Содержание
«Мы живем в эпоху повышенной солнечной активности». Директор ИЗМИРАН Владимир Кузнецов
В наукограде Троицк работает один из нескольких в мире научных центров, где аккумулируется важнейшая информация о космической погоде, причем в круглосуточном режиме. О влиянии Солнца на Землю и о работе Центра рассказал Владимир Дмитриевич Кузнецов ─ доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН).
Владимир Дмитриевич Кузнецов ─ доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН), член Международного астрономического союза Европейского астрономического общества, действительный член Международной академии астронавтики.
― Солнце ― очень массивный гравитирующий объект. Что происходит с временем в районе нашей звезды?
― Действительно, Солнце ― это гравитирующее тело, но сила его гравитации очень мала по сравнению с теми силами, которые действуют в окрестностях черных дыр или вблизи других очень массивных космических объектов.
Если сравнивать гравитационное поле в окрестностях Солнца с гравитационным полем черной дыры, то эффекты общей теории относительности, замедления времени близ нашей звезды ничтожны. Тем не менее, существуют опыты с отклонением луча в поле Солнца, которые считаются косвенным экспериментальным подтверждением общей теории относительности. Речь идет об экспериментах с отклонением луча света звезды, когда он проходит вблизи массивного гравитирующего объекта, например нашего Солнца. Такие опыты были успешно проведены еще в начале XX в. и позволили ученым проверить и подтвердить теорию Эйнштейна.
Как известно, мы наблюдаем Солнце с задержкой примерно в 7 минут: то есть за это время его свет достигает Земли. Но когда мы видим далекие астрофизические объекты, находящиеся от нас на расстоянии миллионов световых лет, то это настолько огромные расстояния, что этих объектов, возможно, уже и не существует в природе, а мы лишь заглядываем в далекое и безвозвратно ушедшее прошлое.
― Давайте поговорим о влиянии Солнца на нашу жизнь.
Может ли из-за солнечной активности болеть голова?
─ Это скорее медицинский вопрос, поэтому мы и изучаем его вместе с врачами: предоставляем коллегам геофизические данные, в том числе касающиеся активности Солнца. В целом можно сказать, что здоровые люди адаптированы ко всем изменениям окружающей среды, а те, у кого со здоровьем дела обстоят не очень хорошо, ─ более чувствительны, в том числе к метеоусловиям, например, к перепадам атмосферного давления. Известно, что когда из-за солнечной активности на Земле происходят магнитные бури, в ее атмосфере возникают процессы, приводящие к изменению давления.
Когда на Солнце происходят вспышки, выбросы вещества, то эти явления порождают магнито-плазменные облака, распространяющиеся в гелиосфере, в том числе в направлении Земли. Когда же эти облака сталкиваются с магнитным полем Земли, возникают магнитные бури. Они также могут появляться, если солнечный ветер меняет свой напор. Например, из Солнца выходят так называемые корональные дыры ─ магнитные трубы, скорость солнечного ветра в которых может в два раза превышать скорость обычного солнечного ветра.
Когда Земля при своем вращении вокруг Солнца попадает в сектор такой корональной дыры, то повышается геомагнитная активность и могут возникать магнитные бури, то есть наиболее сильные проявления геомагнитной возмущенности. При этом в магнитосфере и атмосфере Земли возникает целая серия физических явлений: высыпания частиц из магнитосферы в атмосферу и полярные сияния, генерация электрических токов и т.д. В результате давление атмосферы может меняться, что, как известно, относится к тем метеоусловиям, которые ощущаются людьми, особенно с ослабленной адаптацией. Медики действительно фиксируют увеличение количества вызовов скорой помощи и обращений в поликлиники, коррелирующие с возрастанием геомагнитной активности.
― Значит, есть даже твердое статистическое подтверждение?
― Да, такая статистика имеется, но это уже вопрос медицины. Мы не можем отменить такие природные явления, как магнитные бури и активность Солнца ─ так же, как и погоду.
Задача заключается в том, чтобы метеочувствительные люди, особенно с хроническими заболеваниями, следовали рекомендациям врачей, как нужно себя вести в такие дни, какие лекарства принимать и т.д.
― Как известно, мы сейчас находимся в начале очередного 11-летнего солнечного цикла. В ближайшие годы нас ждет увеличение количества солнечных пятен, а значит, и вспышек на Солнце?
― Да, мы действительно находимся в начальной фазе очередного 11-летнего цикла. Считать эти циклы начали со времен Галилея, и сегодня ученые выделяют циклы средней мощности: сильные и слабые. Мы находимся в фазе роста и примерно через 4-5 лет достигнем максимума по количеству солнечных пятен. Затем процесс вновь пойдет на спад.
Каждый солнечный цикл определяет возмущенность околоземного космического пространства, поэтому нам важно знать, какой будет цикл, сколько ожидается солнечных вспышек и т.д. В среднем за 11-летний солнечный цикл Земля испытывает примерно 600 магнитных бурь.
Из них ─ несколько сильных или даже очень сильных. За каждый 11-летний цикл на Солнце происходит примерно 37 тыс. вспышек.
Солнечными вспышками называются мощные и быстроразвивающиеся локальные процессы на Солнце, при которых выделяется значительная энергия. Время их развития составляет несколько минут, а затухания ─ несколько часов. Вспышки происходят в области активных зон, окружающих солнечные пятна, чаще всего между пятнами, имеющими противоположные магнитные полярности. Источник справки: ИКИ РАН. Источник фото: 123RF.
Одно из лучших изображений солнечного пятна, полученное шведским солнечным телескопом на Тенерифе. Источник изображения: Европейская южная обсерватория
― Насколько стабильно наше Солнце? Может ли внезапно его активность понизиться, например, что приведет к катастрофическим последствиям?
― Изучение солнечного цикла ― одна из ключевых задач ученых на протяжении столетий, потому что спустя несколько лет после смерти Галилея, в 1645 г.
, произошло одно очень интересное явление: пятен на Солнце не было видно. Этот период называется Маундеровским минимумом. Отсутствие видимых пятен на Солнце продлилось 70 лет, до 1715 г. В эти годы на Земле, а именно в Европе, наступил малый ледниковый период.
Попробую объяснить, с чем это может быть связано. Сегодня мы знаем, что магнитное поле в солнечном пятне обычно имеет значение 3-4 тыс. гаусс и подавляет идущую снизу конвекцию, которая несет из недр Солнца тепло в виде горячей плазмы. Эта плазма, в свою очередь, при появлении на поверхности Солнца обеспечивает его излучение. Таким образом, солнечное пятно из-за подавления конвекции ─ темное, что мы и видим. Но если магнитное поле в пятне ослабнет ниже значения в 1,5 тыс. гаусс, то подавление конвекции слабое ─ пятно остается горячим, и его не видно на фоне диска Солнца.
― То есть пятно на самом деле есть, но его не видно?
― Да, пятен в этом случае не видно, а магнитные поля остались.
Возможно, Маундеровский минимум заключался как раз в том, что поле ослабло, хотя цикл продолжался. Затем, через 70 лет, поле опять усилилось, и солнечные пятна, темные трейсеры магнитного поля, опять восстановились. Этот глобальный минимум солнечной активности совпал с заметным похолоданием на Земле, что фиксировалось по наблюдениям в Европе.
Абрахам Хондиус. Замерзшая Темза, вид на старый Лондонский мост (1677 г.). Источник фото: REGNUM.
Кроме 11-летнего солнечного цикла выделяют и другие, например, 22-летние, 100-летние и даже 200-летние циклы. Во многих случаях было отмечено, что понижение температуры на Земле в ледниковые периоды совпадало с периодами глобального понижения солнечной активности. Это удивительно. Как говорится, хотите верьте, а хотите нет. И здесь закономерно возникает вопрос о связи солнечной активности с климатом и с ледниковыми периодами прошлого.
Бывают, конечно, и периоды повышенной солнечной активности.
Сейчас мы фактически живем в такую эпоху ─ никаких ледниковых периодов не наблюдается.
Сейчас мы фактически живем в такую эпоху ─ никаких ледниковых периодов не наблюдается.
Солнечная активность в голоцене. Источник изображения: из работ Solanki и др. 2004 г.; Usoskin и др. 2006, 2007 гг.
― Как долго это продлится?
― Пока трудно делать прогнозы о том, сколько это продлится, к тому же магнитное поле Земли может вносить свои коррективы. Точным ответом мы на сегодняшний день не располагаем.
Мы должны собирать как можно больше данных о солнечной активности и об изменении магнитного поля Земли. Чем больше таких сведений мы будем иметь, тем точнее сможем спрогнозировать сценарии будущего и проанализировать сценарии прошлого.
― Мы находимся в ИЗМИРАН, в Центре прогнозирования космической погоды ─ одном из крупнейших в мире. Расскажите подробнее о ваших исследованиях.
― Солнечная активность имеет магнитную природу и порождает опасные явления: радиацию в виде потоков энергичных частиц и жесткого излучения, магнитные бури, геомагнитно-индуцированные токи, разбухание атмосферы и т.
д. Все это оказывает прямое воздействие на космические спутники и работу электроники, находящейся в них. Энергетически заряженные частицы, которые идут от Солнца, портят электронику спутников, создают опасность для космонавтов.
Когда происходят геомагнитные бури, то на Земле во всех электропроводящих системах возникают так называемые геомагнитно-индуцированные токи. Вспомните знаменитое Квебекское событие 1989 г., когда в канадской провинции Квебек из-за атаки магнитной бури почти на сутки произошло массовое отключение электричества, а столица страны, Оттава, осталась без света на 9 часов.
