Особенности поведения излучения типа SE во время суббурь

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнено исследование одновременных наблюдений ультранизкочастотных колебаний в диапазоне частот 0.1‒5.0 Гц типа “серпентинной эмиссии” (Serpentine Emission ‒ SE), наблюдаемой в области полярной шапки, и возмущений в авроральной зоне. Для анализа использованы уникальные аналоговые магнитные записи Антарктической обсерватории Восток (исправленные геомагнитные координаты Φ' = –85.41°, Λ' = 69.01°), оцифрованные с высокой частотой (20 Гц) и находящиеся в свободном доступе на сайте Мирового Центра Данных по Солнечно-Земной Физике, Москва. За период 1966 (ноябрь, декабрь), 1968 (март–июль), 1970–1972, 1973 (январь–март) гг. проанализировано поведение “серпентинной эмиссии” во время развития 180-ти изолированных суббурь, выделенных по вариации AL-индекса. Обнаружено прерывание режима генерации “серпентинной эмиссии” в области полярной шапки во время активной фазы интенсивных изолированных суббурь (с максимальной величиной AE-индекса ∼500‒600 нТл). В фазу экспансии суббурь возникает шумовое широкополосное электромагнитное излучение с резким передним фронтом в диапазоне Pc1‒2, также регистрируемое в полярной шапке. Шумовое излучение имеет резкий передний фронт и возникает примерно через 2 ч после переориентации Bz-компоненты ММП с северного направления на южное. Момент прерывания SE по времени совпадает с началом этого излучения и моментом достижения Bz-компонентой ММП максимальных отрицательных значений. Эффект прерывания SE наблюдается на фоне относительно стабильных других геоэффективных параметров солнечного ветра и ММП. Средняя продолжительность прерывания эмиссии составляет ∼3 ч. Косвенным подтверждением воздействия суббуревой активности на режим генерации SE является совпадение закономерностей суточной и сезонной вариации интервалов прерывания SE и вероятности наблюдения суббурь. В связи с тем, что шумовое излучение возникает во время активной фазы изолированных суббурь, и спустя ∼2 ч после переориентации Bz-компоненты ММП в солнечном ветре, есть основания полагать, что оно связано с потоками плазмы, направленными к Земле из хвоста магнитосферы. По-видимому, энергия плазменных потоков в активную фазу суббури стимулирует возникновение шумового излучения, прерывающего SE.

Об авторах

Н. А. Куражковская

Геофизическая обсерватория Борок – филиал Института физики Земли
им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО Борок ИФЗ РАН)

Email: knady@borok.yar.ru
Россия, (Ярославская обл.), пос. Борок

Б. И. Клайн

Геофизическая обсерватория Борок – филиал Института физики Земли
им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО Борок ИФЗ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: knady@borok.yar.ru
Россия, (Ярославская обл.), пос. Борок

