Moscow, Russian Federation
UDK 52 Астрономия. Астрофизика. Исследование космического пространства. Геодезия
It has been one hundred years since the birth of the outstanding scientist Professor V.A. Troitskaya. Her remarkable achievements in solar-terrestrial physics are widely known. For many years, Valeria Alekseevna was the President of the International Association of Geomagnetism and Aeronomy. This article deals with only one aspect of the multifaceted creative activity of V.A. Troitskaya. It relates to the problem of sources of ultra-low frequency (ULF) electromagnetic oscillations and waves outside Earth’s magnetosphere. We were fortunate to work under the leadership of V.A. Troitskaya on this problem. In this paper, we briefly describe the history from the emergence of the idea of the extramagnetospheric origin of dayside permanent ULF oscillations in the late 1960s to the modern quest made by ground and satellite means for ULF waves excited by solar surface oscillations propagating in the interplanetary medium and reaching Earth.
geoelectromagnetic oscillations, ultra-low frequency, Alfvén waves, magnetosphere, solar wind, interplanetary magnetic field, helioseismology
В этом году мы отмечаем столетие со дня рождения Валерии Алексеевны Троицкой (1917–2010). Ее выдающиеся достижения в солнечно-земной физике широко известны. Ее заслуги в организации и проведении международных исследований геоэлектромагнитного поля были высоко оценены мировым научным сообществом. На протяжении многих лет Валерия Алексеевна была президентом Международной ассоциации по геомагнетизму и аэрономии.
В данной статье мы осветим один аспект многогранной творческой активности профессора В.А. Троицкой. Он относится к проблеме происхождения ультранизкочастотных (УНЧ) электромагнитных колебаний и волн. Нам, авторам статьи, посчастливилось работать под руководством В.А. Троицкой над этой проблемой. И мы хорошо помним благотворную атмосферу интеллектуального подъема, которую она умела создавать в исследовательском коллективе, помогая нам во время научных поисков и разделяя с нами радость удачных находок.
Наземные и спутниковые наблюдения свидетельствуют о богатейшем разнообразии УНЧ-колебаний, диапазон которых простирается от миллигерц до нескольких герц. Известны колебания перманентные и спорадические, узкополосные и широкополосные. Колебания могут быть глобальными, региональными и локальными. Источники колебаний могут располагаться в земной коре, в атмосфере, в ионосфере, в магнитосфере, а также за пределами магнитосферы в солнечном ветре перед фронтом околоземной ударной волны. И вот, подобно тому, как в свое время Карл Линней ввел классификацию и номенклатуру растений, Валерия Троицкая задумала разработать систематику УНЧ-колебаний, чтобы упорядочить многообразие видов и форм колебаний, наблюдаемых в эксперименте [Троицкая, 1964]. Совместно с сотрудниками геофизической обсерватории «Борок» (ГО «Борок») ИФЗ АН СССР она положила морфологический принцип в основу классификации и ввела биномиальную номенклатуру. Все виды колебаний разделены на два класса, названные сокращенно Pc (регулярные колебания, pulsations continuous) и Pi (иррегулярные колебания, pulsations irregular). Вид обозначается символом PcN (N=1, …, 5), или PiN (N=1, 2). Цифра N отвечает номеру поддиапазона общего диапазона ультранизких частот (подробнее об этом см. в обзорах [Troitskaya, Guglielmi, 1967; Троицкая, Гульельми, 1969] и в монографиях [Jacobs, 1970; Гульельми, Троицкая, 1973; Nishida, 1978]). Предложенная систематика была принята геофизическим сообществом. Она до сих пор широко используется в литературе, поскольку дает возможность ориентироваться в богатейшем разнообразии УНЧ-колебаний земного и космического происхождения (см., например, [Guglielmi, Pokhotelov, 1996; Kangas et al., 1998; Lundin, Guglielmi, 2006; Гульельми, 2007; Сивоконь, 2011]).
1. Asheim S. Serpentine emissions in the polar magnetic field. Inst. of Physics Rep. Ser. University of Oslo, 1983. Rep. 83-38. 23 p.
2. Fraser-Smith A.C. ULF/lower-ELF electromagnetic field measurements in the polar caps. Rev. Geophys. Space Phys. 1982, vol. 20, pp. 497-512. DOI:https://doi.org/10.1029/RG020i003p00497.
3. Guglielmi A. Diagnostics of the magnetosphere and interplanetary medium by means of pulsations. Space Sci. Rev. 1974, vol. 16, no. 3, pp. 331-345.
4. Guglielmi A.V. Ultra-low-frequency electromagnetic waves in the Earth's crust and magnetosphere. Physics-Uspekhi. 2007, vol. 50, no. 12, pp. 1197-1216.