Выбросы массы на Солнце. Источник изображения: по данным спутника SDO (Solar Dynamic Observatory, NASA).
Не стоит забывать и про опасный солнечный ветер. Все эти факторы космической погоды напрямую воздействуют на деятельность человека как на Земле, так и в космосе.
Да, мы не в силах отменить явления космической погоды, но можем минимизировать потери и риски, которые с ними сопряжены. Именно этим (и не только этим) мы здесь и занимаемся.
Наша звезда ― источник космической погоды, и мы должны постоянно изучать, какие активные области имеются на Солнце, какие происходят вспышки и т.д., и предоставлять эту информацию соответствующим ведомствам, которые работают с инфраструктурой, зависящей от этих явлений. Необходимо непрерывное наблюдение Солнца. А для этого, конечно, нужно мобилизовать все ресурсы ─ как космические, так и наземные. Все обсерватории, которые есть на Земле, должны наблюдать за Солнцем и постоянно обмениваться информацией, чтобы минимизировать потери в космосе ─ и не только там.
― А как конкретно их можно минимизировать?
― Если мы говорим о космосе, то самый примитивный пример упреждающей меры ─ это отключение спутника: если его отключить, то там не будет напряжения, электрических полей, и аппарат может легче пережить все проявления космической погоды.
Правда, он теряет свое прямое назначение на это время.
Стабильность Солнца как звезды главной последовательности. Иллюстрация предоставлена В.Д. Кузнецовым В конце эволюции Солнца Солнечная система будет представлять собой холодные реликты (останки) уцелевших планет (скорее всего, это будут Марс, Юпитер и Сатурн, холодные кольца которого испарятся во время фазы красного гиганта), вращающиеся вокруг маленькой холодной звезды — белого карлика, говорит В.Д. Кузнецов. Источник изображения: Популярная наука.
― Вернемся к работе вашего Центра.
― В мире существует всего несколько центров, подобных нашему, где аккумулируется вся важнейшая информация о космической погоде. Специалисты ИЗМИРАН в круглосуточном режиме наблюдают за солнечной активностью, получают данные с космических аппаратов, которые летают в межпланетном пространстве и непрерывно наблюдают за Солнцем, измеряют потоки солнечного ветра и энергичных частиц, магнитные облака и ударные волны.
Все эти данные подвергаются детальному анализу, на основе которого составляются прогнозы о состоянии околоземного космического пространства. Такой прогноз космической погоды дается на период от нескольких суток (а иногда и больше) до нескольких часов в оперативном режиме.
Мы подаем всю полученную информацию в Центр управления космическими полетами, в ГК «Роскосмос» и другие ведомства.
В ноябре 2003 г. из-за сильной магнитной бури Международная космическая станция «упала» сразу на 7 км. Вследствие бушующей в течение недели сильной магнитной бури МКС начала терять высоту быстрее обычного. Источник фото: 123RF
Особенно большую ценность представляет информация о магнитных бурях. Приведу один пример. Есть такой эффект, как разбухание атмосферы: во время магнитной бури атмосфера Земли разбухает, нагревается, ее плотные слои поднимаются вверх, и низколетящие спутники, в том числе МКС, начинают аномально тормозиться.
В 1989 г., когда произошло упомянутое Квебекское событие, многие спутники вообще были потеряны и изменили орбиты. Их пришлось восстанавливать.
Конечно, наша цель ─ не просто наблюдать и мониторировать такие события, но и прогнозировать их. Важно заранее сообщать о том, что мы ожидаем вспышку на Солнце, и предупреждать, какие могут быть последствия, с ней связанные. Если произошел выброс массы на Солнце, то мы должны сказать, какая у него будет скорость, когда он к нам придет, и когда ждать магнитную бурю.
― Такая информация полезна не только ведомствам, но и метеозависимым людям.
― Да. На нашем сайте доступна информация о текущей геомагнитной обстановке. Ее можно получить через горячую линию, где работает автоответчик. Как-то раз у нас на сайте произошел сбой, и горячая линия перестала работать; тогда нам по другим номерам стали звонить пожилые люди и спрашивать, когда горячая линия снова заработает. Для них эта информация очень важна, ведь исходя из наших прогнозов, они принимают свои лекарства.
В.Д. Кузнецов в Центре изучения космической погоды ИЗМИРАН. Фото: Андрей Луфт, «Научная Россия».
― Владимир Дмитриевич, напоследок, расскажите о фундаментальных и прикладных аспектах изучения Солнца.
― Исследование Солнца, безусловно, важно с точки зрения фундаментальной науки, ведь те процессы, которые мы наблюдаем на Солнце, происходят и на далеких звездах. Но эти далекие звезды для детального изучения нам пока недоступны. Тщательно пронаблюдать мы можем только наше Солнце и, соответственно, использовать эти знания для исследования более отдаленных объектов.
Что касается прикладного аспекта, то, думаю, влияние эффектов космической погоды на Землю со временем будет только усиливаться. Это связано с тем, что происходит развитие цивилизации, создаются очень протяженные энергосистемы: линии электропередач, трубопроводы и другие объекты. Расширяется и космическая деятельность, а значит, возрастает и количество спутников, на которые воздействует космическая погода.
Таким образом, увеличивается и потребность в еще более глубоком изучении процессов, происходящих на Солнце, чтобы обеспечить устойчивое развитие нашего общества и технологий, невзирая на любые причуды космической погоды.
Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.
Прогноз геомагнитной обстановки на неделю
07.10.2022 — 13.10.2022
ОБЗОР СОСТОЯНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ ЗА 04 ОКТЯБРЯ 2022 Г.
И ПРОГНОЗ НА ПЕРИОД С 07 СЕНТЯБРЯ ПО 13 ОКТЯБРЯ 2022 Г.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ УМЕРЕННАЯ.
НА ВИДИМОМ ДИСКЕ СОЛНЦА НАБЛЮДАЛОСЬ: 7 ГРУПП ПЯТЕН 3110 (N18W79),
3111 (N28W21), 3112 (N23E32), 3113 (N16W66), 3115 (S18E11), 3116 (N30E40),
3117 (S11E04) И ФЛОККУЛ ГРУППЫ 3114 (S34W16). ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3110
НЕ ИЗМЕНИЛАСЬ (180 МДП), МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ
ПЯТЕН 3111 УМЕНЬШИЛАСЬ ДО 60 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ ALPHA. ПЛОЩАДЬ
ГРУППЫ ПЯТЕН 3112 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО 720 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA-
-GAMMA-DELTA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3113 УМЕНЬШИЛАСЬ ДО 90 МДП, МАГНИТНАЯ
КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3115 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО 130 МДП,
МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3116 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО
30 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3117 УМЕНЬШИЛАСЬ
ДО 10 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ УПРОСТИЛАСЬ ДО ALPHA.
ВСПЫШЕЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ УМЕРЕННАЯ.
В РЕНТГЕНОВСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНО: 2 ВСПЫШКИ КЛАССА М И 5 ВСПЫШЕК
КЛАССА С, СРЕДИ НИХ:
ВСПЫШКА M1.7 В ГРУППЕ 3110, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 00.22 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
20 МИНУТ, КООРДИНАТЫ N17W64;
ВСПЫШКА M1.6 В ГРУППЕ 3110, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 16.15 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
63 МИНУТЫ, КООРДИНАТЫ N17W75.
В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНА 21 СУБВСПЫШКА.
ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
ПО ДАННЫМ СРЕДНЕШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ СПОКОЙНОЕ С ОТДЕЛЬНЫМИ АКТИВНЫМИ
ПЕРИОДАМИ И ПЕРИОДАМИ НЕУСТОЙЧИВОСТИ. ПО ДАННЫМ СТАНЦИИ НОВОСИБИРСК В
15.// МСК ЗАРЕГИСТРИРОВАН КОНЕЦ МАГНИТНОЙ БУРИ.
ПО ДАННЫМ ВЫСОКОШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ ОТ НЕУСТОЙЧИВОГО ДО СЛАБО
ВОЗМУЩЕННОГО. ПО ДАННЫМ СТАНЦИИ МУРМАНСК В 13.// МСК ЗАРЕГИСТРИРОВАН КОНЕЦ
МАГНИТНОЙ БУРИ, МАГНИТНАЯ БУРЯ С ПОСТЕПЕННЫМ НАЧАЛОМ ЗАРЕГИСТРИРОВАНА В
22.// МСК.
ПОТОКИ ПРОТОНОВ НЕ ПРЕВЫШАЛИ УРОВЕНЬ ФОНОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НА ТРАССАХ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ ОЦЕНИВАЛАСЬ КАК НЕВОЗМУЩЕННАЯ.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ ОЖИДАЕТСЯ УМЕРЕННАЯ.
ВСПЫШЕЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ - ОТ НИЗКОЙ ДО УМЕРЕННОЙ.
РЕКУРРЕНТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ОЖИДАЮТСЯ 07-08 И 11-12 ОКТЯБРЯ.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НЕВОЗМУЩЕННАЯ.
ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ
ПЯТЕН 3111 УМЕНЬШИЛАСЬ ДО 60 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ ALPHA. ПЛОЩАДЬ
ГРУППЫ ПЯТЕН 3112 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО 720 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA-
-GAMMA-DELTA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3113 УМЕНЬШИЛАСЬ ДО 90 МДП, МАГНИТНАЯ
КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3115 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО 130 МДП,
МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3116 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО
30 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ BETA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ ПЯТЕН 3117 УМЕНЬШИЛАСЬ
ДО 10 МДП, МАГНИТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ УПРОСТИЛАСЬ ДО ALPHA.
ВСПЫШЕЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ УМЕРЕННАЯ.
В РЕНТГЕНОВСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНО: 2 ВСПЫШКИ КЛАССА М И 5 ВСПЫШЕК
КЛАССА С, СРЕДИ НИХ:
ВСПЫШКА M1.7 В ГРУППЕ 3110, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 00.22 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
20 МИНУТ, КООРДИНАТЫ N17W64;
ВСПЫШКА M1.6 В ГРУППЕ 3110, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 16.15 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
63 МИНУТЫ, КООРДИНАТЫ N17W75.
В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНА 21 СУБВСПЫШКА.
ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
ПО ДАННЫМ СРЕДНЕШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ СПОКОЙНОЕ С ОТДЕЛЬНЫМИ АКТИВНЫМИ
ПЕРИОДАМИ И ПЕРИОДАМИ НЕУСТОЙЧИВОСТИ.
ПО ДАННЫМ СТАНЦИИ НОВОСИБИРСК В
15.// МСК ЗАРЕГИСТРИРОВАН КОНЕЦ МАГНИТНОЙ БУРИ.
ПО ДАННЫМ ВЫСОКОШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ ОТ НЕУСТОЙЧИВОГО ДО СЛАБО
ВОЗМУЩЕННОГО. ПО ДАННЫМ СТАНЦИИ МУРМАНСК В 13.// МСК ЗАРЕГИСТРИРОВАН КОНЕЦ
МАГНИТНОЙ БУРИ, МАГНИТНАЯ БУРЯ С ПОСТЕПЕННЫМ НАЧАЛОМ ЗАРЕГИСТРИРОВАНА В
22.// МСК.
ПОТОКИ ПРОТОНОВ НЕ ПРЕВЫШАЛИ УРОВЕНЬ ФОНОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НА ТРАССАХ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ ОЦЕНИВАЛАСЬ КАК НЕВОЗМУЩЕННАЯ.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ ОЖИДАЕТСЯ УМЕРЕННАЯ.
ВСПЫШЕЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ - ОТ НИЗКОЙ ДО УМЕРЕННОЙ.
РЕКУРРЕНТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ОЖИДАЮТСЯ 07-08 И 11-12 ОКТЯБРЯ.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НЕВОЗМУЩЕННАЯ.
| Дата | Ap Mos-индекс | Характеристика |
|---|---|---|
| 07.10.2022 | 12 | Спокойное |
| 08.10.2022 | 10 | Спокойное |
09. 10.2022 | 10 | Спокойное |
| 10.10.2022 | 8 | Спокойное |
| 11.10.2022 | 15 | Неустойчивое |
| 12.10.2022 | 12 | Спокойное |
| 13.10.2022 | 10 | Спокойное |
Возмущенность магнитного поля в течение суток количественно характеризуется в Гелиогеофизической службе региональным индексом возмущенности Ap Моs. Ap Mos формируется как среднее из восьми трехчасовых значений ap Моs-индекса, получаемого как среднее из ak-индексов на каждой из среднеширотных магнитных обсерваторий Евразийского региона (Москва, Подкаменная Тунгуска, Магадан, Паратунка, Санкт-Петербург, Новосибирск, Шамбон, Вингст, Какиока). Для каждой из обсерваторий вначале формируются трехчасовые квазилогарифмические К-индексы, которые отображают в условных единицах изменение магнитного поля от невозмущенного состояния (K=0) до наибольшего наблюдавшегося для данной станции возмущения (K=9).
Для сохранения подобия изменений ak-индекса ходу магнитных возмущений в средних широтах, шкала преобразований K-индекса в ak такова, что на 50° дипольной широты ak — индекс приближенно равен половине амплитуды возмущенности наиболее возмущенного компонента магнитного поля, измеренной в нанотеслах:
| K | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ak | 0 | 4 | 7 | 15 | 27 | 48 | 80 | 140 | 240 | 400 |
Степень возмущенности геомагнитного поля может быть оценена по Ap Mos-индексу по следующей таблице:
| Значения Ap Mos | 0 — 7 | 8 — 14 | 15 — 19 | 20 — 29 | 30 — 49 | >= 50 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Состояние магнитного поля | очень спокойное | спокойное | неустойчивое | слабо возмущенное | умеренно возмущенное | сильно возмущенное |
Как космическая погода влияет на жизнь землян?
Почему так важно следить за космической погодой? Как магнитные бури могут повлиять на жизнь людей на Земле и в космосе?
Артем Анатольевич Абунин
руководитель Центра прогнозов космической погоды ИЗМИРАН, старший научный сотрудник отдела космических лучей, к. ф.-м. н.
Как рождаются магнитные бури?
Космическая погода определяется активностью Солнца. На этой большой звезде периодически возникают различные процессы: выбросы солнечной плазмы, потоки солнечного ветра из корональных дыр и др. Влияние этих источников возмущения могут достигать Земли, а скорости таких возмущений могут превышать 3000 км/с. Плазма — замагниченное вещество, а Земля имеет магнитное поле, которое является естественным щитом по отражению различного воздействия извне. И когда плазма от Солнца приходит к Земле, то, конечно, она начинает деформировать магнитное поле Земли, а также оказывать влияние на атмосферу, ионосферу и т. д. Происходит затекание вещества в околоземное космическое пространство, и возникают различные токи частиц в радиационных поясах Земли.
Эти изменения могут проходить достаточно резко, создавая различные эффекты как в околоземном космическом пространстве, так и на поверхности Земли. К таким эффектам можно отнести всем известные полярные сияния.
Сейчас мы как раз идем к максимуму цикла солнечной активности. А значит, в ближайшие годы мы будем регистрировать все больше мощных солнечных вспышек, а также интенсивных геомагнитных бурь. Ближайшие периоды возмущения магнитного поля Земли придутся на 11–13 и на 17–21 марта.
Как космическая погода влияет на жизнь землян?
Особое влияние космическая погода оказывает на околоземное космическое пространство, где располагаются различные космические объекты: магнитосферу, верхнюю атмосферу и ионосферу. Высокоэнергичные частицы способны выводить из строя космические аппараты путем «сжигания» элементной базы наведенными токами. В основном это касается космических аппаратов, которые располагаются на геостационарной орбите (~36 000 км). Если это спутники, отвечающие за связь или телевидение, мы можем их потерять, будет нарушена связь, и какая-то важная информация не дойдет до точки назначения.
То есть самое сильное влияние происходит на объекты, которые находятся в околоземном космическом пространстве. Это грозит отключением связи и денежными потерями из-за повреждения спутников и пр.
Следующий момент, который тоже хорошо изучен, — это влияние солнечной активности на верхнюю атмосферу, вплоть до 1000–1200 км. Когда регистрируются геомагнитные бури и мощные вспышки на Солнце, то происходит разогрев нашей атмосферы. Она начинает увеличиваться, и все спутники на этих высотах, включая МКС, оказываются в более плотных слоях атмосферы, а значит, испытывают более сильное аэродинамическое торможение. Есть огромное количество примеров схода со своих орбит различных космических объектов и, как следствие, их выход из строя. Такие космические объекты превращаются в космический мусор и чаще всего сгорают в атмосфере. Но есть примеры, когда космические объекты не полностью сгорали — например, орбитальная станция «Мир». Когда была кампания по ее затоплению, станция весила около 140 тонн, а в итоге не сгорело 40 тонн.
Она была затоплена в океане, а могла бы упасть на любую территорию, включая города.
Фото: NASA
Приведу еще один яркий пример, о котором написано много книг и диссертаций. Это Skylab — первая и единственная национальная орбитальная станция США. Она была запущена в 1973 году, но, к сожалению, погибла в 1979 году. Из-за высокой солнечной активности станция испытала сильнейшее аэродинамическое торможение, но у нее не было двигателей, внутренней тяги, которой сейчас оснащены большинство космических аппаратов, — только так можно изменить траекторию и поднять спутник выше. А она запускалась иначе. Коррекция высоты орбитальной станции осуществлялась за счет пристыкованных космических кораблей «Аполлон». Из-за аэродинамического торможения она постепенно спускалась, и ее опять поднимали с помощью тех же «Аполлонов». Но в 1979 году не успели запустить «Аполлон», чтобы поднять ее выше, и станция просто сгорела в атмосфере. Это самые яркие моменты косвенного влияния космической погоды на человека.
Если магнитное поле меняется достаточно сильно, то могут возникнуть индуцированные токи в различных протяженных объектах инфраструктуры, которые находятся на Земле. Это прежде всего железнодорожные линии — они хорошие проводники. Бывает, что в рельсах возникают токи, которые причиняют людям много проблем. Это доказано, и есть соответствующие научные статьи, включая исследования группы ученых из ИЗМИРАН, которые проводились с 2000 по 2005 год на Горьковской (Северной) железной дороге. В течение пяти лет во время сильных геомагнитных бурь там самопроизвольно включались и отключались семафоры. То есть машинист едет по рельсам, видит, что горит зеленый свет, думает, что путь свободен, а на самом деле это не так. Были и обратные ситуации, когда на путях горел семафор красным цветом, а на самом деле там была пустая железная дорога. Семафоры за счет наведенных токов выходили из строя и иногда давали ложную информацию. Это очень опасно: поезда могут столкнуться. Сотрудниками нашего центра была проведена большая работа, в которой эти эффекты были отмечены и объяснены.
