Иркутск, Россия
сотрудник с 01.01.1999 по настоящее время
Иркутск, Иркутская область, Россия
Иркутск, Россия
По данным измерений космических лучей на мировой сети станций рассчитаны вариации планетарной системы жесткости геомагнитного обрезания в период умеренной геомагнитной бури в июне 2015 г. В рамках осесимметричной модели ограниченной магнитосферы Земли, учитывающей токи на магнитопаузе и кольцевой ток, определены расстояние до подсолнечной точки и радиус кольцевого тока, а также вклад кольцевого тока в изменения жесткости геомагнитного обрезания и в Dst-индекс.
магнитосфера, токовая система, магнитная буря, космические лучи
ВВЕДЕНИЕ
Динамика крупномасштабных токовых систем в возмущенной магнитосфере до сих пор является одним из открытых вопросов солнечно-земной физики.
Магнитная буря является откликом магнитосферы на внезапное увеличение динамического давления солнечного ветра (СВ). Она сопровождается интенсивным энерговыделением в магнитосфере и в ионосфере, которое контролируется главным образом величиной и направлением межпланетного магнитного поля (ММП).
В периоды магнитных бурь резко возрастает депрессия магнитного поля на низких широтах, которая характеризуется увеличением отрицательных значений Dst-индекса. По современным представлениям на его вариации сильное влияние оказывает симметричный кольцевой ток во внутренней магнитосфере DR, поперечный ток в хвосте магнитосферы DT и ток на магнитопаузе DCF, таким образом, Dst=DR+DT+DCF [Feldstein et al., 2005].
Токи на магнитопаузе реагируют на изменение параметров СВ. Поджатие магнитосферы при усилении динамического давления СВ приводит к кратковременной положительной вариации магнитосферного поля во внутренней и дневной магнитосфере (SSC — sudden storm commencement, внезапное начало бури). Расстояние до подсолнечной точки на магнитопаузе — один из важных паpаметpов магнитосферы, который хаpактеpизует поджатие магнитопаузы. Его изменения при внезапных скачках динамического давления СВ приводят к значительным вариациям магнитосфеpного магнитного поля.
Без учета продольных токов токовая система магнитосферного хвоста включает в себя токи поперек хвоста магнитосферы и токи замыкания на магнитопаузе.
Кольцевой ток является наиболее инертной частью магнитосферы. Он развивается вследствие инжекции заряженных частиц из хвоста магнитосферы и разрушается в результате перезарядки с атомами экзосферы, кулоновских столкновений и волновых процессов. Усиленная инжекция создается магнитосферными суббурями, сопровождающимися сильной диполизацией магнитного поля хвоста. Магнитное поле кольцевого тока направлено к югу во внутренней магнитосфере и обеспечивает характерную крупномасштабную структуру вариации измеряемого магнитного поля во время магнитной бури.
Соотношение между источниками Dst-индекса меняется на разных стадиях развития магнитной бури и может характеризовать относительную динамику магнитосферных токовых систем во время возмущений [Alexeev et al., 1996; Maltsev et al., 1996; Greenspan, Hamilton, 2000].
Вклады в Dst-индекс от DR- и DT-токов зависят от интенсивности бури. Для слабых и умеренных бурь вклад от DT-тока может достигать значений, сравнимых со значениями вклада от DR-тока, а иногда даже превышать их. Для сильных бурь роль кольцевого тока возрастает. При бурях средней интенсивности около –(100÷200) нТл поле токов хвоста испытывает насыщение, достигая максимально возможного значения, в то время как кольцевой ток находится в условиях, когда он имеет возможность дальнейшего развития [Ganushkina et al., 2004; Kalegaev et al., 2005].
Динамические процессы, происходящие в межпланетной среде и магнитосфере Земли, вследствие их электромагнитной природы воздействуют на заряженные частицы космического излучения, порождая вариации пространственного, углового и энергетического распределения последних. Поэтому данные о вариациях интенсивности космических лучей (КЛ) могут дать ценную информацию об электромагнитных условиях в космическом пространстве.
1. Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Сергеев А.В. Информативность метода спектрографической глобальной съемки. Препринт СибИЗМИР № 25-84. Иркутск, 1984. 26 с.
2. Дворников В.М., Сдобнов В.Е., Сергеев А.В. Метод спектрографической глобальной съемки для изучения вариаций интенсивности космических лучей межпланетного и магнитосферного происхождения // Вариации космических лучей и исследования космоса: Сб. науч. тр. М.: ИЗМИРАН, 1986. С. 232-237.
3. Кичигин Г.Н., Сдобнов В.Е. Жесткости геомагнитного обрезания космических лучей в модели ограниченной магнитосферы с кольцевым током // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57, № 2. С. 149-153.
4. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Kalegaev V.V., et al. Magnetic storms and magnetotail currents // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 7737-7747.
5. Alexeev I.I., Kalegaev V.V., Belenkaya E.S., Bobrovnikov S.Yu., Feldstein Ya.I., Gromova L.I. The model description of magnetospheric magnetic field in the course of magnetic storm on January 9-12, 1997 // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 25683-25694.
6. Feldstein Y.I., Levitin A.E., Kozyra J., et al. Self-consistent modeling of the large-scale distortions in the geomagnetic field during the 24-27 September 1998 major magnetic storm // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, N A11. DOI: 10.1029/ 2004JA010584.
7. Ganushkina N.Yu., Pulkkinen T.I., Kubyshkina M.V., et al. Long-term evolution of magnetospheric current systems during storms // Ann. Geophys. 2004. V. 22. P. 1317-1334.
8. Greenspan M.E., Hamilton D.C. A test of the Dessler-Parker-Sckopke relation during magnetic storms // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 5419-5430.
9. Kalegaev V.V., Ganushkina N.Yu., Pulkkinen T.I., et al. Relation between the ring current and the tail current during magnetic storms // Ann. Geophys. 2005. V. 26, N 2. P. 523-533.
10. Maltsev Y.P., Arykov A.A., Belova E.G., et al. Magnetic flux redistribution in the storm time magnetosphere // J. Geo-phys. Res. 1996. V. 101. P. 7697-7707.
11. Ohtani S., Nose M., Rostoker G., et al. Storm-substorm relationship: Contribution of the tail current to Dst // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 21199-21209.
12. Tyasto M.I., Danilova О.А., Sdobnov V.Е. Comparison of cosmic ray cutoff rigidities as calculated with two empirical magnetospheric models for the extreme event of November 2003 // J. Phys.: Conference Ser. 2013. 409. 012224. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/409/1/012224.
13. Tyasto М.I., Danilova O.A., Sdobnov V.E. Variations in the geomagnetic cutoff rigidity of cosmic rays in the period of magnetospheric disturbances of May 2005: Their correlation with interplanetary parameters // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2011. 75: 808. DOI:https://doi.org/10.3103/S1062873811060414.
14. URL: ftp://cr0.irmiran.rssi.ru (дата обращения 5 мая 2017 г.).
15. URL: https://www.solarmonitor.org (дата обращения 5 мая 2017 г.).
16. URL: http://omniweb.gsfc.nasa.gov (дата обращения 5 мая 2017 г.).
17. URL: http://cdaw.gsfc.nasa.g/CME_list/UNIVERSAL/2015 _06/univ2015_06.html.
