Борок, Россия
Борок, Россия
Москва, Россия
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
По данным антарктической станции Восток исследуется частотная модуляция серпентинной эмиссии (SE). Показано, что обнаруженная ранее 5-минутная модуляция несущей частоты является наиболее характерной и устойчивой в спектре эмиссии. Колебания частоты с таким периодом присутствуют при умеренно-спокойной геомагнитной возмущенности (Kр=0–2) примерно в 70 % от общего времени наблюдения SE. В спектре мощности модуляции SE, полученном после попиксельной оцифровки исходной сонограммы сигнала, отчетливо выделяется пик на периодах, близких к 5 мин. При детальном изучении найдено соответствие спектра эмиссии спектру короткопериодных колебаний Солнца. По результатам проведенного анализа делается вывод, что модуляцию несущей частоты серпентинной эмиссии с периодом 5 мин можно рассматривать как отражение колебаний в фотосфере с тем же периодом, характерным для собственных колебаний Солнца.
серпентинная эмиссия, частотная модуляция, спектр мощности, колебания солнечной фотосферы
ВВЕДЕНИЕ
Серпентинная эмиссия — квазинепрерывные геомагнитные пульсации, которые часами, а иногда и сутками наблюдаются в области полярной шапки в спокойной и умеренной геомагнитной обстановке. Основное свойство этого излучения определяется глубокой модуляцией несущей частоты, изменяющейся на 1–2 октавы в диапазоне частот от 0.01 до 5 Гц. Излучение было обнаружено в 70-е годы прошлого столетия в Антарктиде на ст. Восток [Гульельми, Довбня, 1973, 1974; Guglielmi, Dovbnya, 1974]. Характерные свойства SE позволили предположить, что частотно-модулированные колебания проникают в полярные шапки из межпланетной среды, где они возбуждаются в виде ионно-циклотронных волн в результате неустойчивости плазмы с анизотропным распределением ионов по скоростям [Гульельми, Довбня, 1973, 1974; Guglielmi, Dovbnya, 1974]. В дальнейшем эмиссия была также зарегистрирована на станции «Дэвис» [Morris, Cole, 1987] и в Северном полушарии на арктической станции «Ню-О́лесунн», Шпицберген [Asheim, 1983]. Cвойства SE обсуждались и уточнялись в работах [Гульельми, Довбня, 1973, 1974; Guglielmi, Dovbnya, 1974; Гульельми, 1979; Troitskaya, 1979; Fraser-Smith, 1982; Asheim, 1983; Morris, Cole, 1986, 1987; Guglielmi, Pokhotelov, 1996]. Одна из недавно обнаруженных особенностей серпентинной эмиссии состоит в том, что в спектре SE присутствует устойчивая, длящаяся несколько часов 5-минутная модуляция несущей частоты [Guglielmi et al., 2015]. Подобный пример показан на рис. 1.
Рис. 1. Пример динамического спектра H- и D-компонент SE с 5-минутной модуляцией несущей частоты
Факт совпадения периода обнаруженной в спектре SE частотной модуляции с 5-минутным периодом, характерным для колебаний фотосферы Солнца, представляет несомненный интерес, так как, по всей видимости, свидетельствует о существовании генетической связи частотной модуляции эмиссии с пульсациями солнечной поверхности.
В настоящей работе более детально исследуются спектральные особенности SE по наблюдениям на обсерватории Восток за 1966–1971 гг.
1. Гульельми А.В. МГД-волны в околоземной плазме. М.: Наука, 1979. 139 с.
2. Гульельми А.В., Довбня Б.В. Гидромагнитное излучение межпланетной плазмы // Письма в ЖЭТФ. 1973. Т. 18, вып. 10. С. 601-604.
3. Гульельми А.В., Довбня Б.В. Наблюдение геомагнитных пульсаций в диапазоне 0-2 Гц с глубокой модуляцией несущей частоты в полярной шапке // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14, № 5. С. 868-870.
4. Довбня Б.В., Зотов О.Д., Клайн Б.И., Куражковская Н.А. Динамика излучения типа SE перед мощными протонными вспышками на Солнце // Геомагнетизм и аэрономия. 1994. Т. 34, № 3. С. 188-191.
5. Asheim S. Serpentine emissions in the polar magnetic field. Oslo, 1983. 8 р. (Rep. ser. No. 83-38, Inst. of Physics).
6. Christensen-Dalsgaard J. Helioseismology // Rev. Mod. Phys. 2002. V. 74. P. 1073-1129. DOI:https://doi.org/10.1103/RevModPhys.74.1073.
7. Elsworth Y., Howe R., Isaak G.R., McLeod C.P., Miller B.A., van der Raay H.B., Wheeler S.J., New R. Performance of the BISON network 1981-present // Helio- and Astero-Seismology from Earth and Space (GONG’94): Proc. San Francisco, 1995. P. 392-397. (ASP Conference Ser. No. 76 / Eds. R.K. Ulrich, E.J. Rhodes, Jr., and W. Dappen).
8. Fraser-Smith A.C. ULF/lower-ELF electromagnetic field measurements in the polar caps // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20. P. 497-512. DOI:https://doi.org/10.1029/RG020i003p00497.
9. Guglielmi A.V., Dovbnya B.V. Hydromagnetic emission of the interplanetary plasma // Astrophys. Space Sci. 1974. V. 31. P. 11-29.
10. Guglielmi A.V., Pokhotelov O.A. Geoelectromagnetic Waves. Bristol; Philadelphia: IOP Publ. Ltd., 1996. 402 p.
11. Guglielmi A., Potapov A., Dovbnya B. Five-minute solar oscillations and ion-cyclotron waves in the solar wind // Solar Phys. 2015. V. 290, N. 10. P. 3023-3032. DOI: 10.1007/ s11207-015-0772-2.
12. Morris R.J., Cole K.D. “Serpentine еmission” at the high latitude station Davis (17-23 September 1981) // Exploration Geophys. 1986. V. 17. P. 15. DOI:https://doi.org/10.1071/EG986015.
13. Morris R.J., Cole K.D. “Serpentine еmission” at the high latitude Antarctic station Davis // Planet. Space Sci. 1987. V. 35. P. 313-328. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(87)90158-9.
14. Potapov A.S., Polyushkina T.N., Pulyaev V.A. Observations of ULF waves in the solar corona and in the solar wind at the Earth's orbit // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. V. 102. P. 235-242. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.06.001.
15. Troitskaya V.A. Geomagnetic pulsations in the polar cap // International Workshop on Selected Topics of Magnetospheric Physics. Magnetospheric Study: Proc. Tokyo: Japanese IMS Comm., 1979. P. 121-123.
