Том 63, № 5 (2023)

На основе наблюдений на радиотелескопе РТ-7.5 МГТУ им. Н.Э. Баумана на волне 3.2 мм (93 ГГц), а также других (Сибирского радиогелиографа, Solar Dynamics Observatory (SDO), радиообсерватории Metsähovi) наземных и космических инструментах исследовано происхождение миллиметрового излучения солнечной вспышки SOL2022-05-04T08:45 рентгеновского класса М5.7. Анализ временны́х профилей излучения в рентгеновском и сантиметровом диапазонах показал, что миллиметровый источник излучения едва ли связан с горячей (5 × 10⁵–10⁷ K) корональной плазмой. Об этом также свидетельствует оценка суб-ТГц потока излучающей горячей плазмы по данным AIA/SDO, который оказался значительно меньше наблюдаемых значений. Получены указания о развитии тепловой неустойчивости во вспышечных ультрафиолетовых петлях. Обосновывается связь миллиметровой компоненты вспышки с тепловым источником в хромосфере Солнца.

Исследуется сходство и различие Форбуш-понижений в солнечных циклах 23 и 24. Анализ проводился для групп событий, связанных с разными типами солнечных источников: корональными выбросами массы из активных областей, сопровождавшимися солнечными вспышками (группа СМЕ1); волоконными выбросами вне активных областей (группа СМЕ2); высокоскоростными потоками из корональных дыр (группа СН). Исследовались распределения и взаимосвязи различных параметров: амплитуды Форбуш-понижений; максимальных в течение события значений почасового уменьшения плотности космических лучей, экваториальной анизотропии космических лучей, скорости солнечного ветра, напряженности магнитного поля, а также значений скорости солнечного ветра и напряженности магнитного поля за час до начала Форбуш-понижения. Результаты показали, что количество событий, значения параметров и их взаимосвязи зависят от фазы и цикла солнечной активности. В 24-м цикле уменьшилось количество событий в группе СМЕ1, не изменилось в СМЕ2, увеличилось в СН. Значения параметров и разница между ними в разных группах событий выше в цикле 23, характеризующемся большей асимметрией и длинными “хвостами” распределений. Величина Форбуш-понижений в группе СМЕ1 в 23-м цикле зависит сильнее от скорости солнечного ветра, а в цикле 24 – от величины магнитного поля, как и в группе СМЕ2 в обоих солнечных циклах. Множественная линейная регрессия хорошо описывает зависимости параметров Форбуш-понижений в 23-м цикле в группах СМЕ1, СМЕ2, в цикле 24 – в группе СМЕ1.

Предложена новая математическая модель с использованием обыкновенного дифференциального уравнения, описывающая аналитически (когда индекс геомагнитной активности Kp = const или Kp ≈ const) или численно (если Kp(t) ≠ const) перпендикулярные (для питч-угла 90°) дифференциальные или интегральные потоки релятивистских электронов на геостационарной (геосинхронной) орбите, а также на любой круговой орбите в магнитосфере Земли. В модели предполагается, что потоки зависят от местного времени LT на орбите, Kp, параметра Мак-Илвейна L и перпендикулярного дифференциального потока или интегрального потока релятивистских электронов, взятых для 00 LT. Используются наблюдения потоков релятивистских (>2 МэВ) электронов, усредненные по местному часу LT вдоль орбиты космического аппарата GOES с 1995 по 2009 г. Выполнено сравнение модели с этими данными. Получено практически идеальное согласие наблюдений с моделью при эффективности предсказания точности модели PE = 0.9989. Использование аналогичных данных аппарата GOES 10 позволяет получить PE = 0.9924. Предложенные формулы позволяют находить, например, среднюю величину перпендикулярного интегрального потока релятивистских электронов за сутки и прогнозировать приблизительно на сутки вперед максимальный перпендикулярный интегральный поток релятивистских электронов на геостационарной орбите. Нелинейный эффект теоретически прогнозируется в виде нелинейной зависимости отношения максимального перпендикулярного интегрального потока к минимальному потоку заряженных частиц на геостационарной орбите от Kp-индекса геомагнитной активности. Пока сравнение модели с усредненными интегральными потоками релятивистских электронов произведено для диапазона 0 ≤ Kp < 6 с прогнозируемым максимальным отношением потоков в 24.4139 раза при Kp = 8 и с PE = 0.8678.