Расскажу еще один случай. 13 марта 1989 года была зарегистрирована сильнейшая геомагнитная буря. Это привело к разрушению обмоток трансформаторов на Квебекской электростанции. Электростанция вышла из строя, и вся провинция Квебек в Канаде оказалась без электричества. На девять часов люди остались без света и воды, встало производство, пострадали промышленный и гражданский секторы. Ущерб для Канады составил несколько миллиардов долларов. Такой пример негативного воздействия космической погоды подтверждает важность уметь ее прогнозировать и парировать ее влияние.
Наше здоровье во власти Солнца
Человек также подвержен вредному воздействию в космосе. Во время солнечных вспышек могут генерироваться высокоэнергичные частицы — солнечные космические лучи. При попадании в этот поток частиц можно получить относительно приличную дозу радиации. Это возможно и на Земле — например, во время частых трансполярных перелетов, где заметно слабее магнитные поля. К примеру, из Москвы в Нью-Йорк.
Одной из причин раннего выхода пилотов самолетов на пенсию является угроза здоровью из-за влияния космических факторов. Потоки солнечных и галактических космических лучей несут в себе колоссальную энергию.
Еще пару слов о том, как космическая погода может влиять на здоровье людей. Центр прогнозов космической погоды ИЗМИРАН совместно с Московской медицинской академией имени И. М. Сеченова и Щелковской районной больницей №1 проводил исследование о том, как влияет космическая погода на пациентов, которые страдают ишемической болезнью сердца. Был получен патент и полностью прописана методика, как нужно себя вести, чтобы избежать осложнений по время геомагнитных бурь. Космическая погода влияет на кровь, ведь в ней есть железо, а значит, мы чувствительны к изменениям магнитного поля. Встречается даже такая медицинская практика: очень сложные операции некоторые хирурги стараются не проводить во время сильных геомагнитных возмущений.
Подробнее о том, как именно космическая погода влияет на здоровье людей, мы расскажем в следующем материале.
Солнце — космический убийца Земли
Вспышки на Солнце продолжаются без остановки с начала февраля, и ученые ожидают новых
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Внеземное
Остальные теги
Расскажите друзьям
- Раскопки
- Что было раньше
В египетском храме найдена святыня со свидетельствами неизвестных ритуалов
- Съедобное / Несъедобное
- Устройство человека
- Социальное животное
Исследование: вегетарианцы чаще впадают в депрессию, чем мясоеды
- Энергетический переход
Ученые Томского политеха нашли бесперебойный способ получать дешевый «зеленый» водород
- Что было раньше
В ДНК девочки VII века из английского Кента обнаружили 33% западноафриканских генов
- Раскопки
Сибирские ученые второй раз за год обнаружили зуб денисовского человека
Shutterstock
Исследование: сперматозоиды лучше плывут к яйцеклетке, когда они в группе
В горных породах Марса найдены признаки прошлой жизни
Галактика Андромеда
ESA, NASA, NASA-JPL, Caltech, Christopher Clark (STScI), R. Braun (SKA Observatory), C. Nieten (MPI Radioastronomie), Matt Smith (Cardiff University)
Опубликованы захватывающие снимки звездной пыли в галактиках
East News
Большой адронный коллайдер разогнался до беспрецедентного уровня энергии
Shutterstock
Расплата за романтику.
Об изнанке профессии космонавта
Об изнанке профессии космонавтаХотите быть в курсе последних событий в науке?
Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку
Ваш e-mail
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
В вашем браузере отключен JavaScript. Включите его, чтобы включить полную функциональность веб-сайта
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
А.С. Пушкова РАН, г. Троицк, Московская обл., Россия
Все исследования, проводимые в институте, касаются в основном перечисленных выше электродинамических процессов. Эти процессы сопровождаются оптическими, ядерными и другими явлениями, отражающими специфику изучаемых объектов. Отличительной особенностью исследований ИЗМИРАН является стремление к проведению многопрофильных исследований с использованием наземных, авиационных, аэростатных, ракетных и спутниковых методов. Наиболее заметные результаты получены в программах, основанных на сотрудничестве и координации усилий советских/российских и зарубежных ученых и специалистов смежных дисциплин.
«Мы живем в эпоху повышенной солнечной активности». Интервью с директором ИЗМИРАН Владимиром Кузнецовым
В наукограде Троицке находится один из немногих в мире научных центров, круглосуточно накапливающих жизненно важную информацию о космической погоде. Владимир Дмитриевич Кузнецов, доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.
Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН) рассказал нам о влиянии Солнца на Землю и о работе центра.
— Солнце — очень массивный гравитирующий объект. Что происходит рядом с нашей звездой с течением времени?
– Действительно, Солнце является гравитирующим телом, но сила его притяжения ничтожна по сравнению с силами, действующими вблизи черных дыр или вблизи других чрезвычайно массивных космических объектов.
По сравнению с гравитационным полем черной дыры эффекты общей теории относительности, такие как замедление времени вокруг нашей звезды, незначительны. Тем не менее ученые провели эксперименты по отклонению луча в поле Солнца, которые признаны косвенным экспериментальным подтверждением общей теории относительности. Я говорю об экспериментах с отклонением светового луча звезды при его прохождении вблизи массивного гравитирующего объекта, подобного нашему Солнцу. Такие эксперименты были успешно проведены в начале 20 века и позволили ученым проверить и подтвердить теорию Эйнштейна.
Как вы знаете, мы наблюдаем за Солнцем с задержкой около 7 минут: именно столько времени требуется, чтобы его свет достиг Земли. Однако когда мы смотрим на далекие астрофизические объекты за миллионы световых лет от нас, расстояния настолько велики, что эти объекты могут уже не существовать на самом деле, и все, что мы видим, — это далекое и безвозвратно ушедшее.
– Поговорим о влиянии Солнца на нашу жизнь. Может ли солнечная активность вызывать головную боль?
— Это больше медицинский вопрос, поэтому мы изучаем его вместе с врачами: предоставляем коллегам геофизические данные, в том числе связанные с солнечной активностью. Вообще говоря, здоровые люди адаптированы ко всем изменениям окружающей среды, а люди с проблемами со здоровьем более чувствительны к таким факторам, как погодные условия — например, к изменениям атмосферного давления. Известно, что когда на Земле возникают магнитные бури из-за солнечной активности, в ее атмосфере происходят процессы, приводящие к изменению давления.
Когда на Солнце происходят вспышки и выбросы вещества, эти явления генерируют облака магнитной плазмы, которые распространяются по гелиосфере, в том числе по направлению к Земле. Когда эти облака сталкиваются с магнитным полем Земли, возникают магнитные бури. Они также могут возникать, если солнечный ветер меняет свое давление. Например, от Солнца могут возникать так называемые корональные дыры. Это магнитные трубки, в которых скорость солнечного ветра может вдвое превышать скорость обычного солнечного ветра. Когда при своем вращении вокруг Солнца Земля проходит в секторе такой корональной дыры, возрастает геомагнитная активность и могут возникать магнитные бури – сильнейшие проявления геомагнитной возмущенности. При этом в магнитосфере и атмосфере Земли происходит широкий спектр физических явлений: высыпание частиц из магнитосферы в атмосферу, полярные сияния, генерация электрических токов и др. В результате может изменяться атмосферное давление, что, как известно, относится к числу погодных условий, которые человек может ощущать, особенно если его адаптация ослаблена.
Врачи действительно фиксируют увеличение количества вызовов скорой помощи и обращений в поликлиники, связанное с усилением геомагнитной активности.
– Другими словами, есть достоверные статистические данные, верно?
– Да, статистика есть, но это вопрос медицины. Мы не можем исключить такие природные явления, как магнитные бури и солнечную активность — так же, как и погоду. Наша задача – заставить метеочувствительных людей, особенно с хроническими заболеваниями, следовать рекомендациям врачей о том, как вести себя в такие дни, какие лекарства принимать и т. д.
– Мы сейчас в начале очередной годовой солнечный цикл. В ближайшие годы ожидается увеличение количества солнечных пятен, а, следовательно, больше вспышек на Солнце. Это правда?
– Да, мы действительно находимся в начальной фазе следующего 11-летнего цикла. Эти циклы считаются со времен Галилея, и сегодня ученые различают циклы средней, сильной и слабой мощности.
Мы находимся в фазе роста и примерно через 4-5 лет достигнем максимума по количеству солнечных пятен. Затем процесс снова пойдет на спад.
Каждый солнечный цикл определяет возмущения в околоземном пространстве, поэтому важно знать, каким будет цикл, сколько ожидается солнечных вспышек и т.д. За 11-летний солнечный цикл Земля переживает около 600 магнитных бурь в среднем. Из них есть несколько сильных или даже очень сильных. В течение каждого 11-летнего цикла на Солнце происходит примерно 37 тысяч вспышек.
Солнечные вспышки — мощные и быстро развивающиеся локальные процессы на Солнце, приводящие к значительному энерговыделению. Они развиваются в течение нескольких минут и исчезают через несколько часов. Вспышки происходят в активных зонах, окружающих солнечные пятна, в основном между пятнами с противоположными магнитными полярностями. Источник ссылки: ИКИ РАН . Источник фото: 123РФ .
Одно из лучших изображений солнечных пятен, полученное шведским солнечным телескопом на Тенерифе на Канарских островах. Источник изображения: Европейская южная обсерватория
– Насколько стабильно наше Солнце? Например, может ли его активность резко снизиться, что приведет к катастрофическим последствиям?
