Якутск, Россия
В работе рассмотрены буревые дни в период 1966–2015 гг., когда среднесуточное значение геомагнитного индекса Dst было < –100 нТл. Показано, что распределение количества дней с высоким среднесуточным значением Dst зависит от гелиошироты Земли φ: число дней возрастает с ростом абсолютной величины φ в обоих полушариях Солнца. Получено, как и ожидалось, что сезонное распределение буревых дней со среднесуточным значением Dst<–100 нТл имеет равноденственные максимумы, кроме того, есть заметное возрастание числа таких дней в июле и ноябре. Отмечено, что на гелиоширотах Земли 4.1°÷5.0° наблюдается резкое увеличение числа буревых дней; выявлено, что это увеличение создают буревые события в июле и ноябре, которые выделяются в сезонном распределении сильно возмущенных дней.
геомагнитный индекс Dst, геомагнитная буря, сезонная вариация магнитной активности, гелиоширота Земли
ВВЕДЕНИЕ
Геомагнитные бури являются следствием воздействия на магнитосферу Земли возмущенных структур в солнечном ветре. Они возникают при усилении солнечной активности, когда в межпланетное пространство выбрасываются потоки плазмы из корональных дыр и высокоскоростные потоки солнечного ветра. Эти образования в солнечном ветре, как правило, имеют направленную к югу Bz-компоненту межпланетного магнитного поля (ММП). При такой ориентации ММП происходит пересоединение межпланетного и земного магнитных полей, и энергия от солнечного ветра передается в магнитосферу Земли [Akasofu, 1981]. В магнитосфере генерируется электрическое поле, направленное поперек хвоста с утренней стороны на вечернюю, и происходит конвекция плазмы к Земле, приводящая к усилению потоков частиц в радиационных поясах. Азимутальная циркуляция частиц кольцевого тока приводит к уменьшению горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
Количественной мерой кольцевого тока является геомагнитный индекс Dst. В индексе Dst имеется вклад также от других токовых систем, таких как токи магнитопаузы и токи магнитного хвоста [Gonzalez et al., 1994; Feldstein et al., 2003]. Индекс Dst определяется по среднечасовым значениям го-ризонтальной составляющей геомагнитного поля, обычно регистрируемой в четырех низкоширотных обсерваториях. Фаза восстановления бури характеризуется распадом кольцевого тока [Яновский, 1978].
Было установлено, что сильные геомагнитные бури вызываются воздействием на магнитосферу Земли выбросов корональной массы в межпланетное пространство (interplanetary coronal mass ejection, IСМЕ) и областей взаимодействия высокоскоростных течений солнечного ветра с медленными течениями (corotating interaction region, CIR). Подробные исследования в этом направлении были проведены в работах [Ермолаев, Ермолаев, 2002; Ермолаев и др., 2017; Echer et al., 2008; Gonzalez et al., 1994, 2011; Gopalswamy, 2009; Watari, 2017]. IСМЕ подразделяются на магнитные облака (magnetic clouds) и поршни (ejecta), среди CIR выделяют области сжатия (sheath). Этим структурам присущи определенные наборы параметров межпланетной среды. В области сжатия на фронте быстрого и медленного течений (события CIR) и перед передним фронтом поршня (события sheath) плазма имеет повышенные значения плотности и температуры, а тепловое давление преобладает над магнитным [Николаева и др., 2011]. Магнитное облако отличается от поршня более высоким и более регулярным магнитным полем. Очень сильные геомагнитные бури генерируются несколькими ICME, взаимодействующими между собой [Yermolaev, Yermolaev, 2008].
Существует сезонная вариация геомагнитных бурь с двумя максимумами около равноденствий. Она связывается с аксиальным и равноденственным механизмами, а также c механизмом Рассела — Мак-Феррона [Echer et al., 2011]. В то же время в работе [Mursula et al., 2011] отмечено, что распреде-ление суббурь и ход геомагнитной активности, характеризуемой индексом Ap, имеют только один го-довой максимум в весенние или осенние месяцы в зависимости от цикла солнечной активности. Годовая вариация геомагнитной активности в периоды интенсивных геомагнитных бурь с максимумом в июле рассматривается в работе [Clúa de Gonzalez et al., 2002]. В этой же работе отмечается наличие пика в годовом распределении сильно магнитно-возмущенных дней в ноябре.
