Исследование вариаций параметров солнечного ветра перед началом магнитных бурь

• Автор: Хабарова, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 215 с. : ил.

Список сокращений и условных обозначений

ГМП - геомагнитное поле (магнитное поле Земли)

МГД -магнитогидродинамический ММП - межпланетное магнитное поле КНЧ -колебания крайне низких частот СВ-солнечный ветер ЭМП - электромагнитное поле
CIRs — области взаимодействия разноскоростных потоков солнечного ветра СМЕ - выброс корональной массы (coronal mass ejection)

SSC - внезапное начало магнитных бурь (sudden storm commencement)

MCs - магнитные облака (magnetic clouds); потоки солнечного ветра, являющиеся следствием СМЕ

г - коэффициент корреляции двух рядов

Т2- момент детектирования скачка динамического давления солнечного ветра по данным космического аппарата Wind „ еВ

Qa гирочасгота электронов или ионов;

4jte2Na
--------- - плазменная частота;

N - число частиц;
a = i,e (индекс, относящийся к электронам или ионам)
Оглавление
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ
ВВЕДЕНИЕ
1. МАГНИТНЫЕ БУРИ - ЧТО ИХ ВЫЗЫВАЕТ? ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗА МАГНИТНЫХ БУРЬ
2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДАННЫЕ
3. АНАЛИЗ ГЕОФФЕКТИВНОСТИ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА
3.1 КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЧАЛА МАГНИТНОЙ БУРИ ПО ГРАДИЕНТУ
ИНДЕКСОВ БУМ-Н И АБУМ-Н
3.3 Примеры реакции магнитосферы на скачок плотности солнечного ветра при положительном направлении вертикальной компоненты ММП
3.4 АНАЛИЗ ГИСТОГРАММ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА .
4. АНАЛИЗ ВАРИАЦИЙ ПЛОТНОСТИ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА, ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ НАЧАЛУ МАГНИТНЫХ БУРЬ
4.1 РОСТ ПЛОТНОСТИ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА, НАБЛЮДАЕМЫЙ ЗА НЕСКОЛЬКО ДНЕЙ ДО НАЧАЛА МАГНИТНЫХ БУРЬ
4.2 АНАЛИЗ ОСЦИЛЛЯТОРНОГО РЕЖИМА ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА ПЕРЕД МАГНИТНЫМИ БУРЯМИ
4.3 ПРИЛОЖЕНИЕ ОБНАРУЖЕННЫХ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ В ПЛОТНОСТИ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ МАГНИТНЫХ БУРЬ
5. ВОЗМОЖНАЯ ПРИРОДА НИЗКОЧАСТОТНЫХ ОСЦИЛЛЯЦИЙ -ПРЕДВЕСТНИКОВ МАГНИТНЫХ БУРЬ В ПЛАЗМЕ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА НА ОРБИТЕ ЗЕМЛИ И В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТАХ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
6. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА И ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ ПОМОЩИ МОДИФИЦИРОВАННОГО КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Диссертация содержит результаты исследований связи динамических процессов в солнечном ветре и геомагнитном поле перед началом магнитных бурь. Проведены вэйвлет-анализ и статистическая обработка данных космического аппарата Wind и геомагнитных обсерваторий ИЗМИРАН, Sodankyla, Brorfield, а также индексов геомагнитной активности SYM-H и ASYM-
Н. Использованы данные с одноминутным разрешением за годы минимума (1995г.) и максимума солнечной активности (2000г). Обсуждаются вопросы геоэффективности параметров солнечного ветра; оптимального выделения магнитных бурь программным способом; наличия характерных изменений плотности солнечного ветра, предшествующих началу магнитных бурь и их использования для прогноза магнитных бурь.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования
- Исследование причин генерации и особенностей развития магнитных бурь, а также их прогнозирование - ключевые направления солнечно-земной физики. В качестве основных неблагоприятных для человечества последствий возмущенной геомагнитной обстановки традиционно рассматриваются: ухудшение коротковолновой радиосвязи, наводки в линиях электропередач, отрицательное воздействие на спутники (их поверхностная ионизация, выход из строя солнечных батарей и т.п.) [1-3]. В последние десятилетия активно изучается биологический эффект изменений космической погоды и магнитных бурь - их влияние на функциональное состояние живых организмов [4-6].
- В связи с этим важно знать:
- Какие физические процессы в космической плазме провоцируют начало магнитных бурь и обуславливают их развитие?
- Что происходит в космическом пространстве до начала магнитных бурь?
- Существуют ли особенности изменения параметров солнечного ветра, указывающие на приближение геоэффективных потоков, и можно ли использовать эти особенности для последующего прогноза магнитных бурь?
Многие исследователи считают (см, например, [7-10]), что фактором, оказывающим большое влияние на магнитосферные процессы и даже
ІАЄА, соответственно происходит сдвиг характеристик: значения 6 или 7 считаются сильной бурей, а 8 и 9 - очень сильной.
Из вышесказанного можно было бы сделать вывод, что начала и интенсивность магнитных бурь определяются однозначно и заносятся в общедоступные каталоги. Однако это не так, имеются некоторые сложности :
Во-первых, в каталоги ІАЄА не заносятся магнитные бури без внезапного начала, когда первичный скачок Н-компоненты или растянут во времени, или недостаточен по интенсивности, чтобы его можно было классифицировать как «внезапный импульс». Между тем, магнитные бури без внезапного начала могут иметь интенсивность большую, чем бури с ББС, и ничем не отличаться по остальным морфологическим признакам от «признанных» бурь с внезапным началом. Ниже, например, будет показано, что в 1995г - году минимума солнечной активности наиболее интенсивными были магнитные бури без внезапного начала.
Во-вторых, магнитная буря - сложный процесс, протекающий неодинаково в мировом масштабе, что неизбежно ведет к несоответствию друг другу популярных индексов геомагнитной активности. Ниже будет продемонстрировано, насколько противоречат друг другу описанные выше Кр и Двг индексы, характеризуя одну и ту же бурю.
В-третьих, в реальной ситуации границы между типами геомагнитной обстановки являются смазанными. Особенно проблематичным является отделение магнитной бури от квази-осцилляторного возмущения при значениях Кр-индекса 3, 4 или -30>Д51>-50нТл.
В таблице 4 представлены данные по 67-ми возмущениям 1995 года, которые можно классифицировать как магнитные бури (16- с внезапным началом (БЗС), 51 - без внезапного начала). В 2000 году их было 70 (29 - с внезапным началом, 41 - без внезапного начала) - таблица 5. Для выделения начал и длительности магнитных бурь использованы комплексные методы: даты и время начал бурь с ЗБС взяты из бюллетеня ІАОА