🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ В СИСТЕМЕ МАГНИТОСФЕРА—ИОНОСФЕРА КОМПРЕССИОННЫХ ДЛИННОПЕРИОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ, ПРОНИКАЮЩИХ ИЗ МЕЖПЛАНЕТНОЙ СРЕДЫ

Обложка
  • Авторы: Моисеев А.В.1, Попов В.И.2, Мишин В.В.3, Пенских Ю.В.3
  • Учреждения:
    1. Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр СО РАН».
    2. Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН
    3. Институт солнечно-земной физики СО РАН
  • Выпуск: Том 11, № 3 (2025)
  • Страницы: 65-76
  • Раздел: Двадцатая ежегодная конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», 10–14 февраля 2025 г., Институт космических исследований РАН
  • URL: https://bakhtiniada.ru/2712-9640/article/view/362426
  • DOI: https://doi.org/10.12737/szf-113202508
  • ID: 362426

Цитировать

Полный текст

Аннотация

По спутниковым и наземным наблюдениям изучены свойства Pi3-пульсаций с периодом ~30 мин в системе магнитосфера—ионосфера. По данным наземных магнитных станций в предполуденном секторе магнитосферы, выявлено распространение пульсаций по азимуту с дневной стороны на ночную со скоростью 3–9 км/с в полосе исправленных геомагнитных широт Фʹ=76°–79°. Вдоль меридиана сигнал распространялся к полюсу со скоростью 0.5–5 км/с. Анализ спектров сигналов на станциях, расположенных вдоль разных меридианов, позволил выявить три максимума: первый, не зависящий от широты на частоте 0.55 мГц, и два широтнозависимых максимума на частотах 0.82 и 0.96 мГц, соответственно на более высокой и более низкой широтах. Первый максимум соответствует УНЧ-волнам, проникающим из солнечного ветра, два других — магнитосферным резонансам. Эквивалентная токовая система (ЭТС) во время регистрации пульсаций была рассчитана двумя способами: методом сферических элементарных токовых систем и с помощью техники инверсии магнитограмм. Анализ ЭТС, полученных обоими методами, показал их удовлетворительное согласие. ЭТС во время пульсаций в дополуденном секторе представляла собой большой вихрь, состоящий из более мелких, которые распространялись в ионосфере вдоль линии раздела море—суша, т. е. преобладало распространение по меридиану к полюсу со скоростями, близкими к скоростям распространения пульсаций. Согласно карте распределения продольных токов в ионосфере, широтный максимум западной электроструи лежит на широтах максимума ЭТС (на юге большого вихря) на границе между областями втекающих и вытекающих продольных токов (области 1 и 2), где наблюдаются резонансы силовых линий. Полученная ЭТС соответствует токовой системе DP2 c преобладающей западной электроструей в дополуденном и ночном секторах. Анализ спутниковых данных показал следующее: в солнечном ветре УНЧ-волны в диапазоне Pi3-пульсаций распространялись со скоростью 186.4 км/с, что значительно ниже скорости движения среды, достигавшей 550 км/c. Такая скорость объясняется тем, что волны распространяются в сторону Солнца и сносятся солнечным ветром к Земле. В магнитосфере пульсации с преобладающей компрессионной компонентой распространяются с ночной стороны на дневную со скоростью 90–110 км/с. По задержкам в наступлении максимумов дифференциальных потоков энергичных электронов были выявлены скорости распространения этих УНЧ-волн 20–40 км/с.
Сделан вывод, что пульсации в данном событии были обусловлены как внешним (колебаниями в солнечном ветре), так и внутренним источниками (магнитосферным резонатором, который мог быть возбужден в том числе и суббурей). При этом динамика тонкой структуры большого вихря (малых вихрей) в магнитосфере в целом совпадает по скорости и направлению распространения с геомагнитными пульсациями.

Об авторах

Алексей Владимирович Моисеев

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр СО РАН».

