Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 63, № 6 (2025)
Статьи
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ РЕГИСТРАЦИИ ПРОТОНОВ ВНУТРЕННЕГО ПОЯСА НА СПУТНИКАХ МЕТЕОР ВСЕНАПРАВЛЕННЫМИ И УЗКОНАПРАВЛЕННЫМИ ДЕТЕКТОРАМИ
Аннотация
На спутниках Метеор-М № 1 и Метеор-М № 2 имелись группа всенаправленных счетчиков и группа узконаправленных многоканальных телескопических приборов. Телескопы были установлены по вектору скорости спутника и радиально в зенит. При пролетах через внутренний пояс в направлении от экватора к Южному полюсу широтные профили протонов в каналах всенаправленных счетчиков и в каналах телескопов разных направлений располагались один под другим. При пролете в обратном направлении “всенаправленный” профиль примерно сохранял свое положение, а профили в каналах телескопов разных направлений смещались относительно “всенаправленного” профиля в противоположных направлениях. Высотный ход протонов внутреннего пояса в каналах телескопов представляет собой комплекс различных по форме элементов. Взаимное расположение этих элементов зависит от направления оси телескопа и от направления движения спутника. Приведены алгоритмы и результаты расчетов ориентации осей телескопов по отношению к вектору магнитного поля. Показано, что ориентация осей телескопов зависит от долготы и от направления движения спутника. В зависимости от этого в поле зрения телескопа попадают разные области питч-углового распределения частиц. На основе простой модели питч-углового распределения потоков протонов в виде j ≈ sin(α)′ были рассчитаны величины потоков, которые могут попасть в поле зрения телескопа. При этом учитывалось, что часть самого конуса приема может лежать внутри конуса атмосферных потерь. Результаты моделирования широтных и высотных ходов показали качественное совпадение с результатами наблюдений на спутниках.
Космические исследования. 2025;63(6):579–589
579–589
ОЦЕНКА ЭФФЕКТОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ НА ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОКАЗАНИЙ МАГНИТНЫХ ИНКЛИНОМЕТРОВ
Аннотация
Эффективность освоения недр Арктической зоны Российской Федерации (АЗ РФ) неразрывно связана с необходимостью минимизации техносферных рисков, обусловленных в том числе эффектами воздействия космической погоды на навигационные системы, эксплуатируемые в высокоширотной зоне, внутри границ аврорального овала. Известны исследования, описывающие механизмы и уровень воздействия космической погоды на дополнительную погрешность магнитных инклинометров, применяемых в технологических процессах геофизических исследований скважин. В работе на основе данных опорной магнитной станции и результатов оценки качества материалов инклинометрических измерений (т.е. отношения низкокачественных материалов к общему числу инклинометрических исследований) за 2022–2024 гг., зарегистрированных на действующих на территории РФ скважинах, проводится качественная оценка относительной вероятности нарушения технологического регламента ввиду экстремальной дополнительной погрешности средств измерений. С целью минимизации техносферных рисков в процессе разработки нефтегазовых скважин в АЗ РФ и на территории континентального шельфа предлагается концепция поддержки принятия решений, учитывающая данные текущей геомагнитной обстановки в области проведения геофизических исследований. Анализируются статистические взаимосвязи, выполняется оценка наблюдаемых отклонений и предлагается вариант их интерпретации.
Космические исследования. 2025;63(6):590-600
590-600
3D- И 2D-ТРАНСПОРТНЫЕ УРАВНЕНИЯ ГАЛАКТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ В СОВРЕМЕННЫХ МОДЕЛЯХ ГЕЛИОСФЕРЫ – I
Аннотация
В работе приводятся результаты редукции по долготе полного трехмерного по пространственным координатам транспортного уравнения галактических космических лучей. Показано, что в простейшем случае квазистационарного уравнения, обычно применяемого для описания интенсивности галактических космических лучей вблизи минимумов солнечной активности, когда от долготы зависит только коэффициент, описывающий дрейф частиц, полученное осесимметричное уравнение не сводится к априорному 2D-уравнению, в котором долготная составляющая скорости дрейфа частиц выпадает из рассмотрения. Наличие дрейфового механизма модуляции приводит к тому, что в 2D редуцированном уравнении полная скорость дрейфа приобретает множитель F −1 ≤ F ≤ 1, зависящий от широты, а в уравнении появляется дополнительное слагаемое, учитывающее вклад трехмерности исходного уравнения.
