюдаемый спектр модуля межпланетного магнитного поля. Подтвержден вывод, что генерация альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн обусловлена наличием потоков протонов с энергией Ep∼1 МэВ в области предфронта межпланетных ударных волн. При этом обнаружен преобладающий вклад медленных магнитозвуковых волн в наблюдаемый спектр модуля межпланетного магнитного поля, но причина этого остается неизвестной. Отмечается, что разная ориентация нормалей между фронтами межпланетных ударных волн и направлением среднего вектора межпланетного магнитного поля на достаточно близко расположенных относительно друг друга космических аппаратах может служить признаком волнистости структуры фронта ударной волны.

Сапунова О.В., Бородкова Н.Л., Застенкер Г.Н. «Анализ спектров флуктуаций величины потока плазмы и модуля магнитного поля на обратных ударных волнах» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 62-69 (2024)

Проанализированы спектры колебаний значений потока плазмы солнечного ветра и модуля магнитного поля вблизи фронта быстрой обратной ударной волны по данным БМСВ (Быстрый монитор солнечного ветра) на борту спутника СПЕКТР-Р. Временное разрешение прибора позволило изучить колебания потока плазмы вплоть до частоты 16 Гц. Данные по магнитному полю были взяты в основном из базы спутника WIND, для которого частота исследуемых колебаний составляла до 5.5 Гц. Показано, что наклон спектров колебаний потока солнечного ветра на МГД-масштабах близок к наклону спектра флуктуаций магнитного поля в возмущенной области. На кинетических масштабах различие может быть значительным. Для области перед фронтом разница наклона спектра может быть достаточно велика как в МГД, так и в кинетической области. Частота излома спектра потока лежит в диапазоне 0.6–1.3 Гц, что соответствует инерционной длине протона. Однако в ряде событий форма спектра указывает на влияние частоты, соотносящейся с гирорадиусом протона, 0.05–0.15 Гц. Излом спектра мощности флуктуаций магнитного поля также чаще лежит в области 0.7–1.2 Гц. При этом наклон МГД-части спектра меняется мало, однако в кинетической части несколько возрастает при переходе к возмущенной области.

Данилова О.А., Птицына Н.Г., Сдобнов В.Е. «Явления гистерезиса в отклике геомагнитной активности и параметров космических лучей на вариации межпланетной среды во время магнитной бури» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 70-78 (2024)

Известно, что динамика интенсивности космических лучей различна на восходящей и нисходящей ветвях 11-летнего солнечного цикла, т. е. наблюдаются явления гистерезиса. Недавно получено, что на более коротких интервалах на масштабе магнитных бурь также могут наблюдаться признаки гистерезиса в зависимостях жесткостей геомагнитного обрезания (ЖГО) космических лучей R (геомагнитных порогов) от параметров гелио- и геосферы. Параметр R – это жесткость, ниже которой поток частиц обрезан из-за геомагнитного экранирования. В настоящей работе проведен анализ зависимости геомагнитного буревого индекса Dst и вариации геомагнитных порогов ΔR от параметров межпланетного магнитного поля (ММП) и солнечного ветра (СВ) во время двухступенчатой магнитной бури 7–8 сентября 2017 г. Найдены явления гистерезиса в следующих парных рядах: (1) зависимостях Dst от параметров СВ и ММП и (2) зависимостях ΔR от параметров СВ и ММП. Найдено, что кривые на нисходящей фазе бури (главная фаза) и восходящей (фаза восстановления) не совпадают – формируются петли гистерезиса. Специфической чертой исследуемой бури является второе понижение Dst на восстановительной фазе. Картина гистерезиса отражает эту специфическую динамику бури, формируя две петли как реакцию на два понижения Dst.

Суворова А.В., Дмитриев А.В. «Условия появления интенсивных потоков энергичных электронов на L<1.2, связанные с солнечной активностью и параметрами солнечного ветра» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 79-87 (2024)

Представлены результаты статистического исследования спорадических возрастаний потоков электронов с энергией >30 кэВ на низких дрейфовых оболочках в зоне квазизахвата на геомагнитном экваторе. По данным низковысотных спутников NOAA/POES и MetOp был создан каталог событий с возрастаниями потоков квазизахваченных в запрещенной зоне электронов (forbidden energetic electrons, FEE) за 1998–2023 гг. Статистический анализ событий FEE выявил солнечно-циклическую, а также сезонную и суточную вариации в появлении возрастаний FEE. Исследована корреляция годовой частоты событий FEE с солнечной активностью, параметрами солнечного ветра и геомагнитной активностью. Обнаружены сильные корреляционные связи между событиями FEE и индексом F10.7 солнечной активности (поток радиоизлучения), а также с альфвеновским числом Маха M_A (параметр солнечного ветра). Предложена интерпретация полученных результатов на основе механизма электрического дрейфа и радиального транспорта электронов из внутреннего радиационного пояса Земли в зону квазизахвата (L<1,2). Ключевым фактором действия механизма является эффективное проникновение электрического поля на низкие широты при возникновении значительной разницы проводимостей высокоширотной ионосферы в освещенном и неосвещенном секторах местного времени в условиях ослабления авроральной активности