Email: moiseev@ikfia.ysn.ru
ORCID iD: 0000-0003-1206-8099
кандидат физико-математических наук

Василий Иванович Попов

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН

Email: volts@mail.ru
кандидат физико-математических наук

Владимир Виленович Мишин

Институт солнечно-земной физики СО РАН

Email: vladm@iszf.irk.ru
доктор физико-математических наук

Юрий Владимирович Пенских

Институт солнечно-земной физики СО РАН

Email: penskikh@iszf.irk.ru

Список литературы

  1. Базаржапов А.Д., Матвеев М.И., Мишин В.М. Геомагнитные вариации и бури. Новосибирск: Наука, 1979, 248 с.
  2. Еселевич М.В., Еселевич В.Г. Фрактальная структура гелиосферного плазменного слоя на орбите Земли. Геомагнетизм и аэрономия. 2005, т. 45, № 3, с. 347.
  3. Лунюшкин С.Б., Пенских Ю.В. Диагностика границ аврорального овала на основе техники инверсии магнитограмм. Солнечно-земная физика. 2019, т. 5, № 2, с. 97–113. doi: 10.12737/szf-52201913 / Lunyushkin S.B., Penskikh Y.V. Diagnostics of auroral oval boundaries on the basis of the magnetogram inversion technique. Sol.-Terr. Phys. 2019, vol. 5, no. 2, pp. 97–113. doi: 10.12737/stp-52201913.
  4. Мансуров С.М. Магнитные возмущения. М.: Изд-во АН СССР, 1959, № 1, с. 64–71.
  5. Моисеев А.В., Стародубцев С.А., Мишин В.В. Особенности возбуждения и распространения по азимуту и меридиану длиннопериодных Pi3-колебаний геомагнитного поля 8 декабря 2017 г. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 3, с. 56–72. doi: 10.12737/szf-63202007 / Moiseev A.V., Starodubtsev S.A., Mishin V.V. Features of excitation and azimuthal and meridional propagation of long-period Pi3 oscillations of the geomagnetic field on December 8, 2017. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 3, pp. 56–72. doi: 10.12737/stp-63202007.
  6. Моисеев А.В., Попов В.И., Стародубцев С.А. Сравнительный анализ распространения магнитных вариаций и эквивалентных токовых вихрей геомагнитных Pc5-пульсаций по меридиану и азимуту. Геомагнетизм и аэрономия. 2024а, т. 64, № 4, c. 548–566. doi: 10.31857/S0016794024040093.
  7. Моисеев А.В., Попов В.И., Стародубцев С.А. Исследование особенностей азимутального распространения геомагнитных Pс5-пульсаций и их эквивалентных токовых вихрей по данным наземных и спутниковых наблюдений. Солнечно-земная физика. 2024б, т. 10, №. 3, с. 104–115. doi: 10.12737/szf-103202412 / Moiseev A.V., Popov V.I., Starodubtsev S.A. Investigating azimuthal propagation of Pc5 geomagnetic pulsations and their equivalent current vortices from ground-based and satellite data. Sol.-Terr. Phys. 2024b, vol. 10, no. 3, pp. 104–115. doi: 10.12737/stp-103202412.
  8. Надубович Ю.А. Результаты исследований по международным геофизическим проектам. Полярные сияния. М.: Наука, 1967, № 14, с. 77.
  9. Пархомов В.А., Бородкова Н.Л., Еселевич В.Г. и др. Особенности воздействия диамагнитной структуры солнечного ветра на магнитосферу Земли. Солнечно-земная физика. 2017, т. 3, № 4, с. 47–62. doi: 10.12737/szf-34201705 / Parhomov V.A., Borodkova N.L., Eselevich V.G., et al. Features of the impact of the solar wind diamagnetic structure on Earth’s magnetosphere. Sol.-Terr. Phys. 2017, vol. 3, no. 4, pp. 47–62. doi: 10.12737/stp-34201705.
  10. Пенских Ю.В. Применение метода наибольших вкладов в технике инверсии магнитограмм. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 4, с. 67–76. doi: 10.12737/szf-64202009 / Penskikh Y.V. Applying the method of maximum contributions to the magnetogram inversion technique. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 4, pp. 67–76. doi: 10.12737/stp-64202009.
  11. Пенских Ю.В., Лунюшкин С.Б., Капустин В.Э. Геомагнитный метод автоматической диагностики границ авроральных овалов в двух полушариях Земли. Солнечно-земная физика. 2021, т. 7, № 2, c. 63–76. doi: 10.12737/szf-72202106 / Penskikh Yu.V., Lunushkin S.B., Kapustin V.E. Geomagnetic method for automatic diagnostics of auroral oval boundaries in two hemispheres of Earth. Sol.-Terr. Phys. 2021, vol. 7, no. 2, pp. 57–69. doi: 10.12737/stp-72202106.