5. Guglielmi A.V., Dovbnya B.V. Hydromagnetic emission of the interplanetary plasma. Astrophys. Space Sci. 1974, vol. 31, pp. 11-29.
6. Guglielmi A.V., Pokhotelov O.A. Geoelectromagnetic Waves. Bristol and Philadelphia, IOP Publ. Ltd, 1996, 402 p.
7. Guglielmi A.V., Troitskaya V.A. Geomagnitnye pulsatsii i diagnostika magnitosfery [Geomagnetic Pulsations and Diagnostics of the Magnetosphere]. Moscow, Nauka Publ., 1973. 208 p. (In Russian).
8. Guglielmi A., Potapov A., Dovbnya B. 5-minute solar oscillations and ion cyclotron waves in the solar wind. Solar Phys. 2015, vol. 290, no. 10, pp. 3023-3032. DOI:https://doi.org/10.1007/s 11207-015-0772-2.
9. Jacobs J.A. Geomagnetic Micropulsations. New York, Heidelberg, Berlin, Springer-Verlag, 1970, 179 p.
10. Kangas J., Guglielmi A., Pokhotelov O. Morphology and physics of short-period magnetic pulsations (A Review). Space Sci. Rev. 1998, vol. 83, pp. 435-512.
11. Lundin R., Guglielmi A. Ponderomotive forces in cosmos. Space Sci. Rev. 2006, vol. 127, pp. 1-116.
12. Morris R.J., Cole K.D. “Serpentine emission” at the high latitude station Davis (17-23 September 1981). Exploration Geophys. 1986, vol. 17, p. 15. DOI:https://doi.org/10.1071/EG986015.
13. Morris R.J., Cole K.D. “Serpentine emission” at the high latitude antarctic station, Davis. Planet. Space Sci. 1987, vol. 35, pp. 313-328. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(87)90158-9.
14. Nishida A. Geomagnetic Diagnosis of the Magnetosphere. New York, Heidelberg, Berlin, Springer-Verlag, 1978, 256 p.
15. Potapov A.S. Excitation of Pc3 geomagnetic pulsations in front of the Earth’s bow shock by a reflected protons beam. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1974, iss. 34, pp. 3-12. (In Russian).
16. Potapov A.S., Polyushkina T.N., Pulyaev V.A. Observations of ULF waves in the solar corona and in the solar wind at the Earth's orbit. J. Atmosph. Solar-Terrestrial Phys. 2013, vol. 102, pp. 235-242.
17. Russell C.T., Hoppe M.M. Upstream waves and particles. Space Sci. Rev. 1983, vol. 34, no. 2, pp. 115-172.
18. Sivokon’ V. P. Electromagnetic fluctuations in the ionospheric-magnetospheric circuit. Geomagnetism and Aeronomy. 2011, vol. 51, no. 4, pp. 513-519.
19. Troitskaya V.A. Pulsations of the Earth`s electromagnetic field with periods of 1 to 15 seconds and their connection with phenomena in the high atmosphere. J. Geophys. Res. 1961, vol. 66, no. 1, pp. 5-18.
20. Troitskaya V.A. Classification of rapid pulsations of the magnetic field and Earth currents. Geomagnetism and Aeronomy. 1964, vol. 4, pp. 490-495.
21. Troitskaya V.A. Geomagnetic pulsations in the polar cap. Magnetospheric Study: Proc. Int. Workshop on Select. Topics of Magnetospheric Phys. Tokyo, 1979, pp. 121-123.
22. Troitskaya V.A., Guglielmi A.V. Geomagnetic micropulsations and diagnostics of the magnetosphere. Space Sci. Rev. 1967, vol. 7, no. 5/6, pp. 689-769.
23. Troitskaya V.A., Guglielmi A.V. Geomagnetic pulsations and diagnostics of the magnetosphere. Soviet Physics. Uspekhi. 1969a, vol. 12, no. 2, pp. 195-218.
24. Troitskaya V.A., Guglielmi A.V. Diagnostics of the parameters of the magnetosphere and of the interplanetary space by means of micropulsations. Low-Frequency Waves and Irregularities in the Ionosphere. Dordrecht, D. Reidel Publ. Co, 1969b, pp. 120-136.
25. Troitskaya V.A., Guglielmi A.V. Hydromagnetic diagnostics of plasma in the magnetosphere. Ann. Geophys. 1970, vol. 26, no. 4, pp. 893-902.
26. Ulrich R.K. The five-minute oscillations on the solar surface. Astrophys. J. 1970, vol. 162, pp. 993-1002.
27. Zotov O.D., Guglielmi A.V., Sobisevich A.L. On magnetic precursors of earthquakes. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2013, vol. 49, no. 6, pp. 882-889.