Беспалов П.А., Савина О.Н., Жаравина П.Д. «Существенность величины плазменного параметра электронов для возбуждения хоров и формирования нерегулярности магнитного поля в области их возбуждения» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 88-96 (2024)

Установлено пороговое условие возбуждения электромагнитных ОНЧ-излучений с хоровой структурой динамического спектра в дневной магнитосфере посредством механизма усиления коротких шумовых электромагнитных импульсов (beam pulse amplifier, BPA). В качестве модельной функции распределения электронов по скорости в магнитосфере использовано каппа-распределение. Расчеты, выполненные для этого распределения, показали, что порог возбуждения хоров во многом зависит от плазменного параметра электронов, равного отношению газокинетического давления электронов к магнитному давлению. Этой закономерности не противоречит обнаруженная нами по данным наблюдений космического аппарата Van Allen Probe зависимость вероятности возбуждения хоров от степени нерегулярности магнитного поля. Она представляет собой резкие колебания величины магнитного поля вблизи его локальных минимумов вне плазмосферы, где могут возбуждаться исследуемые излучения. При наличии нерегулярности вероятность обнаружения хоров >70%, а при отсутствии или очень низкой нерегулярности вероятность отсутствия каких-либо излучений составляет ∼80%. Отмеченные результаты указывают на общую причину возбуждения хоров и нерегулярности магнитного поля – малое, но конечное значение плазменного параметра.

Макаров Г.А. «Крупномасштабные связи геомагнитных индексов SYM-H и ASY-H с северо-южной компонентой ММП и бета-параметром солнечного ветра» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 97-103 (2024)

По среднегодовым значениям рассмотрены связи геомагнитных индексов SYM-H, ASY-H, а также Dst с параметрами солнечного ветра (СВ) в 1981–2015 гг. Используемые данные были разделены на две выборки по знаку северо-южной компоненты B_n межпланетного магнитного поля (ММП). Получено, что вариации среднегодовых значений каждого из индексов Dst, SYM-H и ASY-H при южном и северном направлениях ММП подобны и коэффициенты их линейной корреляции r высоки: 0.871, 0.863 и 0.943 соответственно. Подобие вариаций индексов при разных знаках B_n обусловлено, вероятно, их связью с числом солнечных пятен. Установлено, что Dst, SYM-H и ASY-H зависят от параметра β СВ: их абсолютные величины уменьшаются с ростом β независимо от знака B_n. Это, вероятно, обусловлено переходом магнитосферы в спокойное состояние вследствие возрастающего преобладания в СВ теплового давления над магнитным давлением и уменьшения уровня турбулентности. Обнаружено, что наиболее тесные связи с β проявляют SYM-H и ASY-H, при этом SYM-H сильнее зависит от β при южном ММП (r=0.744), чем при северном (r=0.677). Наоборот, для ASY-H r=–0.741 при северном ММП и –0.719 при южном. Аналогично SYM-H Dst (в меньшей степени) заметно коррелирует с β при южном ММП (r=0.629) и слабее при северном (r=0.456).

Моисеев А.В., Попов В.И., Стародубцев С.А. «Исследование особенностей азимутального распространения геомагнитных Pс5-пульсаций и их эквивалентных токовых вихрей по данным наземных и спутниковых наблюдений» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 104-115 (2024)

По фазовым задержкам на пространственно-разнесенных станциях, а также по данным спутниковых наблюдений в магнитосфере в двух событиях исследовалось азимутальное распространение резонансных всплесков геомагнитных пульсаций в диапазоне Pc5. Во время этих событий рассматривается также распространение эквивалентных токовых вихрей. Обнаружено, что пульсации по наблюдениям в магнитосфере и ионосфере, и эквивалентные токовые вихри в ионосфере распространяются в азимутальном направлении с дневной стороны на ночную. Скорости распространения по наземным наблюдениям составляют 5–25 км/с, по спутниковым – 114–236 км/с. Последние не превышают альфвеновскую скорость 620–1006 км/с в магнитосфере. По данным разных приборов на спутнике в одном из событий одновременно присутствуют сигнатуры быстрой магнитозвуковой и альфвеновской волн, что наглядно отображает процесс трансформации этих волн. Геомагнитная широта регистрации центров вихрей совпадает с широтой максимальной амплитуды геомагнитных пульсаций (резонансов силовых линий) и уменьшается на величину ∼15° по направлению к ранним часам MLT. Предполагается, что наблюдаемая динамика Pc5- пульсаций и вихрей отражает распространение МГД-волны в магнитосфере.

