Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 103582 10.12737/szf-113202504 ДВАДЦАТАЯ ЕЖЕГОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ», 10–14 ФЕВРАЛЯ 2025 Г., ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАН, МОСКВА, РОССИЯ 20TH ANNUAL CONFERENCE “PLASMA PHYSICS IN THE SOLAR SYSTEM”. FEBRUARY 10–14, 2025, SPACE RESEARCH INSTITUTE RAS, MOSCOW, RUSSIA ДВАДЦАТАЯ ЕЖЕГОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ», 10–14 ФЕВРАЛЯ 2025 Г., ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАН, МОСКВА, РОССИЯ Influence of interplanetary parameters on the degree of symmetry of the ring current Влияние межпланетных параметров на показатель степени симметрии кольцевого тока Макаров Георгий Афанасьевич Makarov Georgy Afanasyevich gmakarov@ikfia.sbras.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН Якутск Россия Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy SB RAS Yakutsk Russian Federation 22 09 2025 22 09 2025 11 3 36 41 28 02 2025 13 05 2025 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/103582/view

В работе исследуется влияние межпланетных факторов на степень симметрии магнитосферного кольцевого тока. Рассматриваются геомагнитные индексы SYM-H, ASY-H и межпланетные параметры за период 1981–2015 гг. Показателем степени симметрии кольцевого тока является отношение SYM-H/ASY-H. Анализ проводится по среднегодовым значениям геомагнитных и межпланетных параметров. Такой подход позволяет выделить крупномасштабные закономерности. Была рассмотрена связь показателя степени симметрии кольцевого тока и индексов SYM-H и ASY-H с величиной В межпланетного магнитного поля (ММП), северо-южной компонентой Bn ММП и скоростью V солнечного ветра. Был сделан вывод, что свойства магнитосферных кольцевых токов отражаются этими индексами более адекватно при учете смещений их значений, чем без учета смещений. Получено, что при учете смещения значений ASY-H симметричный кольцевой ток примерно в два раза превалирует над асимметричным для средних условий в солнечном ветре: V<550 км/с, B<10 нТл, ǀBnǀ<2 нТл. При спокойном состоянии солнечного ветра (V<450 км/с, B<5.5 нТл, ǀBnǀ<0.7 нТл) показатель степени симметрии кольцевого тока увеличивается. Установлено, что при увеличении абсолютных значений межпланетных параметров V, B, Bn индекс симметричного кольцевого тока SYM-H растет сильнее, чем индекс асимметричного кольцевого тока ASY-H.

The paper studies the influence of interplanetary factors on the degree of symmetry of the magnetospheric ring current. The geomagnetic indices SYM-H, ASY-H, and interplanetary parameters for the period 1981–2015 are considered. The indicator of the degree of symmetry of the ring current is the ratio SYM-H/ASY-H. Analysis is based on annual averages of geomagnetic and interplanetary parameters. This approach allows us to identify large-scale patterns. The relationships are examined of the degree of symmetry of the ring current and the indices SYM-H and ASY-H with the value B of the interplanetary magnetic field (IMF), the IMF north-south component Bn, and the solar wind velocity V. It is concluded that properties of magnetospheric ring currents are described by these indices more adequately when offsets in their values are taken into account than without regard for them. It is found that when offsets in ASY-H are considered the symmetric ring current prevails approximately twice over the asymmetric one for average conditions in the solar wind: V<550 km/s, B<10 nT, ǀBnǀ<2 nT. Under quiet solar wind conditions (V<450 km/s, B<5.5 nT, ǀBnǀ<0.7 nT), the degree of symmetry of the ring current increases. It is established that with intensification of interplanetary parameters (V, B, ǀBnǀ) the symmetric ring current index SYM-H grows more strongly than the asymmetric ring current index ASY-H.