– Изучение солнечного цикла на протяжении веков было одной из ключевых задач ученых, ведь через несколько лет после смерти Галилея, в 1645 году, произошло одно очень интересное явление – на Солнце не было видимых пятен. Этот период называется минимумом Маундера. Отсутствие видимых пятен на Солнце длилось 70 лет, до 1715 года. В эти годы на Земле, а именно в Европе, начался Малый ледниковый период.
Попробую объяснить, с чем это может быть связано. Сегодня мы знаем, что магнитное поле в солнечном пятне обычно составляет 3–4 тысячи Гс и подавляет конвекцию, идущую снизу, которая вместе с горячей плазмой уносит тепло из недр Солнца.
Когда эта плазма выходит на поверхность Солнца, она способствует его излучению. Таким образом, пятно темное из-за подавленной конвекции, и мы его видим. Но если магнитное поле в пятне падает ниже 1,5 тыс. Гс, конвекция плохо подавляется, и пятно остается горячим, будучи невидимым на диске Солнца.
– Другими словами, пятно есть, но его не видно.
– Да, пятен в этом случае нет, но магнитные поля все равно есть. Возможно, минимум Маундера возник из-за того, что поле ослабло, но цикл продолжался. Затем, через 70 лет, поле снова усилилось, и снова появились солнечные пятна, темные трассеры магнитного поля. Этот глобальный минимум солнечной активности совпал с заметным похолоданием на Земле, которое наблюдалось в Европе.
Авраам Хондиус. Замерзшая Темза, вид на восток в сторону Старого Лондонского моста, Лондон (1677) Источник фото: REGNUM .
Помимо 11-летнего солнечного цикла существуют и другие, например, 22-летний, 100-летний и даже 200-летний циклы. Во многих случаях отмечалось, что понижение температуры на Земле в ледниковые периоды совпадало с периодами глобального снижения солнечной активности. Это потрясающе. Как говорится, верьте или нет. И естественно возникает вопрос о связи солнечной активности с климатом и ледниковыми периодами прошлого.
Также бывают периоды повышенной солнечной активности. Мы сейчас фактически живем в такую эпоху – и ледниковых периодов не наблюдаем.
– Как долго это продлится?
– Трудно предсказать, как долго это продлится. Кроме того, на ситуацию может влиять магнитное поле Земли. На сегодняшний день у нас нет точного ответа.
Нам нужно собрать как можно больше данных о солнечной активности и об изменениях магнитного поля Земли. Чем больше у нас будет такой информации, тем точнее мы сможем прогнозировать сценарии будущего и анализировать сценарии прошлого.
Солнечная активность в голоцене. Источник изображения: из работ Solanki et al. 2004 г.; Усоскин и др. 2006, 2007.
— Мы сейчас в ИЗМИРАНе, в Центре прогнозирования космической погоды — одном из крупнейших подобных центров в мире. Не могли бы вы рассказать нам больше о ваших исследованиях?
– Солнечная активность имеет магнитную природу и порождает опасные явления: радиацию, испускаемую в виде потоков энергетических частиц и жесткого излучения, магнитные бури, геомагнитно-индуцированные токи, вздутие атмосферы и т. д. Все это оказывает непосредственное влияние на космос спутники и работу установленных там электронных компонентов. Энергичные заряженные частицы, испускаемые Солнцем, повреждают электронику внутри спутников и создают опасность для астронавтов.
При возникновении геомагнитных бурь на Земле во всех электропроводных системах генерируются так называемые геомагнитно-индуцированные токи.
Например, печально известное Квебекское событие 1989 года, когда в канадской провинции Квебек из-за атаки магнитной бури произошло массовое почти суточное отключение электроэнергии, а столица страны Оттава осталась без электричества на 9 часов.
Массовые выбросы Солнца. Источник изображения: по данным ГОЗ ( Солнечная динамическая обсерватория ( , НАСА).
Нельзя забывать и об опасном солнечном ветре. Все эти факторы космической погоды оказывают непосредственное влияние на деятельность человека как на Земле, так и в космосе. Да, мы не можем устранить явления космической погоды, но мы можем минимизировать потери и связанные с ними риски. Этим (и не только) мы здесь и занимаемся.
Наша звезда является источником космической погоды, и мы должны постоянно изучать активные области Солнца, возникающие там вспышки и т. д. и предоставлять эту информацию органам, эксплуатирующим инфраструктуру, которая может быть затронута этими явлениями.
Необходимо постоянное наблюдение за Солнцем. А для этого требуется мобилизовать все ресурсы, как в космосе, так и на земле. Все существующие на Земле обсерватории должны следить за Солнцем и постоянно обмениваться информацией, чтобы минимизировать потери в космосе — и не только там.
– И как именно их можно минимизировать?
— Что касается космоса, то самая примитивная превентивная мера — деактивация спутника: если его выключить, не будет ни тока, ни электрических полей, а это может помочь устройству легче пережить все проявления космической погоды. Однако в это время спутник не может выполнять свои задачи.
Стабильность Солнца как звезды главной последовательности. Иллюстрация предоставлена В. Д. Кузнецовым. В конце эволюции Солнца Солнечная система превратится в холодные реликты (остатки) уцелевших планет (скорее всего, Марса, Юпитера и Сатурна, холодные кольца которых испарятся в фазе Красного гиганта), обращающихся вокруг небольшого холодного звезда – Белый карлик, говорит В.
Д. Кузнецов. Источник изображения: Википедия
– Вернемся к работе вашего центра.
– Таких центров в мире всего несколько – центров, где аккумулируется вся важная информация о космической погоде. Специалисты ИЗМИРАН круглосуточно следят за солнечной активностью, получают данные с космических аппаратов, летающих в межпланетном пространстве, непрерывно наблюдают за Солнцем, измеряют потоки солнечного ветра и энергетических частиц, магнитных облаков и ударных волн. Все эти данные подвергаются детальному анализу, на основе которого строятся прогнозы относительно состояния околоземного космического пространства. Такие прогнозы космической погоды предоставляются на срок от нескольких суток (иногда больше) и до нескольких часов в срочном режиме.
Всю полученную информацию мы передаем в Центр управления космическими полетами, в ГК «Роскосмос» и другие учреждения.
В ноябре 2003 года из-за сильной магнитной бури Международная космическая станция «упала» сразу на 7 км.
Из-за бушующей неделю сильной магнитной бури МКС начала терять высоту быстрее обычного. Источник фото: 123РФ .
Информация о магнитных бурях особенно ценна. Позвольте мне привести один пример. Существует такой эффект, как распухание атмосферы: во время магнитной бури земная атмосфера раздувается, нагревается, ее плотные слои поднимаются вверх, а низколетящие спутники, в том числе и МКС, начинают аномально тормозить. В 1989 году, когда произошло вышеупомянутое событие в Квебеке, многие спутники были полностью потеряны или изменили орбиты. Их пришлось восстанавливать.
Конечно, наша цель не просто наблюдать и отслеживать такие события, но и предсказывать их. Важно заранее сообщить об ожидаемой солнечной вспышке и предупредить о возможных последствиях, связанных с ней. Если на Солнце произошел массовый выброс, мы должны сообщить, с какой скоростью он движется, когда достигает нас и когда ожидать магнитной бури.
– Такая информация полезна не только для ведомств, но и для метеочувствительных людей.
– Да. Информация о текущей геомагнитной обстановке доступна на нашем сайте. Также возможно получить его по горячей линии с автоответчиком. Однажды у нас сломался сайт и перестала работать горячая линия; потом к нам стали звонить пожилые люди по другим номерам телефонов, чтобы спросить, когда будет восстановлена горячая линия. Эта информация для них очень важна, потому что они принимают лекарства на основе наших прогнозов.
В. Д. Кузнецов в Центре исследований космической погоды ИЗМИРАН.
– Владимир Дмитриевич, расскажите о фундаментальных и прикладных аспектах изучения Солнца?
– Изучение Солнца, безусловно, важно с точки зрения фундаментальной науки, поскольку процессы, которые мы наблюдаем на Солнце, происходят и на далеких звездах. Но эти далекие звезды пока недоступны нам для подробного исследования.
Мы можем только тщательно наблюдать за нашим Солнцем и использовать эти знания для изучения более удаленных объектов.
Что касается прикладного аспекта, то я думаю, что воздействие эффектов космической погоды на Землю со временем будет только усиливаться. Это связано с тем, что наша цивилизация развивается, создаются очень разветвленные энергетические системы: линии электропередач, трубопроводы и другие объекты. Космическая активность также расширяется, а значит, увеличивается и количество спутников, на которые влияет космическая погода. Отсюда растущая потребность в еще более глубоком изучении процессов, происходящих на Солнце, чтобы обеспечить устойчивое развитие нашего общества и технологий независимо от капризов космической погоды.
Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и Российской академии наук.
Высокоширотные колебания ПЭС и неравномерность овала во время геомагнитных бурь | Земля, планеты и космос
Том 64, Дополнение 6
Международный справочник по ионосфере (IRI) (II)
- Статья
- Открытый доступ
- Опубликовано:
- Шагимуратов И.И. Черняк 1 ,
- П. Вельгош 2 и
- …
- И. Захаренкова 1,2
Земля, планеты и космос
том 64 , страницы 521–529 (2012)Процитировать эту статью
1413 доступов
23 Цитаты
Сведения о показателях
Аннотация
GPS-измерения, полученные глобальной сетью IGS, использовались для изучения возникновения флуктуаций ПЭС в северной и южной высокоширотной ионосфере во время сильных геомагнитных бурь.
