сотрудник с 01.01.1999 по настоящее время
Якутск, Россия
Якутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
По спутниковым и наземным наблюдениям изучены свойства Pi3-пульсаций с периодом ~30 мин в системе магнитосфера—ионосфера. По данным наземных магнитных станций в предполуденном секторе магнитосферы, выявлено распространение пульсаций по азимуту с дневной стороны на ночную со скоростью 3–9 км/с в полосе исправленных геомагнитных широт Фʹ=76°–79°. Вдоль меридиана сигнал распространялся к полюсу со скоростью 0.5–5 км/с. Анализ спектров сигналов на станциях, расположенных вдоль разных меридианов, позволил выявить три максимума: первый, не зависящий от широты на частоте 0.55 мГц, и два широтнозависимых максимума на частотах 0.82 и 0.96 мГц, соответственно на более высокой и более низкой широтах. Первый максимум соответствует УНЧ-волнам, проникающим из солнечного ветра, два других — магнитосферным резонансам. Эквивалентная токовая система (ЭТС) во время регистрации пульсаций была рассчитана двумя способами: методом сферических элементарных токовых систем и с помощью техники инверсии магнитограмм. Анализ ЭТС, полученных обоими методами, показал их удовлетворительное согласие. ЭТС во время пульсаций в дополуденном секторе представляла собой большой вихрь, состоящий из более мелких, которые распространялись в ионосфере вдоль линии раздела море—суша, т. е. преобладало распространение по меридиану к полюсу со скоростями, близкими к скоростям распространения пульсаций. Согласно карте распределения продольных токов в ионосфере, широтный максимум западной электроструи лежит на широтах максимума ЭТС (на юге большого вихря) на границе между областями втекающих и вытекающих продольных токов (области 1 и 2), где наблюдаются резонансы силовых линий. Полученная ЭТС соответствует токовой системе DP2 c преобладающей западной электроструей в дополуденном и ночном секторах. Анализ спутниковых данных показал следующее: в солнечном ветре УНЧ-волны в диапазоне Pi3-пульсаций распространялись со скоростью 186.4 км/с, что значительно ниже скорости движения среды, достигавшей 550 км/c. Такая скорость объясняется тем, что волны распространяются в сторону Солнца и сносятся солнечным ветром к Земле. В магнитосфере пульсации с преобладающей компрессионной компонентой распространяются с ночной стороны на дневную со скоростью 90–110 км/с. По задержкам в наступлении максимумов дифференциальных потоков энергичных электронов были выявлены скорости распространения этих УНЧ-волн 20–40 км/с. Сделан вывод, что пульсации в данном событии были обусловлены как внешним (колебаниями в солнечном ветре), так и внутренним источниками (магнитосферным резонатором, который мог быть возбужден в том числе и суббурей). При этом динамика тонкой структуры большого вихря (малых вихрей) в магнитосфере в целом совпадает по скорости и направлению распространения с геомагнитными пульсациями.
геомагнитные Pi3-пульсации, эквивалентные токовые вихри, азимутальное и меридиональное распространение, проникновение УНЧ-волн из межпланетной среды в магнитосферу, резонансы силовых линий
1. Базаржапов А.Д., Матвеев М.И., Мишин В.М. Геомагнитные вариации и бури. Новосибирск: Наука, 1979, 248 с.
2. Еселевич М.В., Еселевич В.Г. Фрактальная структура гелиосферного плазменного слоя на орбите Земли. Геомагнетизм и аэрономия. 2005, т. 45, № 3, с. 347.
3. Лунюшкин С.Б., Пенских Ю.В. Диагностика границ аврорального овала на основе техники инверсии магнитограмм. Солнечно-земная физика. 2019, т. 5, № 2, с. 97–113. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-52201913 / Lunyushkin S.B., Penskikh Y.V. Diagnostics of auroral oval boundaries on the basis of the magnetogram inversion technique. Sol.-Terr. Phys. 2019, vol. 5, no. 2, pp. 97–113. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-52201913.