Список литературы

  1. ‒ Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Антонова Е.Е., Зверев В.Л. Влияние параметров плазмы солнечного ветра на интенсивность изолированных магнитосферных суббурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 58. № 3. С. 311–323. 2018. https://doi.org/10.7868/S001679401803001X
  2. ‒ Гульельми А.В., Троицкая В.А. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы. М.: Наука, 208 с. 1973.
  3. – Гульельми А.В., Довбня Б.В. Гидромагнитное излучение межпланетной плазмы // Письма в ЖЭТФ. Т. 18. № 10. С. 601–604. 1973.
  4. – Гульельми А.В., Довбня Б.В. Наблюдение геомагнитных пульсаций в диапазоне 0–2 Гц с глубокой модуляцией несущей частоты в полярной шапке // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 14. № 5. С. 868–870. 1974.
  5. – Гульельми А.В., Довбня Б.В., Клайн Б.И. Возбуждение геомагнитных пульсаций типа “серпентинная эмиссия” в межпланетной плазме // Доклады Академии наук СССР. Т. 221. № 6. С. 1314‒1317. 1975.
  6. – Гульельми А.В., Потапов А.С., Довбня Б.В. О происхождении частотной модуляции серпентинной эмиссии // Солнечно-земная физика. Т. 1. № 2. С. 85–90. 2015. https://doi.org/10.12737/9617
  7. – Довбня Б.В., Зотов О.Д., Клайн Б.И., Куражковская Н.А. Динамика излучения типа SE перед мощными протонными вспышками на Солнце // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 34. № 3. С. 188–191. 1994.
  8. – Довбня Б.В., Клайн Б.И., Гульельми А.В., Потапов А.С. Спектр частотной модуляции серпентиной эмиссии как отражение спектра солнечных колебаний // Солнечно-земная физика. Т. 3. № 1. С. 59–62. 2017. https://doi.org/10.12737/23043
  9. – Довбня Б.В., Потапов А.С. Исследование частотной модуляции серпентинной эмиссии // Физика Земли. № 5. С. 19–26. 2018. https://doi.org/10.1134/S0002333718050058
  10. – Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Биттерли М., Биттерли Ж. Связь внезапных прекращений геомагнитных пульсации ipcl в каспе с началом суббурь на ночной стороне // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 38. № 6. С. 58–65. 1998.
  11. – Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Биттерли Ж., Шотт Ж.-Ж. Геомагнитные пульсации диапазона Pc3–5 на широтах полярного каспа во время SC и их глобальный отклик // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 39. № 4. С. 29–38. 1999.
  12. – Куражковская Н.А., Клайн Б.И., Довбня Б.В. Роль Bx-компоненты в генерации электромагнитного излучения в диапазоне частот 0.01–1.0 Гц во время SC // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 37. № 4. С. 151–154. 1997.
  13. – Куражковская Н.А., Клайн Б.И. Эффект прерывания серпентинной эмиссии (SE) в полярной шапке во время внезапных начал геомагнитных бурь (SSC) // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 5. С. 617–626. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022040101
  14. – Пилипенко В.А., Довбня Б.В., Мартинес-Беденко В.А., Добровольский М.Н. Геомагнитные наблюдения на станции Восток советских Антарктических экспедиций: научная проблематика и архив данных // Вестник ОНЗ РАН. Т. 12. NZ4003. 2020. https://doi.org/10.2205/2020NZ000366
  15. – Потапов А.С., Гульельми А.В., Довбня Б.В. Ультранизкочастотные эмиссии диапазона 0.1–3 Гц в приполярных областях // Солнечно-земная физика. Т. 6. № 3. С. 48–55. 2020. https://doi.org/10.12737/szf-63202006
  16. – Прист Э.Р. Солнечная магнитогидродинамика. М.: Мир, 592 с. 1985.
  17. – Пудовкин М.И., Распопов О.М., Клейменова Н.Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Часть II. Короткопериодические колебания геомагнитного поля. Л.: Изд-во ЛГУ, 271 с. 1976.
  18. ‒ Семенова Н.В., Яхнин А.Г. Резкое изменение резонансной структуры в спектре электромагнитного шума в герцовом диапазоне во время суббури // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 54. № 3. С. 341–347. 2014. https://doi.org/10.7868/S0016794014030158
  19. – Троицкая В.А., Матвеева Э.Т., Калишер А.Л. Связь возбуждения геомагнитных пульсаций типов Pi1 и Pc1 с магнитосферными суббурями // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 13. № 4. С. 755–757. 1973.
  20. – Allen J.H., Abston C.C., Morris L.D. Auroral electrojet magnetic activity indices AE (10) for 1966. World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics. Report UAG 37. Boulder, Colorado, 142 pp. 1974.
  21. – Allen J.H., Abston C.C., Morris L.D. Auroral electrojet magnetic activity indices AE (11) for 1968. World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics. Report UAG 29. Boulder, Colorado, 144 pp. 1973.
  22. – Allen J.H. Auroral electrojet magnetic activity indices AE for 1970. World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics. Report UAG 22. Boulder, Colorado, 146 c. 1972.
  23. – Allen J.H., Abston C.C., Morris L.D. Auroral electrojet magnetic activity indices AE (11) for 1971. World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics. Report UAG 39. Boulder, Colorado, 146 pp. 1975.
  24. – Allen J.H., Abston C.C., Morris L.D. Auroral electrojet magnetic activity indices AE (11) for 1972. World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics. Report UAG 45. Boulder, Colorado, 146 pp. 1975.
  25. – Allen J.H., Abston C.C., Morris L.D. Auroral electrojet magnetic activity indices AE (11) for 1973. World Data Center A for Solar-Terrestrial Physics. Report UAG 47. Boulder, Colorado, 146 pp. 1975.
  26. – Asheim S. Serpentine emissions in the polar magnetic field. Report 83–38. Institute of Physics, University of Oslo, 8 pp. 1983.
  27. – Fraser–Smith A.C. ULF/lower-ELF electromagnetic field measurements in the polar caps // Rev. Geophys. Space Phys. V. 20. № 3. P. 497–512. 1982. https://doi.org/10.1029/RG020i003p00497
  28. – Fu H., Yue C., Zong Q.-G., Zhou X.-Z., Fu S. Statistical characteristics of substorms with different intensity // Journal of Geophysical Research: Space Physics. V. 126. e2021JA029318. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JA029318
  29. – Guglielmi A., Potapov A., Dovbnya B. Five-minute solar oscillations and ion-cyclotron waves in the solar wind // Solar Phys. V. 290. № 10. P. 3023–3032. 2015. https://doi.org/10.1007/s11207-015-0772-2
  30. ‒ Hsu T.-S., McPherron R.L. Average characteristics of triggered and nontriggered substorms // J. Geophys. Res. V. 109. A07208. 2004. https://doi.org/10.1029/2003JA009933
  31. – Morris R.J., Cole K.D. “Serpentine emission” at the high latitude Antarctic station, Davis // Planet. Space Sci. V. 35. P. 313–328. 1987. https://doi.org/10.1071/EG986015
  32. ‒ Parent A., Mann I.R., Rae J. Effects of substorm dynamics on magnetic signatures of the ionospheric Alfven resonator // J. Geophys. Res. V. 115. № A02312. 2010. https://doi.org/10.1029/2009JA014673
  33. – Russell C.T., McPherron R.L. Semiannual variation of geomagnetic activity // J. Geophys. Res. V. 78. № 1. P. 92‒ 108. 1973. https://doi.org/10.1029/ja078i001p00092
  34. – Shumilov O., Kasatkina E., Raspopov O., Hansen T., Frank–Kamenetsky A. Sudden-commencement-triggered pulsations at high latitudes and their sources in the magnetosphere // J. Geophys. Res. V. 101. N A8. P. 17.355‒17.363. 1996. https://doi.org/10.1029/96JA00400
  35. – Tanskanen E.I. A comprehensive high-throughput analysis of substorms observed by IMAGE magnetometer network: Years 1993–2003 examined // J. Geophys. Res. V. 114. A05204. 2009. https://doi.org/10.1029/2008JA013682

Дополнительные файлы


© Н.А. Куражковская, Б.И. Клайн, 2023