Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Анализируются долговременные изменения отношений основных газовых составляющих термосферы [O]/[N2] и [O2]/[O] за 2003–2013 гг. Оценки выполнены по методике авторов и данным Иркутского (52° N, 104° Е) дигизонда для высот ниже максимума ионосферного слоя F1 в спокойных и возмущенных геомагнитных условиях разных сезонов. Обнаружено, что величины отношений [O2]/[O] в спокойных и возмущенных условиях летних сезонов являются наибольшими в годы длительного минимума солнечной активности.
отношения основных газовых составляющих термосферы, геомагнитные возмущения, сезонные вариации
ВВЕДЕНИЕ
В средней ионосфере, на высотах которой располагается область F1, основным показателем состояния термосферы является газовый состав, характеризующийся в основном отношением концентраций атомных частиц кислорода к молекулам кислорода и азота. Влияние газового состава на величину электронной концентрации N и форму профиля высотного распределения N(h) особенно отчетливо проявляется на высотах ниже 200 км, где на средних широтах обычно хорошо выполняется условие фотохимического равновесия. Поэтому поведение слоя F1 отражает изменения газового состава термосферы [Щепкин и др., 1997; Кушнаренко и др., 1998], выше существенную роль начинают играть процессы переноса ионизованной компоненты ионосферной плазмы.
Благодаря прямой связи с электронной плотностью отношение [O]/[N2] часто используется как параметр для изучения развития зоны возмущений в течение геомагнитной бури и после нее. Имеющиеся методы определения основных газовых компонент и отношения атомарного кислорода к молекулярному азоту [O]/[N2] разработаны в основном для высот выше максимума слоя F2. В работе [Mordovskaya, 2010] использовались спутниковые наблюдения диска Солнца в различных спектральных областях. В работе [Данилов, 1961] количество поглощающих молекул азота в столбе атмосферы выше 200 км было рассчитано по спектральной линии Lγ (λ=972 Å) серии Лаймана.
Отмеченные обстоятельства делают актуальной разработанную методику оценки состояния термосферы с помощью данных ионосферных измерений методом вертикального зондирования [Щепкин и др., 2009]. Кроме того, авторы используют полуэмпирическую модель ионосферы (ПЭМ) [Щепкин и др., 1997], которая описывает связь электронной концентрации N на высотах 120–200 км с характеристиками нейтрального газа термосферы и индексом солнечной активности. Предполагая, что поток ионизирующего солнечного излучения достаточно хорошо описывается моделью спектрального распределения, можно с помощью ПЭМ отслеживать состояние термосферы, определяя как ежедневные, так и осредненные по длительному периоду, например за сезон, относительные концентрации основных газовых частиц в условиях различной солнечной и геомагнитной активности.
С появлением регулярных данных по электронной концентрации, получаемых с помощью цифрового ионозонда в Иркутске с конца 2002 г., эта задача стала реальной. В работе исследовано поведение отношений [O]/[N2] и [O2]/[O], полученных по методике авторов, в течение длительного периода спада, минимума и подъема солнечной активности (2003–2013 гг.). Рассмотрены сезонные изменения отношений в этот период.
1. Данилов А.Д. О молекулярном азоте в верхней атмосфере // Искусственные спутники Земли. АН СССР. 1961. Вып. 10. С. 98-101.
2. Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М., Колпакова О.Е. Оценки отношений основных газовых составляющих во время сильных и умеренных геомагнитных возмущений в период спада и минимума солнечной активности // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 19. С. 134-139.
3. Щепкин Л.А., Кузнецова Г.М., Кушнаренко Г.П. Оценки относительного содержания атомов и молекул кислорода на высоте 120 км по данным ионосферных измерений // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49, № 4. С. 350-353.
4. Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М. Уравнение модели связи электронной концентрации с характеристиками термосферы с учетом потока ионизирующего излучения // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44, № 1. С. 119-122.
5. Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М. Возможность оценок относительного содержания атомов и молекул кислорода по данным измерений электронной концентрации в средней ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, №1. С. 129-133.
6. Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М., Фрейзон И.А. Зависимость параметров средней ионосферы от солнечной и геомагнитной активностей. 1. Степень развития слоя F1 // Геомагнетизм и аэрономия. 1998. Т. 38, № 5. С. 72-76.
7. Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Фрейзон И.А., Кузнецова Г.М. Связь электронной концентрации в средней ионосфере с состоянием термосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37, № 5. С. 106-113.
8. Hedin A.E. MSIS-86 Thermospheric Model // J. Geophys. Res. 1987. V. 92, N A5. P. 4649-4662.
9. Mordovskaya V.G., Ignatyev A.P., Boldyrev S.I., et al. Method of monitoring atomic oxygen and molecular nitrogen composition in the upper atmosphere on XUV images of the Sun // Geomagnetism and Aeronomy. 2010. V. 50, N 5. P. 679-685.
10. Richards P.G., Fennelly J.A., Torr D.G. EUVAC: A solar EUV flux model for aeronomic calculations // J. Geophys. Res. 1994, May 1. V. 99. N A5. P. 8981-8992.
11. Solomon S.C., Woods T.N., Didkovsky L.V., et al. Anomalously low solar extreme ultraviolet irradiance and thermospheric density during solar minimum // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, L16103. DOI: 10.1029/ 2010GL044468.
12. Tobiska W.K., Eparvier F.G. EUV97: Improvements to EUV irradiance modeling in the soft X-rays and EUV // Solar Phys. 1998. V. 147, N 1. P. 147-159.
13. URL: http://guvi.jhuapl.edu/ (accessed June 7, 2015).
14. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/(accessed June 7, 2015).