В северном полушарии были выбраны станции GPS, расположенные выше 55° северной широты скорректированной геомагнитной широты (CGL) на разных долготах. В южном полушарии использовались антарктические постоянные станции GPS. В качестве необработанных данных использовались двухчастотные GPS-измерения для отдельных проходов спутников. В качестве меры флуктуационной активности использовали скорость ПЭС (ROT), а интенсивность флуктуаций оценивали с помощью индекса ROTI. По ежедневным GPS-измерениям со всех выбранных станций были сформированы изображения пространственно-временного поведения флуктуаций ПЭС (в исправленных геомагнитных координатах — CGC и геомагнитном локальном времени — GLT). Подобно авроральному овалу, эти изображения демонстрируют овал неправильной формы. Возникновение овала неправильной формы связано с овалом полярных сияний, остроконечным выступом и полярной шапкой. Во время бури интенсивность флуктуаций ПЭС существенно возрастала. Овал неоднородности расширяется к экватору с ростом магнитной активности.
Исследование показало, что существующие высокоширотные GPS-станции могут обеспечить постоянный инструмент мониторинга овала неправильности в режиме, близком к реальному времени. В данной работе обсуждаются особенности развития фазовых флуктуаций в геомагнитных сопряженных точках, межполушарные различия и сходства в зимних и летних условиях.
1. Введение
Известно, что радиосигналы GPS при прохождении через ионосферу подвержены разной степени быстрым изменениям амплитуды и фазы – мерцаниям сигнала. Мерцания вызваны наличием в ионосфере широкого диапазона масштабных неоднородностей. Амплитудные мерцания исходят от неоднородностей, имеющих масштаб первой зоны Френеля , который зависит от длины волны сигнала (λ) и средней высоты слоя неоднородности ( з ). Для GPS этот масштаб получается равным 370–400 м. Фазовые мерцания на частотах, значительно меньших частоты Френеля, вызваны неоднородностями с размерами масштаба, значительно превышающими размер первой зоны Френеля.
В таких условиях можно учитывать эффекты рефракции, а фазовые флуктуации связаны с изменением оптического пути радиоволны (Pi et al., 1997). Низкочастотные флуктуации фазы GPS могут быть вызваны непосредственно изменениями электронной плотности на пути радиолучей (или изменениями полного электронного содержания (TEC)). Стандартные GPS-наблюдения с 30-секундной выборкой обеспечивают измерения неоднородностей в высоких широтах с масштабом порядка >30 км. Влияние ионосферных неоднородностей на сигналы GPS можно оценить путем измерения дифференциальной фазовой скорости двухчастотных (1,2 и 1,6 ГГц) сигналов GPS (Aarons, 19).97).
В последние годы возрос интерес научного сообщества к изучению ионосферных неоднородностей. Мелкомасштабные неоднородности вызывают амплитудные и фазовые мерцания, которые могут ухудшать трансионосферные сигналы и влиять на работу систем космической связи (Forte and Radicella, 2004; Stankov and Jakowski, 2007; Rama Rao et al., 2009). Очень важно оценить влияние мерцаний и флуктуаций фазы на работу навигационной системы ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) и, следовательно, на прецессию получаемого положения.
Крупномасштабные неоднородности и связанные с ними флуктуации ПЭС могут усложнить разрешение фазовой неоднозначности, увеличить количество необнаруженных и неисправленных проскальзываний цикла и потери синхронизации сигнала в GNSS (Wanninger, 19).95; Яковски и др., 2005; Велгош и др., 2005).
В настоящее время существует высокая потребность в повышении точности и надежности GPS-позиционирования. Морфология, пространственная и временная динамика фазовых флуктуаций зависят от геофизических условий, знание которых очень важно, особенно во время геомагнитных бурь. Метод GPS хорошо подходит для изучения флуктуаций ПЭС в глобальном масштабе и на регулярной основе, поскольку международная сеть постоянных станций GPS очень широка и плотна.
В предыдущем исследовании Шагимуратов и соавт. (2009) сообщили о различиях в возникновении флуктуаций фазы GPS во время геомагнитной бури в Северном и Южном полушариях. В этой статье представлен расширенный и более подробный анализ развития флуктуаций ПЭС как в северном, так и в южном полушарии.
Кроме того, сравнивались зимние и летние явления (бури в ноябре и июле 2004 г.). В данном отчете особое внимание уделено особенностям возникновения флуктуаций ПЭС в обоих полушариях для сопряженных станций GPS.
GPS-измерения выбранных станций позволили изучить различия и сходства в возникновении флуктуаций ПЭС в Северном и Южном полушариях. Полное изображение флуктуаций ПЭС и ионосферных неоднородностей было получено с помощью многостанционных GPS-измерений, собранных на станциях, расположенных выше 50° скорректированных геомагнитных широт (CGL), которые осуществляют мониторинг полярной, авроральной и субавроральной ионосферы.
2. Данные
GPS-наблюдений, выполненных на антарктических и арктических станциях IGS (International GNSS Service), использовались для изучения развития флуктуаций ПЭС в высокоширотной ионосфере. Стандартные измерения GPS с частотой дискретизации 30 с позволяют обнаруживать средне- и крупномасштабные ионосферные неоднородности.
Динамика высокоширотной ионосферы контролируется геомагнитным полем.
В полярной ионосфере физические процессы имеют сходные эффекты в обоих полушариях, особенно в магнитосопряженных областях.
Для корректного сравнения развития флуктуаций ПЭС были выбраны станции GPS с близкими геомагнитными координатами. В таблице 1 представлены географические и исправленные геомагнитные координаты (CGC) сопряженных станций, проанализированных в этой статье. Для анализа флуктуаций ПЭС использовались высокоточные двухчастотные GPS-фазометрии отдельных проходов спутников. В качестве меры фазовой флуктуационной активности использовалась скорость ПЭС (ROT) в единицах TECU/мин, где 1 TECU = 10 16 электрон/м 2 . Использование ROT для анализа позволяет избежать проблемы неизвестной неоднозначности фазы (Wanninger, 1995):
Таблица 1. Список станций, данные которых используются в разделах 4, 5 и 6. т й
– т я
= 1 мин, Φ1 и Φ 2 [м] обозначают измеренную дифференциальную фазу несущей, наблюдаемую при л 1 и л 2 .
Коэффициент масштабирования преобразует дифференциальную ионосферную задержку в TECU.
Индекс скорости ПЭС (ROTI), основанный на стандартных отклонениях ROT, использовался для анализа интенсивности колебаний ПЭС (Шагимуратов и др., 2009). Учитываются индексы, рассчитанные только по наблюдениям при углах места более 20°. Индексы мерцания проецируются на вертикальное направление, чтобы учесть различные геометрические эффекты, влияющие на измерения, выполненные под разными углами места. При сопоставлении наклонного ПЭС с вертикальным используется высота ионосферы 450 км.
GPS-наблюдения в северном полушарии предоставили необработанные данные для картирования неровностей над Северным полюсом. Данные GPS с более чем 40 станций GPS, расположенных в долготном секторе географических координат 65°W–25°E и 50°N–83°N, позволили получить детальную пространственную структуру и выявить флуктуации ПЭС для различных геомагнитных условий.
3. Геомагнитная обстановка
На рис.
1 представлена геомагнитная обстановка за июль и ноябрь 2004 г., бури. Основная фаза обеих бурь началась до полуночи (UT = 00) 22–23 июля и 6–7 ноября соответственно. D st индекс достиг −190 нТл 27 июля и 370 нТл 8 ноября соответственно. Максимальная сумма K p достигала 61− 27 июля и 56+ 10 ноября. Временное развитие обеих бурь было довольно схожим.
Рис. 1.
K p и D st вариации за 21–28 июля (вверху) и 5–12 ноября 2004 г. (внизу).
Изображение полного размера
4. Развитие колебаний ПЭС во время бури 9 июля 2004 г.0430
4.1 Полярные станции GPS
Наиболее сильные колебания ПЭС обычно регистрируются в полярной ионосфере. Кранковский и др. (2005) показали, что на полярных станциях флуктуации ПЭС проявлялись в виде краткосрочных усилений ПЭС в 2-5 раз по сравнению со спокойным временем. Колебания ПЭС были связаны с пятнами полярных шапок.
Это большие области повышенной плотности плазмы F-области. Пятна перемещаются через ионосферные полярные шапки под влиянием высокоширотной конвекции (Weber et al., 19).84; Педерсен и др., 2000). Обычно считается, что участки имеют размеры порядка 100–1000 км в горизонтальной плоскости. Первые наблюдения пятнистых структур с помощью GPS были представлены Weber et al. (1986). Скорость перемещения пятна составляет от 300 до 900 м с 90 443 -1 90 444 (Rodger and Rosenberg, 1999). Таким образом, продолжительность появления пятен может превышать 10 минут и более.
Возникновение флуктуаций ПЭС было проанализировано с помощью ROT вдоль отдельных станций. На рис. 2 представлено развитие флуктуаций ПЭС в период геомагнитной активности 23–27 июля 2004 г. На рисунках показано возникновение флуктуаций ПЭС для всех пролетов спутников, наблюдаемых в южном и северном полушариях в течение 24-часового интервала на спокойной и тревожные дни. На рис. 2 также представлены варианты Б з
компонента межпланетного магнитного поля (ММП) за рассматриваемый период.
Рис. 2.
Развитие флуктуаций ПЭС на полярных станциях и ММП B z
вариаций за период 21–28 июля 2004 г. На рисунке показана временная скорость изменения ПЭС (TECU/мин) при прохождении спутника над отдельной станцией (ROT). Расстояние между спутниками составляет 5 TECU.