4. Мансуров С.М. Магнитные возмущения. М.: Изд-во АН СССР, 1959, № 1, с. 64–71.
5. Моисеев А.В., Стародубцев С.А., Мишин В.В. Особенности возбуждения и распространения по азимуту и меридиану длиннопериодных Pi3-колебаний геомагнитного поля 8 декабря 2017 г. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 3, с. 56–72. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-63202007 / Moiseev A.V., Starodubtsev S.A., Mishin V.V. Features of excitation and azimuthal and meridional propagation of long-period Pi3 oscillations of the geomagnetic field on December 8, 2017. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 3, pp. 56–72. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-63202007.
6. Моисеев А.В., Попов В.И., Стародубцев С.А. Сравнительный анализ распространения магнитных вариаций и эквивалентных токовых вихрей геомагнитных Pc5-пульсаций по меридиану и азимуту. Геомагнетизм и аэрономия. 2024а, т. 64, № 4, c. 548–566. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794024040093.
7. Моисеев А.В., Попов В.И., Стародубцев С.А. Исследование особенностей азимутального распространения геомагнитных Pс5-пульсаций и их эквивалентных токовых вихрей по данным наземных и спутниковых наблюдений. Солнечно-земная физика. 2024б, т. 10, №. 3, с. 104–115. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-103202412 / Moiseev A.V., Popov V.I., Starodubtsev S.A. Investigating azimuthal propagation of Pc5 geomagnetic pulsations and their equivalent current vortices from ground-based and satellite data. Sol.-Terr. Phys. 2024b, vol. 10, no. 3, pp. 104–115. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-103202412.
8. Надубович Ю.А. Результаты исследований по международным геофизическим проектам. Полярные сияния. М.: Наука, 1967, № 14, с. 77.
9. Пархомов В.А., Бородкова Н.Л., Еселевич В.Г. и др. Особенности воздействия диамагнитной структуры солнечного ветра на магнитосферу Земли. Солнечно-земная физика. 2017, т. 3, № 4, с. 47–62. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-34201705 / Parhomov V.A., Borodkova N.L., Eselevich V.G., et al. Features of the impact of the solar wind diamagnetic structure on Earth’s magnetosphere. Sol.-Terr. Phys. 2017, vol. 3, no. 4, pp. 47–62. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-34201705.
10. Пенских Ю.В. Применение метода наибольших вкладов в технике инверсии магнитограмм. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 4, с. 67–76. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-64202009 / Penskikh Y.V. Applying the method of maximum contributions to the magnetogram inversion technique. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 4, pp. 67–76. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-64202009.
11. Пенских Ю.В., Лунюшкин С.Б., Капустин В.Э. Геомагнитный метод автоматической диагностики границ авроральных овалов в двух полушариях Земли. Солнечно-земная физика. 2021, т. 7, № 2, c. 63–76. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-72202106 / Penskikh Yu.V., Lunushkin S.B., Kapustin V.E. Geomagnetic method for automatic diagnostics of auroral oval boundaries in two hemispheres of Earth. Sol.-Terr. Phys. 2021, vol. 7, no. 2, pp. 57–69. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-72202106.
12. Самсонов В.П., Зарецкий Н.С. Азимутальное и географическое распределения авроральных лучей. Геомагнетизм и аэрономия. 1963, т. 3, № 2, с. 246.
13. Сенько П.К. Береговой эффект в магнитных вариациях. М.: 1959, 61 с.
14. Шпынев Г.Б., Мишин В.М., Мишин Е.В. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1977, вып. 43, с. 3–13.
15. Abraham-Shrauner B., Yun S.H. Interplanetary shocks seen by AMES plasma probe on Pioneer 6 and 7. J. Geophys. Res. 1976, vol. 81, pp. 2097–2102.
16. Akasofu S.I., Kimball D.S. The dynamics of the aurora: I. Instabilities of the aurora. J. Atmos Terr. Phys. 1964, vol. 26, pp. 205–211.
