Геомагнетизм и аэрономия

К нерешенным проблемам физики авроральных суббурь относится вопрос о локализации и механизме начала взрывной фазы суббури. Новая информация, необходимая для решения данной проблемы, может быть получена в результате сопоставления результатов наблюдений низковысотных спутников с наблюдениями в экваториальной плоскости магнитосферы. Для этого был использован метод морфологического проецирования, не требующий знаний о конфигурации магнитного поля. В работе рассмотрены широтные профили характеристик авроральных высыпаний на высотах ионосферы, полученные по наблюдениям спутника DMSP F7, и радиальное распределение ионного давления в экваториальной плоскости по данным спутников миссии THEMIS в магнитоспокойные периоды и в моменты, близкие к авроральному брейкапу. Особое внимание уделялось положению максимума потока энергии ионных высыпаний c энергией более 3 кэВ (граница b2i) и профилям давления ионов. Определены средние широтные профили ионного давления на низких высотах и проведено их сопоставление с усредненными распределениями давления в экваториальной плоскости при близких средних значениях параметров солнечного ветра и геомагнитной активности. Показано, что, если в спокойных геомагнитных условиях максимум давления на низких высотах проецируется на геоцентрические расстояния в ~7−8 Re, то перед началом фазы развития суббури он проецируется на расстояние ~5−6 Re. Получены средние значения максимумов давления в магнитоспокойные периоды, а также до и после начала фазы развития суббури. Проведены оценки яркости аврорального свечения в эмиссии 557.7 нм, рассчитанные по наблюдениям средней энергии и потока энергии высыпающихся электронов спутником F7.

ля диагностики и прогноза состояния гелиосферы, а также космической погоды и климата необходимы знания о временных изменениях потока галактических космических лучей на орбите Земли. Целью работы является прогнозирование потока космических лучей на ближайшее столетие, основываясь на связи модуляции галактических космических лучей с характеристиками солнечной активности. Для долговременного прогноза были использованы модели одного параметра солнечной активности, определяющего модуляцию галактических космических лучей – числа солнечных пятен либо потенциала солнечной модуляции космических лучей. В результате, на основе анализа десятка моделей поведения солнечной активности на ближайшее столетие, был получен долговременный прогноз потока космических лучей. Проведенный анализ позволяет предположить, что вопреки более ранним прогнозам вероятность большого солнечного минимума в конце 21 века невелика. Это показывают большинство опубликованных различными авторами и проанализированных нами долговременных прогнозов солнечной активности. Ожидается почти двукратное повышение уровня солнечной активности к середине века и последующий переход приблизительно к современному уровню в конце века. На орбите Земли к середине века ожидается пониженная интенсивность галактических космических лучей.

Для исследования электромагнитных сигналов и поиска функциональных связей с источниками возмущений естественного и антропогенного происхождения использованы цифровые эквиваленты записи наблюдений в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц на спутниках над Карибским бассейном. Построены графики зависимости числа сигналов в минуту от времени вдоль орбиты спутника. Частично диспергированные свистящие атмосферики с максимумами на частотах ниже 1 кГц (ч. д. КНЧ СА) составили от 30 до 100% от общего числа ч. д. СА. Эта оценка совпадает с результатами наземных наблюдений КНЧ атмосфериков (“хвостов”) в разных условиях. Отмечена повышенная частота появления ч. д. СА и ч. д. КНЧ СА во время действия тайфунов в Тихом Океане, особенно на стадии депрессии, и ураганов в Атлантике, в области, расположенной по обе стороны от меридиана, проходящего через Бразильскую аномалию. Данные результаты подтверждают работы других исследователей.

Получено новое аналитическое представление электрического потенциала для классической нестационарной модели глобальной электрической цепи атмосферы, занимающей шаровой слой, проводимость которой экспоненциально возрастает по радиусу. В краевых условиях модели учитывается связь значений электрического потенциала и тока в магнито-сопряженных точках верхней границы атмосферы. С использованием полученного представления анализируется распределение потенциала для токового диполя в шаровом слое. Получены новые асимптотические формулы для электрического потенциала токового диполя при t→∞ в каждой точке шарового слоя. Найдено аналитическое выражение функции Грина соответствующей начально-краевой задачи.

Определение границ аномалеобразующих тел (глубинных источников) является важным шагом в интерпретации аномалий потенциальных полей при геофизических исследованиях. В данной работе для решения этой задачи предложен метод, основанный на непрерывном вейвлет-анализе магнитных профилей. Показано, что экстремумы вейвлет-преобразования c ядром в виде производных функции Гаусса разного порядка от магнитного поля, создаваемого отдельными телами простой формы, можно связать с их геометрическими параметрами. Для вейвлет-преобразования магнитного поля, создаваемого отдельными телами, c ядром в виде производных функции Гаусса разного порядка найдена связь между экстремумами вейвлет-преобразования и геометрией тел. Разработана методика определения границ блоков магнитоактивного слоя. Предложенный метод апробирован на модельных данных простейших одиночных тел и на спрединговой модели. Показана высокая разрешимость метода, позволяющего определять границы блоков спрединговой модели с точностью до 400 м. Метод был применен к реальному магнитному профилю, пересекающему типичную океаническую структуру: срединно-океанический хребет Рейкьянес. Полученные результаты подтверждают, что предложенный метод обладает гораздо более высокой разрешающей способностью по сравнению с методом аналитического сигнала и позволяет выделять узкие блоки. Для уточнения границ этих блоков предполагается разработка методики, основанной на результатах моделирования.

Проведен спектральный анализ солнечной активности в 1000–1900 гг. с помощью Фурье-преобразования и вейвлет-анализа в диапазоне, лежащем между периодом магнитного цикла Хейла (~22 года) и цикла Глейсберга (50−120 лет). В качестве исходных данных были использованы две реконструкции числа солнечных пятен по косвенным данным на основе: а) числа низкоширотных полярных сияний и б) концентрации ¹⁴C в кольцах деревьев. Проведенный анализ показал, что в спектрах обеих реконструкций наблюдаются выраженные стабильные вариации с периодом ~30 и ~40 лет, которые присутствуют даже во время гранд-минимумов/максимумов. Источником этой вариации предполагается частотная модуляция циклом Зюсса с периодом ~200 лет основного колебания с периодом ~35 лет, в результате чего образуются две боковые ветви ~30 и ~40 лет. Некоторая разница в полученных спектрах двух реконструкций может быть связана с различным вкладом закрытых и открытых магнитных полей при восстановлении солнечной активности из разных косвенных данных.