Увеличить
На рис. 2 показано развитие флуктуаций ПЭС на полярных сопряженных станциях МСМ4 и РЕСО. Эта пара станций находится в пределах полярной шапки в спокойных условиях. В таких условиях наблюдались слабые колебания полярной ионосферы в разных азимутах. 24 и 27 июля, когда B z
колебалась около нуля, слабые и умеренные колебания на обеих станциях наблюдались. Поведение флуктуаций ПЭС на сопряженных участках для всех проходов спутника было сходным. Как видно из рисунков, МВФ Б з
Компонент демонстрирует некоторый сдвиг на юг.
Сначала B z
повернут на юг (минус B з
) 22 июля 2004 г. и достигал максимального значения около 15 нТл около 18 UT и оставался высоким до 06 UT 23 июля 2004 г. В то же время над станцией MCM4 развивались сильные флуктуации ПЭС. Следующий период отрицательных Б з
состоялась 25 июля 2004 г. и продолжалась более 15 часов. На этот раз интенсивность колебаний также резко увеличилась над станцией МСМ4. Аналогичная ситуация наблюдалась 27 июля 2004 г., когда B z
достиг экстремального значения более 20 нТл. С другой стороны, на северной станции РЕСО этот эффект был менее выражен. Такое возникновение флуктуаций ПЭС может оказаться связанным с другими эффектами. Станция МСМ4 расположена ближе к географическому полюсу, чем РЕСО. С учетом наклонения орбит GPS спутники на станции МСМ4 обычно наблюдаются при меньших углах места, чем на станции РЕСО.
Для снижения этого фактора использовались спутники с углами места более 20°. На рис. 3 видно, что разница в углах места спутников между этими станциями несущественна.
Рис. 3.
Высота спутников GPS над MCM4 и RESO на 12-часовом интервале.
Увеличить
Различия флуктуаций ПЭС на сопряженных точках могут быть вызваны также расположением станций в пределах высокоширотных геофизических структур (касп, полярная шапка). Станция РЕСО расположена на более высокой геомагнитной широте, чем станция МСМ4, поэтому во время возмущений РЕСО может находиться в области каспа, а МСМ4 в полярной шапке. Расположение этих структур различно и зависит от геомагнитных условий. Вероятно, различие в частоте колебаний ПЭС в обоих полушариях имеет сезонный эффект.
4.2 Авроральные станции
На рис. 4 показано возникновение флуктуаций над станциями DAV1 и NYAL, расположенными вблизи полярного края аврорального овала. Поведение флуктуации на обеих станциях довольно похоже.
Колебания ПЭС наблюдались даже в спокойный период (как на полярных станциях). В наиболее возмущенный день интенсивность колебаний возрастала и оставалась неизменной в течение всего дня. Развитие флуктуаций ПЭС над авроральными станциями также контролируется поведением Б з
, а колебания были максимальными при B z
был отрицательным. В то же время на станции NYAL колебания ПЭС были очень хорошо выражены, когда B z
резко изменил свой знак. Во время возмущений флуктуационная активность на южной станции DAV1 была значительно выше, чем на NYAL.
Рис. 4.
Развитие флуктуаций ПЭС на станциях, расположенных вблизи полярного края аврорального овала и ММП Б з
вариации за период 21–28 июля 2004 г.
Увеличенное изображение
На рис. 5 представлены флуктуации ПЭС над магнитосопряженными станциями MAC1, FAIR и WHIT, которые в спокойных геомагнитных условиях расположены у экваториальной стенки аврорального овала .
Ежедневное развитие флуктуаций ПЭС на этих станциях имеет некоторое сходство. В тревожные дни, когда B z
905:31 был отрицательным, преобладали сильные колебания. Интересно, что в течение 24 июля 2004 г. в то время как B z
-компонента менялась около нуля, на станции FAIR зарегистрированы умеренные колебания ПЭС. Флуктуационная активность более отчетливо была выражена и на полярных станциях Южного полушария. Разница в возникновении флуктуаций ПЭС в обоих полушариях имеет сезонный эффект.
Рис. 5.
Развитие флуктуаций ПЭС на станциях, расположенных вблизи экваториальной кромки аврорального овала и ММП Б з
вариация за период 21–28 июля 2004 г. Пробелы в данных вызваны отсутствием наблюдений.
Увеличить
4.3 Субавроральные станции
На субавроральных станциях KERG и JOEN (рис.
6) флуктуации наблюдались в течение большей части возмущенных дней, когда B z
был отрицательным. Поведение флуктуаций ПЭС в обоих полушариях было очень сходным. Интересно, что при сохранении возмущенных условий (Σ K p 30–35) на субавроральных станциях флуктуационная активность ПЭС была низкой. Существует высокая корреляция между появлением флуктуаций ПЭС и вариациями индекса D st . Колебания ПЭС происходили при резком снижении индекса D st . Анализ показывает, что при развитии флуктуаций в субавроральной ионосфере ионосферный провал перемещался в более низкие широты 50–55° с.ш. Известно, что вблизи стенок желоба, где присутствуют сильные градиенты, могут наблюдаться разномасштабные неровности. Они обусловлены возрастающей флуктуационной активностью ПЭС.
Рис. 6.
Развитие флуктуаций ПЭС на субавроральных станциях и ММП B z
в течение 21–28 июля 2004 г.
Увеличенное изображение
5. Развитие флуктуаций ПЭС во время ноябрьского шторма 2004 г.
Ноябрьский шторм 2004 г. фазы (см. рис. 1). На рис. 7 показано развитие бури во флуктуациях ПЭС (ROT) на тех же сопряженных станциях, что и для июльской бури 2004 г. В отличие от июльских бурь различия между северной (РЕСО) и южной (МСМ4) полярными станциями менее выражены. Развитие флуктуаций ПЭС на обеих станциях началось после 18 UT, когда Bz резко возросла до +30 нТл на короткий период, а затем резко упала до -45 нТл. Интенсивность колебаний зимой (на РЕСО) в этот период была несколько сильнее, чем летом (на МСМ4). Напротив, после 18 UT 7 ноября, когда Б з
также резко достигал +35 нТл и оставался на этом уровне около 1,5 часов, на МСМ4 (в летней ионосфере) происходили сильные флуктуации ПЭС. Очень интересно, что в зимней ионосфере 9 ноября 2004 г. наблюдались сильные флуктуации ПЭС на всем протяжении. В это время суббуревая активность была развита и Σ K p достигло 52°.
Рис. 7.
Развитие флуктуаций ПЭС на полярных станциях и ММП Б з
вариации в период 5–12 ноября 2004 г.
Увеличенное изображение
На высокоширотной авроральной станции NYAL (рис. 8) в зимней ионосфере сильные флуктуации наблюдались в период бури, максимальное влияние на 7 ноября (− K p = 32−) и 9 ноября (Σ K p = 52°), во время основных фаз двух бурь. Следует отметить, что в то же время сильные флуктуации были обнаружены при Б з
был как отрицательным, так и положительным. В летней ионосфере на ст. DAV1 интенсивность флуктуаций ПЭС (см. рис. 10) на ст. DAV1 была слабее, чем зимой (ст. NYAL).
Рис. 8.
Развитие флуктуаций ПЭС на станциях, расположенных вблизи полярного края аврорального овала и ММП B z
вариация за период с 5 по 12 ноября 2004 г.
Пробелы в данных вызваны отсутствием наблюдений.
Увеличить
Рис. 9.
Развитие флуктуаций ПЭС на субавроральных станциях и ММП B z
вариации за период 5–12 ноября 2004 г.
Увеличенное изображение
Рис. 10.
Положение флуктуаций ПЭС, полученных по GPS-измерениям в локальном геомагнитном времени для июльских и ноябрьских бурь 2004 г. Интенсивность колебаний обозначена следующими символами: 0,5–1,0 TECU/мин — белый, 1,5–2,0 TECU/мин — черный.
Увеличить
Анализ бури показывает, что на субавроральных сопряженных станциях JOEN и KERG (рис. 9) колебания ПЭС имели место 7–8 и 9–10 ноября, и появление этих колебаний было сходным. Однако 8 ноября колебания на северной станции JOEN были более выражены, чем на южной станции KERG. Наиболее сильные флуктуации наблюдались, когда Bz был максимальным отрицательным или положительным.
6. Временное и пространственное возникновение флуктуаций ПЭС
Флуктуации ПЭС, а также фазовые флуктуации обусловлены наличием средне- и мелкомасштабных неоднородностей в ионосфере. Для оценки флуктуаций ПЭС использовались двухчастотные фазовые измерения с интервалом 30 с. Параметр ROT с интервалом в 1 минуту использовался для оценки фазовых флуктуаций. В качестве меры ионосферной активности также использовался ROTI. ROTI оценивали с 10-минутным интервалом.
Аналогично результатам, представленным выше, пространственное и временное возникновение аномалий может быть графически представлено в системе координат местного магнитного времени (MLT) и скорректированной геомагнитной широты (CGL). В качестве примера на рис. 10 и 11 показано положение флуктуаций ПЭС, полученных по GPS-измерениям в GLT и CGL на разных сопряженных станциях в спокойные (21 июля и 6 ноября 2004 г.) и возмущенные (27 июля и 8 ноября 2004 г.) дни для рассматриваемых событий. Интенсивность колебаний указывается разными символами.
Рис. 11.
Карты возникновения флуктуаций ПЭС (ROTI) в зависимости от широты MLT и CGM демонстрируют динамику овала неоднородности для спокойных и возмущенных геомагнитных условий.
