Борок, Россия
Борок, Россия
сотрудник с 01.01.2008 по настоящее время
Борок, Россия
Исследовано влияние параметра β солнечного ветра (отношение плазменного давления к магнитному) на статистические характеристики Ар-индекса, отражающего триггерное поведение активности магнитосферы Земли. Триггерный эффект в динамике магнитосферы заключается в резком переходе от периодического режима к хаотическому в цикле солнечной активности. Показано, что кумулятивные функции распределения амплитуд и спектры мощности Аp-индекса как периодического, так и хаотического режима хорошо аппроксимируются степенными и экспоненциальными функциями соответственно. При этом показатели степенных функций и показатели, характеризующие наклон спектра Аp-индекса, существенно различаются по величине для периодического и хаотического режимов. Обнаружено, что величина Аp нелинейно зависит от β для обоих режимов динамики магнитосферы. Максимум амплитуды Аp-индекса для периодического режима наблюдается при β>1, а хаотического — при β<1. Практически в каждом цикле солнечной активности энергия флуктуаций Аp-индекса для хаотического режима выше, чем для периодического. Полученные результаты свидетельствуют о перемежаемости и связанной с ней турбулентности, наблюдаемой в активности магнитосферы Земли. Экспоненциальный характер спектральной плотности Аp-индекса указывает на то, что поведение магнитосферной активности определяется внутренней динамикой магнитосферных процессов, которую можно описать конечным числом детерминированных уравнений. Предполагается, что триггерный эффект активности магнитосферы Земли обусловлен углом наклона оси магнитного диполя Солнца к плоскости эклиптики, от которого зависит динамика параметра β в цикле солнечной активности.
магнитосфера, солнечная активность, Аp-индекс, триггерный режим, перемежаемость
1. Веселовский И.С., Дмитриев А.В., Суворова А.В. Алгебра и статистика солнечного ветра // Космические исследования. 2010. Т. 48, № 2. С. 115-130.
2. Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю. Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976-2000 гг. // Космические исследования. 2009. Т. 47, № 2. С. 99-113.
3. Зотов О.Д., Клайн Б.И. Триггерный режим в динамике магнитосферы // Триггерные эффекты в геосистемах: материалы IV Всероссийской конференции с международным участием (Москва, 6-9 июня 2017 г.) / Под ред. В.В. Адушкина, Г.Г. Кочаряна. ИДГ РАН. М.: ГЕОС, 2017. С. 442-449.
4. Зотов О.Д., Клайн Б.И., Куражковская Н.А. Особенности динамики магнитосферы в цикле солнечной активности // Проблемы геокосмоса: материалы 12-й международной школы-конференции. Санкт-Петербург, Петергоф. 8-12 октября 2018 г. / Отв. редакторы: Н.Ю. Бобров, Н.В. Золотова, А.А. Костеров, Т.Б. Яновская. СПб.: Изд-во ВВМ, 2018. C. 320-325.
5. Куражковская Н.А., Клайн Б.И. Влияние геомагнитной активности, параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (ММП) на закономерности перемежаемости геомагнитных пульсаций Pi2 // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, № 3. С. 11-20. DOI:https://doi.org/10.12737/11551.
6. Лившиц И.М., Обридко В.Н. Изменения дипольного магнитного момента Солнца в течение цикла активности // Астрономический журнал. 2006. Т. 83, № 11. С.1031-1041.
7. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нелинейной динамики. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 335 с.
8. Рязанцева М.О., Застенкер Г.Н. Перемежаемость флуктуаций плотности солнечного ветра и ее связь с резкими скачками плотности // Космические исследования. 2008. Т. 46, № 1. С. 3-9.
9. Чернышов А.А., Карельский К.В., Петросян А.С. Подсеточное моделирование для исследования сжимаемой магнитогидродинамической турбулентности космической плазмы // УФН. 2014. Т. 184, № 5. C. 457-492. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.0184.201405a.0457.
10. Borovsky J.E., Funsten H.O. Role of solar wind turbulence in the coupling of the solar wind to the Earth’s magnetosphere // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, iss. A6, 1246. DOI:https://doi.org/10.1029/2002JA009601.
