Yakutsk, Russian Federation
Geomagnetic activity asymmetry in the northern and southern hemispheres is studied. It is shown, that the higher is the level of magnetic activity the greater is asymmetry. It is found, that the asymmetry of hemispheres shows itself in the 06–18-hourly component of magnetic activity daily variation, while the asymmetry in the 00–12-hourly component is completely absent. The cause of geomagnetic north-south asymmetry is supposed to be Pedersen meridional current between high and low latitudes in the ionosphere. The qualitative model of formation of asymmetry connected with the solar wind electric field is proposed.
Geomagnetic activity, the Earth’s magnetosphere, interplanetary magnetic field.
ВВЕДЕНИЕ
Известно [Siebert, 1968; Wilcox, 1968], что геомагнитная активность в положительном секторе межпланетного магнитного поля (ММП) в Cеверном полушарии выше, чем в Южном, а в отрицательном секторе ММП, наоборот, активность выше в Южном полушарии. В отмеченных работах анализируются геомагнитные трехчасовые данные [Siebert, 1968] или суточные вариации в отдельные периоды [Wilcox, 1968]. Однако в них не рассматривалось влияние уровня магнитной активности на величину асимметрии.
Для выяснения физической природы северо-южной асимметрии магнитной активности необходимо рассмотреть ее по всему массиву данных и в периоды с различной магнитной активностью.
Анализировались трехчасовые данные геомагнитных индексов аn и аs за 1968-1975 гг. и их среднесуточные значения An и As [Geomagnetic Data, 1972-1976]. Весь массив данных разделялся на два класса по знаку секторной структуры ММП от Солнца (положительный сектор) и к Солнцу (отрицательный сектор). В каждый класс входили четыре группы в зависимости от уровня магнитной активности. Первую группу составили дни, имеющие суточную сумму ΣKр, равную 0÷12 баллам, вторую - 13÷18, третью - 19÷23, четвертую - 24÷33. Обработка данных проводилась методом наложенных эпох. В результате по каждой группе получены трехчасовые данные и их месячные значения.
ГОДОВЫЕ И СУТОЧНЫЕ ВАРИАЦИИ
В работе [Данилов, 1998] показано, что превышение магнитной активности в положительном сек-торе ММП в Северном полушарии равно превыше-нию активности в отрицательном секторе ММП в Южном полушарии. Для выделения асимметрии применим следующую комбинацию геомагнитных индексов An и As Северного и Южного полушарий соответственно. В качестве активного варианта A образуем сумму среднемесячных значений A=(A+n+A-s), где знаки «+» и «-» относятся к положительному и отрицательному секторам ММП. Для сравнения образуем контрольный вариант K=(A-n+A+s). Результаты для четырех групп ΣKр представлены на рис. 1. Видно, что кривые в активном варианте А расположены выше, чем в контрольном варианте K. При этом различие между А и K увеличивается с ростом магнитной активности. В спокойные периоды (ΣKр=0÷12) различие между А и K практически исчезает.
Рассмотрим изменения аn и аs по времени суток. Для этого по данным трехчасовых аn и аs был проведен гармонический анализ Фурье и определены амплитуда R и время T максимума суточной вариации. В качестве времени T принято солнечное время Северного геомагнитного полюса GMT, отличающееся от гринвичского времени UT на 4.5 ч (GMT=UT-4.5). В солнечно-эклиптической системе координат вектор с амплитудой R с фазой максимума T (выраженной в градусах) можно разложить на две компоненты аx=RcosT и аy=RsinT, направленные по геомагнитному меридиану и параллели соответственно. Если причиной геомагнитной активности являются ионосферные токи, очевидно, что аx-компонента обусловлена токами, текущими по геомагнитным параллелям, а аy-компонента - токами, текущими по меридиану. По компонентам аx и аy образуем комбинации A и K. Результаты представлены на рис. 2. Отметим, что в случае аy приняты абсолютные значения, так как эта компонента имеет противоположные знаки в положительном и отрицательном секторах ММП.
Видно, что в случае аx варианты А и К практически не отличаются, а в случае аy кривые варианта А расположены значительно выше, чем для контрольного варианта K. Это означает, что северо-южная асимметрия магнитной активности связана с ионосферными токами, текущими вдоль меридиана.
1. Cao J.B., Duan A., Dunlop M., Wei X., Cai C. Dependence of IMF By penetration into the neutral sheet on IMF Bz and geomagnetic activity. J. Geophys. Res. 2014, vol. 119, pp. 5279-5285. DOI:https://doi.org/10.1002/2014JA019827.
2. Danilov A.A. North-south asymmetry of geomagnetic activity. Geomagnetizm i Aeronomiya [Geomagnetism and Aero-nomy]. 1998, vol. 38, no. 3, pp. 39-46 (in Russian).
3. Geomagnetic Data. IAGA Bulletin 1972-1976, no. 32, a-h.
4. Iijima T., Potemra T.A. The amplitude distribution of field-aligned currents of northern high latitudes observed by Triad. J. Geophys. Res. 1976, vol. 81, pp. 2165-2174.
5. Ionospheric-magnetic disturbances at high latitudes / Ed. O.A. Troshichev. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1986. 256 p. (in Russian).
6. Petrukovich, A.A. Origins of plasma sheet By. J. Geophys. Res. 2011, vol. 116, A07217. DOI:https://doi.org/10.1029/2010JA016386.
7. Shelomentsev V.V. Correlation between the north-south asymmetry and IMF y-component. Issledovaniya po Geomagnetizmu, Aeronomii i fizike Solntsa [Research on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. Moscow, Nauka Publ., 1977, iss. 43, pp. 55-59 (in Russian).
8. Siebert M. Magnetic activity differences between the two hemispheres following the sector structure of the interplanetary magnetic field. J. Geophys. Res. 1968, vol. 73, pp. 3049-3052.
9. Wilcox J.M. Asymmetry in the geomagnetic response to the polarity of the interplanetary magnetic field. J. Geophys. Res. 1968, vol. 73, pp. 6835-6836.
10. Yoshizawa K. Effect of the IMF-By component on the North-South asymmetry of geomagnetic activity. Planetary and Space Sci. 1986, vol. 34, pp. 639-644. DOI: 10.1016/ 0032-0633(86)90041-3.
