Institute of Solar-Terrestrial Physics RAS SB

         Institute of Solar-Terrestrial Physics
         Russian Academy of Sciences,
         Siberian Branch, Irkutsk

Department 5.00 | Laboratories | Observation | Russian

п║п╬п╢п╣я─п╤п╟п╫п╦п╣

п·я│п╫п╬п╡п╫я▀п╣ я├п╣п╩п╦ п©я─п╬п╣п╨я┌п╟

п▓п╟п╤п╫п╣п╧я┬п╦п╣ я─п╣п╥я┐п╩я▄я┌п╟я┌я▀ п©я─п╬п╣п╨я┌п╟

п║п©п╦я│п╬п╨ п©я┐п╠п╩п╦п╨п╟я├п╦п╧

п░п╫п╫п╬я┌п╟я├п╦п╦ п╬я│п╫п╬п╡п╫я▀я┘ я─п╟п╠п╬я┌

п·я│п╫п╬п╡п╫я▀п╣ я─п╣п╥я┐п╩я▄я┌п╟я┌я▀ п©я─п╬п╣п╨я┌п╟ (п╫п╟я┐я┤п╫п╬-п©п╬п©я┐п╩я▐я─п╫п╬п╣ п╦п╥п╩п╬п╤п╣п╫п╦п╣)

п═я┐п╨п╬п╡п╬п╢п╦я┌п╣п╩я▄:
п╢п╬п╨я┌п╬я─ я└п╦п╥.-п╪п╟я┌. п╫п╟я┐п╨
п░.п║. п÷п╬я┌п╟п©п╬п╡

Основные результаты Проекта

В ходе выполнения Проекта проводились многоплановые исследования волновых и турбулентных процессов в околоземной плазме. Основной идеей, объединяющей эти исследования, являлась идея об ультранизкочастотном (УНЧ) волновом канале, связывающем Солнце и Землю. В качестве главного элемента такого канала выступает волновая турбулентность, зарождающаяся в атмосфере Солнца и распространяющаяся в солнечном ветре. Достигая орбиты Земли, волны могут проникать в магнитосферу, заполняя имеющиеся там резонаторы и взаимодействуя с захваченными в геомагнитном поле частицами, оказывая влияние на ионосферу и т.д. На земной поверхности они наблюдаются в виде геомагнитных пульсаций. Идеи о наличии УНЧ-канала высказывались неоднократно, но доказательств его существования было немного. Авторы Проекта целенаправленно занимались этой проблемой, собирая прямые и косвенные аргументы в пользу высказанной гипотезы. Так, например, в 2012 году нами были представлены свидетельства о переносе за 60 часов колебаний, наблюдавшихся с помощью телескопа на Солнце, на земную орбиту, где они были измерены магнитометром на борту космического аппарата.

Завершенный Проект дал новые и важные доказательства существования волнового канала между атмосферой Солнца и магнитно-ионосферной системой Земли. Одним из них является обнаруженная связь между солнечными колебаниями и частотной модуляцией так называемой серпентинной эмиссии, открытой еще в конце прошлого столетия Б.В. Довбней и А.В. Гульельми в южной полярной шапке. Частота этого излучения волнообразно менялась в диапазоне от 0.05 до 5 Гц. Авторы предположили его космическое происхождение, полагая, что вариации частоты объясняются изменением доплеровского сдвига при колебаниях силовых линий межпланетного магнитного поля (ММП), вдоль которых в солнечном ветре распространялись волны, прежде чем попасть на землю. Но чем вызваны колебания направления ММП? Основным их источником являются альвеновские волны, распространяющиеся в плазме солнечного ветра от Солнца. Именно они, в отличие от других типов волн, с одной стороны, слабо затухают, а с другой, изгибают силовые линии, не меняя существенно напряженности поля. Эта гипотеза была проработана нами теоретически; разработана модель, описывающая глубокую частотную модуляцию мелкомасштабных излучений под воздействием крупномасштабных альвеновских волн. Чтобы проверить гипотезу, мы построили спектры наиболее типичных вариаций частоты серпентинной эмиссии и обнаружили, что в большинстве случаев период колебаний частоты близок к 5 минутам. что является также основным периодом солнечных колебаний, регистрируемых на Солнце; этот же период характерен для волн, наблюдаемых в солнечном ветре. Но этого мало. Мы детально изучили по имеющимся динамическим спектрам периоды модуляции серпентинной эмиссии, составив список периодов, которые тоже наблюдаются, хотя и реже, чем 5-минутный. Это 3, 7, 12, 15-16, 30, 40 и 60 минут. Когда мы сравнили список с периодами, упоминаемыми в литературе по измерениям солнечных колебаний, оказалось, что все эти периоды наблюдаются и на Солнце.

Другим примером модуляции, на этот раз амплитудной, магнитосферных колебаний солнечными служит эффект замирания дневных геомагнитных пульсаций Рс3 (10-45 с) в периоды необычной ориентации силовых линий ММП, когда они становятся перпендикулярными линии Солнце-Земля. Эффект был обнаружен около полувека назад В.А. Троицкой и О.В. Большаковой. Причиной замирания служит нарушение условий генерации колебаний перед фронтом околоземной ударной волны, а именно, исчезновение потока отраженных от фронта ионов, за счет энергии которых и возбуждаются колебания, проникающие затем в магнитосферу и наблюдаемые на земле в виде Рс3. Мы рассмотрели детально процессы, происходящие во время таких замираний. Оказалось, что чаще всего отклонение силовых линий ММП, приводящее к замиранию колебаний, вызвано приходом крупномасштабных альвеновских волн с периодом более получаса в неподвижной относительно магнитосферы системе координат. Таким образом, можно сказать, что эффект замираний является частным случаем модуляции УНЧ-колебаний волнами солнечного происхождения - так же, как в предыдущем случае, альвеновскими, но намного более длиннопериодными. Нами были обнаружены и другие свидетельства воздействия изменений направления ММП на режим УНЧ-колебаний в магнитосфере. Так, статистический анализ показал, что целый ряд типов геомагнитных пульсаций (иррегулярные магнитные колебания в полярной шапке, дискретные сигналы с наклонным спектром, излучения ионосферного резонатора) наблюдаются чаще в северном (южном) полушарии, или их амплитуда там выше, когда наклон силовых линий ММП в вертикальной плоскости благоприятствует проникновению колебаний из солнечного ветра в магнитосферу через северный (южный) клефт ? щель в границе магнитосферы, проецирующаяся в полярную шапку. Этот факт также можно считать косвенным свидетельством наличия УНЧ-волнового канала солнечно-земных связей.

Представление о волновом канале Солнце-Земля имеет и прикладное значение. Оно позволило нам в рамках Проекта предложить два диагностических метода, основанных на наблюдениях геомагнитных пульсаций. Это способ кратковременной диагностики потоков релятивистских электронов на геостационарной орбите, нарушающих работу спутников, и метод оценки критической частоты ионосферы - основного параметра для прогнозирования радиосвязи.