Увеличить
Видно, что в спокойные дни на полярных станциях (MCM4/RESO) весь день наблюдались слабые и умеренные колебания ПЭС. Станция МСМ4 зондировала ионосферу, охватывающую широты в диапазоне <80°, а станция РЕСО >80°, так как магнитная широта станции РЕСО выше, чем у станции МСМ4. В возмущенные дни интенсивность колебаний ПЭС существенно возрастала. Максимальная интенсивность происходила во времени, пока Б з
компонент МВФ был сильным. На рис. 10 видно, что зимой интенсивность колебаний ПЭС была выше, чем летом.
В высокоширотной авроральной ионосфере над станциями DAV1/NYAL интенсивность колебаний была ниже, чем над полярными станциями. На этих станциях интенсивность флуктуаций возрастала во время возмущений, как и в полярной ионосфере.
Также наблюдался сезонный эффект, интенсивность колебаний зимой была выше, чем летом. В спокойных геомагнитных условиях на субавроральных станциях KERG/JOEN интенсивность флуктуаций ПЭС была очень низкой (менее 0,01 TECU/мин). Этот эффект хорошо виден на рисунках. Однако в возмущенные дни интенсивность флуктуаций ПЭС существенно возрастала. Максимальный эффект имел место, когда Б з
Компонент имел высокие значения. Сезонный эффект был аналогичен полярному сиянию в ионосфере.
7. Овал неоднородностей
Для получения комплексной картины пространственного распределения ионосферных неоднородностей в высокоширотной ионосфере необходимы данные GPS, охватывающие субавроральную, авроральную и полярную ионосферу. За последние годы увеличилось количество высокоширотных станций GPS. Сеть станций GPS в Гренландии расположена в широтном диапазоне 87–63° CGL, а расстояния между станциями <0,5°. Более 40 станций Гренландии были использованы для формирования изображения широтной структуры флуктуаций ПЭС над северным полушарием.
Для определения субавроральной ионосферы были добавлены GPS-наблюдения с низкоширотных станций вблизи Гренландии. Для всех проходов спутника над отдельными станциями рассчитан индекс интенсивности флуктуаций ПЭС (ROTI) с 10-минутным интервалом в скорректированных геомагнитных координатах подионосферных точек, а также MLT. Используя данные более 60 станций GPS, были сформированы ежедневные изображения овальной неоднородности в зависимости от MLT и CGL.
На рис. 11 представлена пространственно-временная структура и интенсивность ионосферных неоднородностей для спокойных и двух возмущенных дней 13 и 20 ноября 2007 г. На графиках (натуральный логарифм) индекса ROTI, полученного по GPS-наблюдениям всех GPS станций, упомянутых выше, за 24-часовой период в зависимости от CGL и GLT. Для всех станций время является геомагнитным местным временем.
В тихие дни ( K p ≈ 0) отчетливо виден овал неправильности, похожий на овал полярных сияний. Экваториальная кромка овала находится на более низких широтах в местную магнитную полночь, чем в полдень (около 10°).
Возникновение неоднородностей сильно зависело от геомагнитной активности. Даже во время умеренных волнений 13 ноября (максимум K p ≈ 03) овал неоднородности резко расширился и сместился к экватору относительно спокойного дня. Когда индекс K p достиг значения около 5, неоднородности наблюдались практически над всей высокоширотной (>60 градусов) ионосферой.
8. Заключение
GPS-измерения северного и южного полушарий использовались для изучения штормового развития флуктуаций ПЭС в сопряженных областях полярной, авроральной и субавроральной ионосферы. Во время геомагнитных бурь интенсивность неоднородностей существенно увеличивается, а их расположение расширяется к экватору. Это подтверждает выводы, полученные недавно Spogli et al. (2009 г.). Максимальная активность колебаний ПЭС имела место, когда IMF B z
Компонент был отрицательным. Повышение флуктуационной активности ПЭС можно наблюдать и при высоких положительных B z
значение.
Развитие флуктуаций ПЭС, вызванных ионосферными неоднородностями, в грозовое время контролировалось по UT. На полярных станциях колебания ПЭС более выражены в зимнем полушарии. Над авроральными станциями разница в проявлении флуктуаций ПЭС была менее выражена. Во время бурь в субавроральной ионосфере (широты ниже 55 CGL) можно наблюдать сильные флуктуации ПЭС. В этой области также наблюдается сезонный эффект.
Пространственное распределение флуктуаций ПЭС образует овал неоднородности. Показано, что метод GPS может быть эффективно использован для зондирования овала неоднородностей высокоширотной ионосферы. Динамика овала неоднородности контролируется геомагнитной активностью. Во время бурь интенсивность неровностей существенно возрастает, овал расширяется к экватору.
Ссылки
Ааронс, Дж., Флуктуации фазы системы глобального позиционирования на авроральных широтах, Ж. Геофиз. Рез. , 102 (A8), 17219–17231, 1997.
Артикул
Google ученый
Форте, Б. и С. Радичелла, Геометрический контроль индексов мерцаний: что происходит для спутников GPS, Radio Sci. , 39 , RS5014, doi:10.1029/2002RS002852, 2004.
Статья
Google ученый
Яковски Н., Станков С. М. и Клэн Д., Оперативная служба космической погоды для точного позиционирования GNSS, Энн. Геофиз. , 23 , 3071–3079, 2005.
Артикул
Google ученый
Кранковский А., Шагимуратов И., Баран Л., Ефишов И. Изучение флуктуаций ПЭС в антарктической ионосфере во время шторма с использованием GPS-наблюдений, Acta Geophys. пол. , 53 (2), 205–218, 2005.
Google ученый
Педерсен, Т. Р., Б. Г. Фейер, Р. А. Доу и Э. Дж. Вебер, Радиолокационный метод некогерентного рассеяния для определения двумерной горизонтальной структуры ионизации в участках области F полярной шапки, Ж.
Геофиз. Рез. , 105 (A5), 10637–10655, 2000.Артикул
Google ученый
Пи, X., А. Дж. Мануччи, У. Дж. Линдквистер и К. М. Хо, Мониторинг глобальных ионосферных неоднородностей с использованием всемирной сети GPS, Geophys. Рез. лат. , 24 , 2283–2286, 1997.
Артикул
Google ученый
Рама Рао, П. В. С., С. Гопи, Кришна, Дж. Вара Прасад, С. Н. В. С. Прасад, Д. С. В. В. Д. Прасад и К. Ниранджан, Влияние геомагнитной бури на навигацию на основе GPS, Энн. Геофиз. , 27 , 2101–2110, 2009.
Артикул
Google ученый
Роджер, А.С. и Т.Дж. Розенберг, Риометр и радиолокационные сигнатуры полярных пятен, Radio Sci. , 34 (2), 501–508, 1999.
Статья
Google ученый
Шагимуратов И.
И., Ефишов И.И., Попов Н.Ю. Тепеницына, Сходства и различия возникновения грозовых временных флуктуаций фаз GPS в северном и южном полушариях, в Proceinge EUCap , 2009.Spogli, L., L. Alfonsi, G. De Franceschi, V. Romano, M.H.O. Aquino, and A. Dodson, Климатология ионосферных мерцаний GPS в высоких и средних широтах Европы. , Энн. Геофиз. , 27 , 3429–3437, 2009.
Артикул
Google ученый
Станков С.М. и Н. Яковски, Влияние ионосферы на целостность эталонной сети GNSS, J. Atmos. Соль.-Терр. физ. , 69 , 485–499, 2007.
Статья
Google ученый
Ваннингер, Л., Мониторинг ионосферных возмущений с использованием сети IGS, в материалах семинара IGS , специальные темы и новое направление , Потсдам, 1995.
Вебер, Э. , R. C. Livingston, J. D. Winningham, and B. W. Reinisch, F-слоевые пятна ионизации в полярной шапке, J.
Geophys. Рез. , 89 , 1683–1694, 1984.Артикул
Google ученый
Weber, EJ, JA Klobuchar, J. Buchau, HC Carlson Jr., RC Livingston, O. de la Beaujardiere, M. McReady, O.J. Bishop, Патчи F-слоя полярной шапки: структура и динамика, J. Геофиз. Рез. , 91 , 12121, 1986.
Артикул
Google ученый
Велгош, П., И. Кашани, и Д. А. Грейнер-Бжезинска, Анализ сети дальнего действия RTK во время сильного ионосферного шторма, Дж. Геод. , 79 (9), 524–531, 2005.
Статья
Google ученый
Геофиз. Рез. , 105 (A5), 10637–10655, 2000.
И., Ефишов И.И., Попов Н.Ю. Тепеницына, Сходства и различия возникновения грозовых временных флуктуаций фаз GPS в северном и южном полушариях, в Proceinge EUCap , 2009.
Geophys. Рез. , 89 , 1683–1694, 1984.Загрузить ссылки
Благодарности
Мы хотели бы поблагодарить Международную службу GNSS (IGS) за предоставление данных GPS.
Сведения об авторе
Авторы и организации
Западное отделение ИЗМИРАН, Калининград, Россия
Шагимуратов И.
И., Ефишов И.Ю. Черняк и И. ЗахаренковаИсследовательская лаборатория геодинамики, Университет Уэрки и Мазьюри, Олштин, Польша
А. Кранковски, П. Вильгош и I. Zakharenkova
И., Ефишов И.Ю. Черняк и И. Захаренкова. для этого автора в
PubMed Google Scholar
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Академия
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Автор, ответственный за корреспонденцию
А.