 геомагнитные индексы SYM-H и ASY-H магнитосферный кольцевой ток межпланетные параметры geomagnetic indices SYM-H and ASY-H magnetospheric ring current interplanetary parameters. Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания (номер госрегистрации № 122011700182-1) The work was financially supported by the Government assignment (State Registration Number 122011700182-1)

Бархатов Н.А., Левитин А.Е., Церковнюк О.М. Анализ связи индексов, характеризующих симметричный SYM и асимметричный ASY кольцевой ток, с индексами активности авроральных электроструй AE (AU, AL). Геомагнетизм и аэрономия. 2008, т. 48, № 4, с. 520–525. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Kalegaev V.V., Feldstein Y.I., Grafe A. Magnetic storms and magnetotail currents. J. Geophys. Res. 1996, vol. 101, no. A4, pp. 7737–7747. DOI: 10.1029/95JA03509. Бахмина К.Ю., Калегаев В.В. Моделирование эффекта частичного кольцевого тока в возмущенной магнитосфере. Геомагнетизм и аэрономия. 2008, т. 48, № 6, с. 770–779. Bakhmina K.Yu., Kalegaev V.V. Modeling the partial ring current effect in a disturbed magnetosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2008, vol. 48, no. 6, pp. 713–718. Бороев Р.Н., Васильев М.С. Связь ASY-H с параметрами межпланетной среды и авроральной активностью на главных фазах магнитных бурь во время CIR и ICME событий. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 1, с. 43–50. DOI: 10.12737/szf-61202004 / Boroyev R.N., Vasiliev M.S. Relationship of the ASY-H index with interplanetary medium parameters and auroral activity in magnetic storm main phases during CIR and ICME events. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, iss. 1, pp. 35–40. DOI: 10.12737/stp-61202004. Barkhatov N.A., Levitin A.E., Tserkovnyuk O.M. Relation of the indices characterizing the symmetric (SYM) and asymmetric (ASY) ring currents to the AE (AU, AL) indices of auroral electrojet activity. Geomagnetism and Aeronomy, 2008, vol. 48, no. 4, pp. 499–503. Калегаев В.В., Бахмина К.Ю., Алексеев И.И. и др. Асимметрия кольцевого тока во время магнитной бури. Геомагнетизм и аэрономия. 2008, т. 48, № 6, с. 780–792. Bhaskar A., Vichare G. Forecasting of SYM-H and ASY-H indices for geomagnetic storms of solar cycle 24 including St. Patricks day, 2015 storm using NARX neural network. Journal of Space Weather and Space Climate. 2019, vol. 9, no. A12. DOI: 10.1051/swsc/2019007. Макаров Г.А. Геометрический фактор в сезонных вариациях среднесуточных значений геомагнитного индекса Dst. Солнечно-земная физика. 2020, т. 6, № 4. с. 59–66. DOI: 10.12737/szf-64202008 / Makarov G.A. Geometric factor in seasonal variations of daily average values of the geomagnetic index Dst. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, iss. 4, pp. 50–56. DOI: 10.12737/stp-64202008. Boroyev R.N., Vasiliev M.S. Relationship of the ASY-H index with interplanetary medium parameters and auroral activity in magnetic storm main phases during CIR and ICME events. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, iss. 1, pp. 35–40. DOI: 10.12737/stp-61202004. Макаров Г.А. Смещения значений геомагнитных индексов магнитосферного кольцевого тока. Солнечно-земная физика. 2021, т. 7, № 3, с. 31–38. DOI: 10.12737/szf-73202103 / Makarov G.A. Offset in the geomagnetic indices of the magnetospheric ring current. Sol.-Terr. Phys. 2021, vol. 7, iss. 3, pp. 29–35. DOI: 10.12737/stp-73202103. Haiducek J.D., Welling D.T., Ganushkina N.Y., Morley S.K., Dogacan Su Ozturk. SWMF global magnetosphere simulations of January 2005: Geomagnetic indices and cross-polar cap potential. Space Weather. 2017, vol. 15, pp. 1567–1587. Макаров Г.