11. Burlaga L.F. Intermittent turbulence in the solar wind // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 5847-5851. DOI: 10.1029/ 91JA00087.
12. D’Amicis R., Bruno R., Bavassano B. Geomagnetic activity driven by solar wind turbulence // Adv. Space Res. 2010. V. 46, iss. 4. P. 514-520. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2009.08.031.
13. Holappa L., Mursula K., Asikainen T. A new method to estimate annual solar wind parameters and contributions of different solar wind structures to geomagnetic activity // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. V. 119. P. 9407-9418. DOI:https://doi.org/10.1002/2014JA020599.
14. Horsthemke W., Lefever R. Noise-Induced Transitions. Theory and Applications in Physics, Chemistry, and Biology. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 1984. 322 p. (Springer Series in Synergetics. V. 15.).
15. Johnson J.R., Wing S. A solar cycle dependence of nonlinearity in magnetospheric activity // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. A04211. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010638.
16. Marsch E., Tu C.-Y. Intermittency, non-Gaussian statistics and fractal scaling of MHD fluctuations in the solar wind // Nonlin. Processes Geophys. 1997. V. 4. P. 101-124.
17. Ohtomo N., Tokiwano K., Tanaka Y, Sumi A., Terach S. Exponential characteristics of power spectral densities caused by chaotic phenomena // J. Phys. Soc. Japan. 1995. V. 64, iss. 4. P. 1104-1113.
18. Schreiber H. On the periodic variations of geomagnetic activity indices Ap and ap // Ann. Geophys. 1998. V. 16. P. 510-517.
19. Sigeti D.E. Exponential decay of power spectra at high frequency and positive Lyapunov exponents // Physica D. 1995. V. 82, iss. 1-2. P. 136-153. DOI:https://doi.org/10.1016/0167-2789(94)00225-F.
20. Sigeti D., Horsthemke W. High-frequency power spectra for systems subject to noise // Phys. Rev. A. 1987. V. 35, N 5. P. 2276-2282. DOI:https://doi.org/10.1103/physreva.35.2276.
21. Sokolov I.V., van der Holst B., Oran R., et al. Magnetohydrodynamic waves and coronal heating: unifying empirical and MHD turbulence models // Astrophys. J. 2013. V. 764, N 1, 13 p. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/764/1/23.
22. Valsakumar M.C., Satyanarayana S.V.M., Sridhar V. Signature of chaos in power spectrum // Pramana - journal of physics. 1997. V. 48, N 1. P. 69-85. DOI:https://doi.org/10.1007/BF02845623.
23. Vӧrӧs Z., Jankovicová D., Kovács P. Scaling and singularity characteristics of solar wind and magnetospheric fluctuations // Nonlin. Processes Geophys. 2002. V. 9. P. 149-162.
24. Webb D.F., Crooker N.U., Plunkett S.P., St. Cyr O.C. The solar sources of geoeffective structure // Space Weather. 2001. P. 123-141. (AGU Geophys. Monogr. V. 125). DOI: 10.1029/ GM125p0123.
25. Xu F., Borovsky J.E. A new four-plasma categorization scheme for the solar wind // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. P. 70-100. DOI:https://doi.org/10.1002/2014JA020412.
26. Yordanova E., Balogh A., Noullez A., von Steiger R. Turbulence and intermittency in the heliospheric magnetic field in fast and slow solar wind // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. A08101. DOI:https://doi.org/10.1029/2009JA014067.
27. Zotov O.D., Klain B.I., Kurazhkovskaya N.A. Stochastic resonance in the Earth’s magnetosphere dynamics // Proceedings of the 7th International Conference “Problems of Geocosmos”. St. Petersburg, Russia, 26-30 May 2008 / Ed. by V.N. Troyan, M. Hayakawa, and V.S. Semenov. St. Petersburg, 2008. P. 360-364.
28. URL: www.wdcb.ru (дата обращения 16 апреля 2019 г.).
29. URL: http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (дата обращения 15 мая 2019 г.).
30. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/ow.html (дата обращения 15 мая 2019 г.).