Космические исследования. 2025;63(6):601–609
601–609
ЯВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ, НАБЛЮДАВШИЕСЯ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА КУБСАТАХ ГРУППИРОВКИ МГУ “СОЗВЕЗДИЕ-270” ВО ВРЕМЯ ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ 2024 ГОДА
Аннотация
Продолжается развертывание группировки нано-спутников Московского государственного университета “Созвездие-270”. К настоящему времени запущено 20 спутников формата кубсат с аппаратурой для мониторинга космической радиации и электромагнитных транзиентов различной природы, в том числе атмосферного, астрофизического и солнечного происхождения. В настоящей работе используются данные пяти кубсатов, запущенных 27.VI.2023 (Авион, Монитор-2, Монитор-3, Монитор-4, UTMN-2) и двух кубсатов, выведенных на орбиту 5.XI.2024 (Альтаир, АрктикСат). На каждом из них установлены симптилляционные детекторы ДеКоР для регистрации жесткого рентгеновского и гамма-излучения и заряженных частиц, специально разработанные в НИИЯФ МГУ для подобных экспериментов. В статье представлены результаты наблюдений явлений космической погоды, приводящих к существенному изменению радиационных условий в околоземном пространстве. К таким явлениям, которые могут быть зарегистрированы в экспериментах на кубсатах группировки “Созвездие-270”, относятся жесткое рентгеновское и гамма-излучение солнечных вспышек; солнечные космические лучи, регистрируемые на кубсатах в области полярных шапок; вариации интенсивности и пространственной структуры распределения потоков электронов высоких энергий во внешнем радиационном поясе Земли во время магнитных бурь, вызванных изменением параметров солнечного ветра вследствие активных процессов на Солнце – как приходом на орбиту Земли корональных выбросов массы, так и высокоскоростных потоков солнечного ветра из корональных дыр. Приведена таблица солнечных вспышек, наблюдавшихся в жестком рентгеновском излучении на кубсатах группировки МГУ с сентября 2023 г. по февраль 2025 г.
Космические исследования. 2025;63(6):610–623
610–623
ИОННЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ТОК НА ФАЗЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ БУРЬ
Аннотация
По результатам измерений вблизи экваториальной плоскости потоков и спектров ионов H+ и O+ магнитосферного кольцевого тока (КТ) на спутниках Explorer-45, AMPTE/CCE, CRRES и Van Allen Probes проведен систематический анализ пространственных распределений плотности энергии этих ионов на фазе восстановления магнитных бурь. Рассмотрены 9 бурь разной силы, с max|Dst| от 59 до 307 нТл. Радиальный профиль плотности энергии ионов КТ характеризуется положением его максимума (Lm) и отношением плотностей энергии ионов и магнитного поля в этом максимуме (βm), а на L > Lm этот профиль аппроксимируется зависимостью w(L) = w0 exp(−L/L0). Получены распределения параметра Lm в зависимости от индекса Dst и от MLT, а также – параметров βm, w0 и L0 в зависимости от Dst, MLT и Lm. Для ионов H+ и O+, а также для ионов малых (E < 60 кэВ) и более высоких энергий эти распределения различны, что связано с различными скоростями потерь этих ионов. Показано, что для протонов КТ средние величины параметров Lm и βm обычно увеличиваются по мере развития фазы восстановления, и зависимость Lm(Dst) значительно сильнее, чем на главной фазе бурь. Во время сильных бурь, на быстрой фазе восстановления, средняя величина параметра L0 для ионов H+ с E ≈ 1−300 кэВ уменьшается от ~1.7 до ~1.4 (доминирование эффекта симметризации КТ по MLT), а для ионов O+ тех же энергий L0 увеличивается от ~ 0.9 до ~ 1.2 (доминирование потерь ионов КТ). По сделанным оценкам на медленной фазе восстановления, сильных бурь значительный, от 30 до 50 %, вклад в полную энергию ионного КТ может быть связан с областью на 7 < L < 10. Показано, что для некоторых бурь вклад ионов КТ на L < 10 в величину Dst хорошо описывается соотношением Десслера – Паркера – Скопке, но в других рассмотренных здесь измерениях, особенно во время очень сильных бурь, вклад КТ в величину Dst составляет не более 40−60 %, а остальное приходится на долю других токовых систем магнитосферы.
Космические исследования. 2025;63(6):624–643
624–643
МЕТОД ЧИСЛЕННОГО РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ДИФФУЗИИ В БЕЗГРАНИЧНОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Для установления связи между регистрируемой интенсивностью солнечных космических лучей и интенсивностью в источнике необходимо учитывать ее изменение при инжекции и распространении в межпланетном пространстве. При диффузионном распространении частиц в случае нестационарного источника происходит сильное изменение пространственного распределения частиц, что затрудняет применение численных методов решения. Предложен метод решения, основанный на использовании квазиавтомодельной переменной. Сформулирован метод получения квазиавтомодельной переменной и недостающее краевое условие, гарантирующее сохранение общего числа диффундирующих частиц. Сопоставление полученного численного решения с известным точным решением при импульсном во времени точечным источником показывает достаточную точность за исключением небольшой окрестности источника. Решена задача в случае нестационарного точечного источника. Баланс между общими количествами инжектированных и диффундирующих частиц в зависимости от времени показывает достаточную точность решения. Полученные численные решения подтверждают адекватность метода для расчета нестационарного уравнения переноса частиц в безграничном пространстве.