А. Геомагнитные индексы ASY-H и SYM-H и их связь с межпланетными параметрами. Солнечно-земная физика. 2022, т. 8, № 4, с. 38–45. DOI: 10.12737/szf-84202203 / Makarov G.A. Geomagnetic indices ASY-H and SYM-H and their relation to interplanetary parameters. Sol.-Terr. Phys. 2022, vol. 8, iss. 4, pp. 36–43. DOI: 10.12737/stp-84202203. Hakkinen L.V.T., Pulkkinen T.I., Pirjola R.J., Nevanlinna H., Tanskanen E.I., Turner N.E. Seasonal and diurnal variation of geomagnetic activity: Revised Dst versus external drivers. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, no. A2, p. 1060. DOI: 10.1029/2002JA009428. Макаров Г.А. Крупномасштабные связи геомагнитных индексов SYM-H и ASY-H с северо-южной компонентой ММП и бета-параметром солнечного ветра. Солнечно-земная физика. 2024, т. 10, № 3, с. 97–103. DOI: 10.12737/szf-103202411 / Makarov G.A. Large-scale relationships of the geomagnetic indices SYM-H and ASY-H with the north-south IMF component and the solar wind beta parameter. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 3, pp. 91–96. DOI: 10.12737/stp-103202411. Iyemori T., Araki T., Kamei T., Takeda M. Mid-latitude geomagnetic indices ASY and SYM (Provisional) No. 1: 1989–1990. Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism; Kyoto University, Japan, 1992, 240 r. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Kalegaev V.V., et al. Magnetic storms and magnetotail currents. J. Geophys. Res. 1996, vol. 101, no. A4, pp. 7737–7747. DOI: 10.1029/95JA03509. Iyemori T., Takeda M., Nose M., et al. Mid-latitude geomagnetic indices ASY and SYM for 2009 (Provisional). Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism; Kyoto University, Japan, 2010. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/aeasy/asy.pdf (accessed October 5, 2021). Bhaskar A., Vichare G. Forecasting of SYM-H and ASY-H indices for geomagnetic storms of solar cycle 24 including St. Patricks day, 2015 storm using NARX neural network. Journal of Space Weather and Space Climate. 2019, vol. 9, no. A12. DOI: 10.1051/swsc/2019007. Kalegaev V.V., Bakhmina K.Yu., Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Feldstein Ya.I., Ganushkina N.V. Ring current asymmetry during a magnetic storm.Geomagnetism and Aeronomy. 2008, vol. 48, no. 6, pp. 747–759. Haiducek J.D., Welling D.T., Ganushkina N.Y., et al. SWMF Global Magnetosphere Simulations of January 2005: Geomagnetic indices and cross-polar cap potential. Space Weather. 2017, vol. 15, pp. 1567–1587. Makarov G.A. Geometric factor in seasonal variations of daily average values of the geomagnetic index Dst. Sol.-Terr. Phys. 2020, vol. 6, iss. 4, pp. 50–56. DOI: 10.12737/stp-64202008. Hakkinen L.V.T., Pulkkinen T.I., Pirjola R.J., et al. Seasonal and diurnal variation of geomagnetic activity: Revised Dst versus external drivers. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, no. A2, p. 1060. DOI: 10.1029/2002JA009428. Makarov G.A. Offset in the geomagnetic indices of the magnetospheric ring current. Sol.-Terr. Phys. 2021, vol. 7, iss. 3, pp. 29–35. DOI: 10.12737/stp-73202103. Iyemori T., Araki T., Kamei T., Takeda M. Mid-latitude geomagnetic indices ASY and SYM (Provisional) No. 1: 1989–1990. Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism; Kyoto University, Japan, 1992, 240 р. Makarov G.A. Geomagnetic indices ASY-H and SYM-H and their relation to interplanetary parameters. Sol.-Terr. Phys. 2022, vol. 8, iss. 4, pp. 36–43. DOI: 10.12737/stp-84202203. Iyemori T., Takeda M., Nose M., et al. Mid-latitude geomagnetic indices ASY and SYM for 2009 (Provisional). Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism; Kyoto University, Japan, 2010. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/aeasy/asy.pdf (дата обращения 5 октября 2021 г.). Makarov G.A. Large-scale relationships of the geomagnetic indices SYM-H and ASY-H with the north-south IMF component and the solar wind beta parameter. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 3, pp. 91–96. DOI: 10.12737/stp-103202411. Maltsev Y.P., Arykov A.A., Belova E.G., et al. Magnetic flux redistribution in the storm time magnetosphere. J. Geophys. Res. 1996, vol. 101, no. A4, pp. 7697–7704. Maltsev Y.P., Arykov A.A., Belova E.G., Gvozdevsky B.B., Safargaleev V.V. Magnetic flux redistribution in the storm time magnetosphere. J. Geophys. Res. 1996, vol. 101, no. A4, pp. 7697–7704. Namuun B., Tsegmed B., Li L.Y., Leghari G.M. Differences in the response to CME and CIR drivers of geomagnetic disturbances. Sol.-Terr. Phys. 2023, vol. 9, no. 2, pp. 35–40. DOI: 10.12737/szf92202304 / Namuun B., Tsegmed B., Li L.Y., Leghari G.M. Differences in the response to CME and CIR drivers of geomagnetic disturbances. Sol.-Terr. Phys. 2023, vol. 9, iss. 2, pp. 31–36. DOI: 10.12737/stp-92202304. Namuun B., Tsegmed B., Li L.Y., Leghari G.M. Differences in the response to CME and CIR drivers of geomagnetic disturbances. Sol.-Terr. Phys. 2023, vol. 9, iss. 2, pp. 31–36. DOI: 10.12737/stp-92202304. Shi Y., Zesta E., Lyons L.R., et al. Statistical study of effect of solar wind dynamic pressure enhancements on dawn-to-dusk ring current asymmetry. J. Geophys. Res. 2006, vol. 111, A10216. DOI: 10.1029/2005JA011532. Shi Y., Zesta E., Lyons L.R., Yumoto K., Kitamura K. Statistical study of effect of solar wind dynamic pressure enhancements on dawn-to-dusk ring current asymmetry. J. Geophys. Res. 2006, vol. 111, A10216. DOI: 10.1029/2005JA011532. Singh A.K., Sinha A.K., Pathan B.M., et al. Effect of prompt penetration on the low latitude ASY indices. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013, vol. 94, pp. 34–40. Singh A.K., Sinha A.K., Pathan B.M., Rajaram R., Rawat R. Effect of prompt penetration on the low latitude ASY indices. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013, vol. 94, pp. 34–40. Takalo J., Mursula K. A model for the diurnal universal time variation of the Dst index, J. Geophys. Res. 2001, vol. 106, no. A6, pp. 10905–10914. Takalo J., Mursula K. A model for the diurnal universal time variation of the Dst index, J. Geophys. Res. 2001, vol. 106, no. A6, pp. 10905–10914. 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. 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. Weygand J.M., McPherron R.L. Dependence of ring current asymmetry on storm phase. J. Geophys. Res. 2006, vol. 111, A11221. DOI: 10.1029/2006JA011808. Weygand J.M., McPherron R.L. Dependence of ring current asymmetry on storm phase. J. Geophys. Res. 2006, vol. 111, A11221. DOI: 10.1029/2006JA011808. Zhao M.X., Le G.M., Lu J.Y. Can we estimate the intensities of great geomagnetic storms (ΔSYM-H≤–200 nT) with the Burton equation or the O’Brien and McPherron equation? Astrophys. J. 2022, vol. 928, p. 18. DOI: 10.3847/1538-4357/ac50a8. Zhao M.X., Le G.M., Lu J.Y. Can we estimate the intensities of great geomagnetic storms (ΔSYM-H≤–200 nT) with the Burton equation or the O’Brien and McPherron equation? Astrophys. J. 2022, vol. 928, p. 18. DOI: 10.3847/1538-4357/ac50a8. URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (дата обращения 29 марта 2025 г.). URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (accessed March 29, 2025). URL: http://omniweb.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения 29 марта 2025 г.). URL: http://omniweb.gsfc.nasa.gov/