17. Alimaganbetov M., Streltsov A.V. ULF waves observed during substorms in the solar wind and on the ground. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 181, pp. 10–18.
18. Baumjohann W., Treumann R.A. Basic Space Plasma Physics. Imperial College Press, London, 1996.
19. Colburn D.S., Sonett C.P. Discontinuities in the solar wind. Space Sci. Rev. 1966, vol. 5, pp. 439–506. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00240575.
20. Gjerloev J.W. The SuperMAG data processing technique. J. Geophys. Res. 2012, vol. 117, no. A09213. DOI:https://doi.org/10.1029/2012JA017683.
21. Glassmeier K.-H., Othmer C., Gramm R., et al. Magnetospheric field-line resonances: A comparative planetology approach. Earth Environment Sci. 1999, vol. 20, pp. 61–109.
22. Hada T., Kennel C.F. Nonlinear evolution of slow waves in the solar wind. J. Geophys. Res. 1985, vol. 90, p. 531.
23. Han D.-S., Yang H.-G., Chen Z.-T., et al. Coupling of perturbations in the solar wind density to global Pi3 pulsations: A case study. J. Geophys. Res. 2007, vol. 112, A05217. DOI:https://doi.org/10.1029/2006JA011675.
24. Huang C.-S. Global Pc5 pulsations from the polar cap to the equator: Wave characteristics, phase variations, disturbance current system, and signal transmission. J. Geophys. Res. 2021, vol. 126, e2020JA029093. DOI:https://doi.org/10.1029/2020JA029093.
25. Kepko L., Spence H.E. Observations of discrete, global magnetospheric oscillations directly driven by solar wind density variations. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, p. 1257. DOI:https://doi.org/10.1029/2002JA009676.
26. Leonovich A.S., Mishin V.V., Cao J.B. Penetration of magnetosonic waves into the magnetosphere: Influence of a transition layer. Ann. Geophys. 2003, vol. 21, pp. 1083–1093.
27. Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications. Space Sci. Rev. 1990, vol. 53, no. 1-2, pp. 83–163. DOI:https://doi.org/10.1007/bf00217429.
28. Parkhomov V.A., Mishin V.V., Borovik L.V. Long-period geomagnetic pulsations caused by the solar wind negative pressure impulse on March 22, 1979 (CDAW-6). Ann. Geophys. 1998, vol. 16, pp. 134–139.
29. Reeves G.D., Henderson M.G., McLachlan P.S., et al. Radial propagation of substorm injections. Proc. the Third International Conference on Substorms. Eur. Space Agency Spec. Publ. 1996, ESA SP‐389. p. 579.
30. Saito T. Geomagnetic pulsations. Space Sci. Rev. 1969, vol. 10, iss. 3, pp. 319–412.
31. Saito T. Long-period irregular magnetic pulsation Pi3. Space Sci. Rev. 1978, vol. 21, pp. 427–467. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00173068.
32. Saito T., Matsushita S. Geomagnetic pulsations associated with sudden commencements and sudden impulses. Planetary Space Sci. 1967, vol. 15, pp. 573–587.
33. Tsyganenko N.A., Sitnov M.I. Modeling the dynamics of the inner magnetosphere during strong geomagnetic storms. J. Geophys. Res. 2005, vol. 110, A03208. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010798.
34. Vanhamäki H., Juusola L. Introduction to spherical elementary current systems. Ionospheric Multi-Spacecraft Analysis Tools. 2020, vol. 17, pp. 5–33. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-26732-2_13.
35. URL: https://supermag.jhuapl.edu/mag/ (дата обращения 7 марта 2024 г.).
36. URL: http://cdaweb.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения 7 марта 2024 г.).
37. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-26732-2_2#Sec18 (дата обращения 7 марта 2024 г.).
38. URL: http://ckprf.ru/ckp/3056 (дата обращения 7 марта 2024 г.).