Дмитриев А.В., Долгачева С.А., Трошичев О.А., Пулинец М.С. «Сравнение моделирования эффекта поглощения в полярной шапке с наблюдениями на сети станций ААНИИ» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 116-128 (2024)

Эллиптическая модель широты обрезания солнечных космических лучей (СКЛ) рассчитана для событий СКЛ и геомагнитных бурь в феврале, марте, сентябре 2014, июне 2015 и сентябре 2017 г. с целью определения эффекта поглощения в полярной шапке (ППШ). Результаты расчетов сравниваются с наблюдениями эффекта ППШ на станциях ААНИИ, расположенных на севере России в широкой области долгот от 30 до 170° и геомагнитных широт от 56 до 64°. Рассматривается зависимость широты обрезания от интенсивности магнитной бури, а также эффект дополнительной ионизации протонами и электронами СКЛ ночной и дневной ионосферы. Модель демонстрирует удовлетворительную статистическую точность со средней вероятностью правильных предсказаний 0.83. Обсуждаются перспективы дальнейшего совершенствования эллиптической модели, такие как учет воздействия СКЛ более высоких энергий и включение в модель РС-индекса потока энергии в полярную шапку.

Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Жемяков И.Н., Калинина Е.Е., Лисов А.А. «Особенности нижней ионосферы Земли во время затмений Солнца и в заходно-восходные часы по измерениям методом ИПН вблизи Нижнего Новгорода» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 129-145 (2024)

Представлены результаты экспериментальных исследований отклика нижней ионосферы Земли на частное солнечное затмение, которые проводились методом резонансного рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях (ИПН) ионосферной плазмы. Неоднородности создавались в поле стоячей волны при отражении от ионосферы мощной радиоволны, создаваемой излучением в зенит передатчиками среднеширотного нагревного стенда СУРА. Во время локации периодической структуры пробными радиоволнами при выполнении условия обратного рассеяния Вульфа–Брэгга принимался рассеянный сигнал, измерялись его амплитуда и фаза. После окончания воздействия на ионосферу ИПН постепенно исчезали (релаксировали). Исследованы вариации характеристик рассеянных сигналов. Во время затмения амплитуда рассеянного сигнала возрастала на 30–40 дБ, время релаксации – в 1.5–2.0 раза. В отдельных случаях наблюдалось расслоение амплитуды сигнала в D-области, обусловленное расслоением профиля электронной концентрации. На основе анализа высотных профилей времени релаксации получены температура и плотность нейтральной компоненты, высота турбопаузы и турбулентная скорость. Скорость вертикального регулярного движения плазмы на каждой высоте измерялась по временному изменению фазы рассеянного сигнала. По результатам измерения характеристик рассеянных сигналов во время четырех частных затмений получено уменьшение температуры нейтральной компоненты в среднем на 50–70 K. В вариациях температуры, вертикальной скорости плазмы, высоты турбопаузы наблюдались глубокие квазипериодические вариации с периодами от 15 мин до нескольких часов, характерными для распространения внутренних гравитационных волн. В высотных профилях температуры и скорости отмечались высотные изменения с масштабами от 5 до 30 км. Сравнение с результатами исследований нижней ионосферы в восходно-заходные часы показало идентичность ее реакции во время частного затмения и перехода к ночному режиму. По измерениям методом частичных отражений во время затмения 01.08.2008 наблюдалось уменьшение электронной концентрации в области D в 3–5 раз. Сделан вывод о значительном изменении во время затмения как ионизованной, так и нейтральной составляющих атмосферы на высотах нижней ионосферы.

Ягова Н.В., Сахаров Я.А., Пилипенко В.А., Селиванов В.Н. «Длиннопериодные геомагнитные пульсации как элемент воздействия космической погоды на технологические системы» Солнечно-земная физика, 10, № 3, с. 146-156 (2024)

Исследуются вариации геоиндуцированных токов (ГИТ) и широтной B_y-компоненты геомагнитного поля в диапазоне от 1 до 20 МГц. Для анализа использованы данные наблюдений ГИТ на Кольском полуострове и геомагнитного поля на станциях сети IMAGE за 2017 г. с шагом 10 с. Это позволило включить в исследование пульсации частотных диапазонов Pc5/Pi3 и Pc4/Pi2 и рассмотреть полигармонические пульсации со спектральными максимумами, попадающими в оба диапазона. Показано, что ГИТ эффективно возбуждаются на частотах выше 5 МГц. Полигармонические пульсации потенциально более опасны, чем моногармонические, поскольку для них больше отношение амплитуд пульсаций тока и магнитного поля и время существования однополярного ГИТ.