На основе часовых данных ст. Алма-Ата (43.2° N, 104° E) за 1958–1988 гг. проведен анализ свойств изменчивости концентрации максимума F2-слоя Nm при разных уровнях солнечной и геомагнитной активности. Для характеристик этой изменчивости использованы стандартное отклонение σ(x) флуктуаций Nm относительно спокойного уровня (x = (Nm/Nm₀ – 1) × 100, %) и средний сдвиг этих флуктуаций x_ave. На этом пути создана эмпирическая модель концентрации максимума F2-слоя Nm₀ для низкой геомагнитной активности. Получено, что изменчивость Nm слабо зависит от уровня солнечной активности. Зависимость изменчивости Nm от геомагнитной активности является одной из основных, наряду с зависимостями этой изменчивости от времени суток и сезона. В целом дисперсия σ²(x) для спокойных условий меньше, чем для периодов высокой геомагнитной активности. Однако в периоды высокой геомагнитной активности дальнейший рост геомагнитной активности не приводит к увеличению дисперсии σ²(x). Насыщение в увеличении дисперсии σ²(x) при продолжающемся увеличении геомагнитной активности и отсутствие этого насыщения для среднего сдвига x_ave, по-видимому, является устойчивым свойством изменчивости ионосферы средних широт в периоды геомагнитных бурь. Этот вывод получен на основе дополнительного анализа изменчивости ионосферы по данным станций Иркутск и Ямагава (Yamagawa), которые расположены примерно на 10 градусов севернее и южнее ст. Алма-Ата соответственно.

Приведены результаты наземных микроволновых наблюдений озона средней атмосферы в Апатитах (67° N, 33° E) в течение трех зим (2017–2018, 2018–2019 и 2019–2020 гг.). Длительные наблюдения озона проводились в период минимальной солнечной активности − 24–25-й циклы. В измерениях был использован мобильный микроволновый спектрометр с рабочей частотой 110.8 ГГц, который позволяет отслеживать поведение озона в средней атмосфере с 15-минутным разрешением по времени. Выполнено сравнение микроволновых данных озона из наземных измерений с бортовыми данными MLS/Aura. Наземные и бортовые данные сопоставлены с данными контактных измерений с помощью озонозондов на ст. Sodankylä (67° N, 27° E). Кроме того, данные MLS/Aura по температурному зондированию средней атмосферы использованы для интерпретации возмущений в озоновом слое, связанных с внезапными стратосферными потеплениями. Обнаружено значительное влияние внезапных стратосферных потеплений на вертикальное распределение озона на высотах 22–60 км. При этом масштаб изменчивости мезосферного озона (60 км) над Апатитами сопоставим или превышает известные модельные расчеты по оценке воздействия солнечных протонных событий и высыпания авроральных электронов на озон полярных областей.

В работе представлены результаты исследования глубин залегания литосферных магнитных источников под Балтийским щитом и прилегающими к нему территориями Русской плиты и Скандинавских каледонид. Расчеты глубин проведены с помощью метода центроида по глобальной модели аномального геомагнитного поля EMAG2v3. Минимальные значения глубины нижней границы магнитоактивного слоя литосферы (30–35 км) получены под обрамлением Балтийского щита – Русской плитой, северной и южной частями Скандинавских каледонид, максимальные (>45 км) – под Скандинавским полуостровом – на западе Свекофеннского орогена и кратоном Норрботтен. Остальная территория Балтийского щита характеризуется промежуточными значениями глубин (38–45 км). Из сопоставления полученных нами оценок глубины нижней границы литосферных магнитных источников с имеющимися в настоящий момент моделями распределения глубины Мохо под исследуемой территорией видно, что для большей части Балтийского щита магнитоактивный слой литосферы расположен в пределах земной коры, за исключением двух областей под Свекофеннским орогеном и восточной частью Кольского полуострова, что свидетельствует в пользу гипотезы о том, что верхняя мантия обладает магнитными свойствами в регионах, где наблюдаются положительные длинноволновые аномалии геомагнитного поля на спутниковых высотах. Полученные результаты показывают, что западная и восточная части Кольского полуострова могут различаться не только по скоростному строению коры и верхней мантии, что было установлено ранее различными сейсмологическими методами, но и по магнитным свойствам слоя верхней мантии, расположенного непосредственно под корой.