В настоящей работе рассматриваются закономерности распределения магнитно-возмущенных дней, характеризуемых среднесуточным значением геомагнитного индекса Dst ниже –100 нТл, при изменении гелиошироты Земли φ, т. е. гелиошироты проекции Земли на солнечный диск.
1. Ермолаев Ю.И., Ермолаев М.Ю. О некоторых статистических взаимосвязях солнечных, межпланетных и геомагнитосферных возмущений в период 1976-2000 г. // Косми-ческие исследования. 2002. Т. 40, № 1. С. 3-16.
2. Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Николаева Н.С. и др. Некоторые вопросы идентификации крупномасштабных типов солнечного ветра и их роли в физике магнитосферы // Космические исследования. 2017. Т. 55, № 3. С. 189-200.
3. Коваленко В.А. Солнечный ветер. М.: Наука, 1983. 271 с.
4. Николаева Н.С., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. Зависимость геомагнитной активности во время магнитных бурь от параметров солнеч-ного ветра для разных типов течений // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51, № 1. С. 51-67.
5. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Л.: Изд-во ЛГУ, 1978. 592 с.
6. Akasofu S.-I. Energy coupling between the solar wind and the magnetosphere // Space Sci. Rev. 1981. V. 28, iss. 2. P. 121-190. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00218810.
7. Bartels J. Terrestrial magnetic activity and its re-lations to solar phenomena // Terrestrial Mag-netism. 1932. V. 37. P. 1-52.
8. Clúa de Gonzalez A.L., Silbergleit V.M., Gon-zalez W.D., Tsurutani B.T. Irregularities in the semiannual variation of the geomagnetic activity // Adv. Space Res. 2002. V. 30, iss. 10. P. 2215-2218.
9. Cortie A.L. Sunspots and terrestrial magnetic phenomena, 1898-1911 // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1912. V. 73. P. 52-60.
10. Echer E., Gonzalez W.D., Tsurutani B.T., Clúa de Gonzalez A.L. Interplanetary conditions caus-ing intense geomagnetic storms (Dst≤−100 nT) during solar cycle 23 (1996-2006) // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. A05221. DOI:https://doi.org/10.1029/2007 JA012744.
11. Echer E., Gonzalez W.D., Tsurutani B.T. Statistic studies of geomagnetic storms with peak Dst≤-50 nT from 1957 to 2008 // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. V. 73, iss. 11-12. P. 1454-1459. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2011.04.021.
12. Feldstein Y.I., Dremukhina L.A., Levitin A.E., et al. Energetics of the magnetosphere during the magnetic storm // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2003. V. 65, iss. 4. P. 429-446. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(02)00339-5.
13. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., et al. What is a geomagnetic storm? // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 5771-5792. DOI:https://doi.org/10.1029/93JA02867.
14. Gonzalez W.D., Echer E., Tsurutani B.T., et al. Interplanetary origin of intense, superintense and extreme geomagnetic storms // Space Sci Rev. 2011. V. 158. P. 69-89. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-010-9715-2.
15. Gopalswamy N. Halo coronal mass ejections and geomagnetic storms // Earth, Planets and Space. 2009. V. 61. P. 1-3. DOI:https://doi.org/10.1186/BF03352930.
16. Mursula K., Tanskanen E., Love J.J. Spring-fall asymmetry of substorm strength, geomagnetic activity and solar wind: implications for semian-nual variation and solar hemispheric asymmetry // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. L06104. DOI:https://doi.org/10.1029/2011GL046751.
17. Uwamahoro J., McKinnell L.-A. Solar and inter-planetary precursors of geomagnetic storms in solar cycle 23 // Adv. Space Res. 2013. V. 51, iss. 3. P. 395-410. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2012.09.034.
18. Watari S. Geomagnetic storms of cycle 24 and their solar sources // Earth, Planets and Space. 2017. V. 69. Article 70. DOI:https://doi.org/10.1186/s40623-017-0653-z.
19. Yermolaev Y.I., Yermolaev M.Y. Comment on ‘‘Interplanetary origin of intense geomagnetic storms (Dst<-100 nT) during solar cycle 23’’ by W. D. Gonzalez et al. // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. L01101. DOI:https://doi.org/10.1029/2007GL030281.
20. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/index.html (дата обращения 12 марта 2018).
21. URL: http://omniweb.gsfc.nasa.gov (дата об-ращения 12 марта 2018).
22. URL: http://sidc.oma.be (дата обращения 12 марта 2018).