  12. Самсонов В.П., Зарецкий Н.С. Азимутальное и географическое распределения авроральных лучей. Геомагнетизм и аэрономия. 1963, т. 3, № 2, с. 246.
  13. Сенько П.К. Береговой эффект в магнитных вариациях. М.: 1959, 61 с.
  14. Шпынев Г.Б., Мишин В.М., Мишин Е.В. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1977, вып. 43, с. 3–13.
  15. Abraham-Shrauner B., Yun S.H. Interplanetary shocks seen by AMES plasma probe on Pioneer 6 and 7. J. Geophys. Res. 1976, vol. 81, pp. 2097–2102.
  16. Akasofu S.I., Kimball D.S. The dynamics of the aurora: I. Instabilities of the aurora. J. Atmos Terr. Phys. 1964, vol. 26, pp. 205–211.
  17. Alimaganbetov M., Streltsov A.V. ULF waves observed during substorms in the solar wind and on the ground. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 181, pp. 10–18.
  18. Baumjohann W., Treumann R.A. Basic Space Plasma Physics. Imperial College Press, London, 1996.
  19. Colburn D.S., Sonett C.P. Discontinuities in the solar wind. Space Sci. Rev. 1966, vol. 5, pp. 439–506. doi: 10.1007/BF00240575.
  20. Gjerloev J.W. The SuperMAG data processing technique. J. Geophys. Res. 2012, vol. 117, no. A09213. doi: 10.1029/2012JA017683.
  21. Glassmeier K.-H., Othmer C., Gramm R., et al. Magnetospheric field-line resonances: A comparative planetology approach. Earth Environment Sci. 1999, vol. 20, pp. 61–109.
  22. Hada T., Kennel C.F. Nonlinear evolution of slow waves in the solar wind. J. Geophys. Res. 1985, vol. 90, p. 531.
  23. Han D.-S., Yang H.-G., Chen Z.-T., et al. Coupling of perturbations in the solar wind density to global Pi3 pulsations: A case study. J. Geophys. Res. 2007, vol. 112, A05217. doi: 10.1029/2006JA011675.
  24. Huang C.-S. Global Pc5 pulsations from the polar cap to the equator: Wave characteristics, phase variations, disturbance current system, and signal transmission. J. Geophys. Res. 2021, vol. 126, e2020JA029093. doi: 10.1029/2020JA029093.
  25. Kepko L., Spence H.E. Observations of discrete, global magnetospheric oscillations directly driven by solar wind density variations. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, p. 1257. doi: 10.1029/2002JA009676.
  26. Leonovich A.S., Mishin V.V., Cao J.B. Penetration of magnetosonic waves into the magnetosphere: Influence of a transition layer. Ann. Geophys. 2003, vol. 21, pp. 1083–1093.
  27. Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications. Space Sci. Rev. 1990, vol. 53, no. 1-2, pp. 83–163. doi: 10.1007/bf00217429.
  28. Parkhomov V.A., Mishin V.V., Borovik L.V. Long-period geomagnetic pulsations caused by the solar wind negative pressure impulse on March 22, 1979 (CDAW-6). Ann. Geophys. 1998, vol. 16, pp. 134–139.
  29. Reeves G.D., Henderson M.G., McLachlan P.S., et al. Radial propagation of substorm injections. Proc. the Third International Conference on Substorms. Eur. Space Agency Spec. Publ. 1996, ESA SP‐389. p. 579.
  30. Saito T. Geomagnetic pulsations. Space Sci. Rev. 1969, vol. 10, iss. 3, pp. 319–412.
  31. Saito T. Long-period irregular magnetic pulsation Pi3. Space Sci. Rev. 1978, vol. 21, pp. 427–467. doi: 10.1007/BF00173068.
  32. Saito T., Matsushita S. Geomagnetic pulsations associated with sudden commencements and sudden impulses. Planetary Space Sci. 1967, vol. 15, pp. 573–587.
  33. Tsyganenko N.A., Sitnov M.I. Modeling the dynamics of the inner magnetosphere during strong geomagnetic storms. J. Geophys. Res. 2005, vol. 110, A03208. doi: 10.1029/2004JA010798.
  34. Vanhamäki H., Juusola L. Introduction to spherical elementary current systems. Ionospheric Multi-Spacecraft Analysis Tools. 2020, vol. 17, pp. 5–33. doi: 10.1007/978-3-030-26732-2_13.
  35. URL: https://supermag.jhuapl.edu/mag/ (дата обращения 7 марта 2024 г.).
  36. URL: http://cdaweb.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения 7 марта 2024 г.).
  37. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-26732-2_2#Sec18 (дата обращения 7 марта 2024 г.).
  38. URL: http://ckprf.ru/ckp/3056 (дата обращения 7 марта 2024 г.).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».