Космические исследования. 2025;63(6):644–649
644–649
О ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗБУЖДЕНИЯ НИЖНЕГИБРИДНОЙ ДРЕЙФОВОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ИОНОСФЕРЕ МАРСА
Аннотация
Рассмотрены нижнегибридные дрейфовые волны и развитие нижнегибридной дрейфовой турбулентности в применении к плазменно-пылевым системам ионосферы Марса. На основе кинетической теории получено общее нелинейное уравнение третьего порядка по напряженности поля для нижнегибридных дрейфовых волн в неоднородной плазме. Это уравнение позволяет описывать как сильные эффекты турбулентности (модуляционная неустойчивость, солитоноподобные решения и т.д.), так и слабые эффекты турбулентности (распады, рассеяние). Проведено исследование модуляционной неустойчивости нижнегибридных дрейфовых волн. Показано, что развитие модуляционной неустойчивости нижнегибридных дрейфовых волн возможно лишь тогда, когда волновой вектор модуляционных возмущений меньше или порядка волнового вектора волны накачки. Получено условие на волновые векторы, когда нелинейный отклик, определяющий характер модуляционной неустойчивости, определяется эффектами неоднородности. Нижнегибридные дрейфовые волны возбуждаются при достаточно высоких значениях электрических и магнитных полей. Такие условия присутствуют, например, в плазменно-пылевых облаках в ионосфере Марса. В ионосферу Марса пыль может попадать в результате сгорания метеорных тел. При определенных сезонах вариации температур и концентрации углекислого газа в ионосфере Марса оказываются благоприятными для конденсации метеорной пыли, а также углекислого газа на пылевые частицы и образования на них ледяных мантий. Здесь складываются условия для зарядки таких пылевых частиц и возникновения в пылевых облаках достаточно больших значений электрических полей. Принимая во внимание неоднородности концентрации плазмы марсианских плазменно-пылевых облаков и вихрей, а также наличие хотя и слабого, но существенного для данных процессов магнитного поля Марса, возможным оказывается возбуждение нижнегибридных дрейфовых волн. Отмечена возможная связь возникновения низкочастотных шумов в атмосфере Марса с развитием дрейфовой нижнегибридной турбулентности в плазменно-пылевых облаках ионосферы планеты.
Космические исследования. 2025;63(6):650-662
650-662
ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЙ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ В КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧАХ 10–11 МАЯ 2024 Г.
Аннотация
В работе представлены результаты анализа солнечной и геомагнитной активности, вариаций потоков космических лучей в период 10–11.V.2024. В это время произошла крупнейшая за последние 20 лет геомагнитная буря, вызванная приходом к Земле нескольких выбросов солнечной корональной плазмы, которые инициировали Форбуш-понижение в галактических космических лучах (ГКЛ) в этот период. Это событие зарегистрировано мировой сетью наземных нейтронных мониторов (HM). Особенность данного периода заключается и в том, что наряду со значительным понижением потоков ГКЛ в главной фазе геомагнитной бури, на космических аппаратах GOES и SOHO был зафиксирован приход в околоземное пространство потока высокоэнергичных солнечных космических лучей (СКЛ). Источником этих частиц являлась мощная солнечная вспышка балла X5.8/2B (координаты S17W44), начавшаяся 11 мая в 01:10 UT. Потоки СКЛ в широком диапазоне энергий начали наблюдаться на космических аппаратах практически одновременно и в ~02:10 UT началось кратковременное возрастание космических лучей, зарегистрированное высокоширотными наземными HM, отмеченное как событие GLE 74. Таким образом, наземные установки демонстрировали сложное поведение потоков частиц, обусловленное наложением потоков СКЛ на модулированные потоки ГКЛ во время Форбуш-понижения. Основное внимание в работе уделено оценке возможного вклада потоков СКЛ в наблюдаемое возрастание счета на HM. Для анализа используются данные сети наземных HM, а также данные измерений космических лучей приборами “КОВЕР” и нейтронными детекторами, расположенными на Долгопрудненской научной станции ФИАН (Россия), в Евразийском национальном университете (Казахстан) и в астрономическом комплексе КАСЛЕО (Аргентина). Для определения энергетических спектров СКЛ используются данные измерений на спутниках GOES и SOHO. Данные измерений потоков космических лучей анализируются совместно с данными о солнечной, межпланетной и геомагнитной активности.
Космические исследования. 2025;63(6):663-673
663-673
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТРЕКОВ И ОЦЕНИВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОРБИТ ТЕХНОГЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, ВПЕРВЫЕ ОБНАРУЖЕННЫХ ТЕЛЕСКОПАМИ
Аннотация
В работе рассмотрена задача идентификации пар треков околоземных космических объектов, отсутствующих в базах орбитальных данных и независимо наблюдаемых одним или несколькими оптическими телескопами в одном или многих сеансах наблюдения. Предложен алгоритм предварительной отбраковки пар треков – кандидатов на идентификацию на основе оценок инвариантов движения. Получено точное решение задачи идентификации двух треков с помощью метода обобщенного отношения правдоподобия. Предложен новый алгоритм оценивания параметров орбиты (при отсутствии априорных орбитальных данных) по одному и двум оптическим трекам, между которыми может иметься длительный временной перерыв.
Космические исследования. 2025;63(6):674–686
674–686