Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 24659 10.12737/szf-53201907 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Studying the relationship of localization parameters of solar sources of magnetic clouds with their characteristics and substorm activity Исследование связи параметров локализации солнечных источников магнитных облаков с их характеристиками и суббуревой активностью Бархатов Николай Александрович Barhatov Nikolay Aleksandrovich nbarkhatov@inbox.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Ревунова Елена Алексеевна Revunova Elena Alekseevna revunova.elena@mail.ru Романов Роман Владимирович Romanov Roman Vladimirovich r-o-m-e-n@yandex.ru Бархатова Оксана Михайловна Barhatova Oksana Mihaylovna o.barkhatova@inbox.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Ревунов Сергей Евгеньевич Revunov Sergey Evgenyevich revunov@inbox.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Нижегородский государственный педагогический университет им. К. Минина Нижний Новгород Россия Minin Nizhny Novgorod State Pedagogical University Nizhny Novgorod Russian Federation Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Нижний Новгород Россия Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering Nizhny Novgorod Russian Federation Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина Minin Nizhny Novgorod State Pedagogical University Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Нижний Новгород Россия Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering Nizhny Novgorod Russian Federation Нижегородский государственный педагогический университет им. К. Минина Нижний Новгород Россия Minin Nizhny Novgorod State Pedagogical University Nizhny Novgorod Russian Federation 5 3 70 80 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/24659/view

Предложена методика локализации и определения ориентации протяженных солнечных источников магнитных облаков по данным коронографов и фотографиям фотосферы инструментов EIT и MDI космической миссии SOHO. При оценке вероятности формирования магнитных облаков для них использована простая цилиндрическая бессиловая модель. Установлено, что протяженные источники, имеющие небольшой наклон к солнечному экватору и находящиеся на краях солнечного диска, в отличие от непротяженных и сильно наклоненных, имеют возможность сгенерировать расширяющиеся облака, которые с высокой вероятностью могут достигнуть магнитосферы, как и облака от источников вблизи нулевого меридиана и низких широт. Определена зависимость экстремальных значений суббуревой активности по индексу AL от параметров анализируемых солнечных источников в интервалы воздействия на земную магнитосферу магнитных облаков. Отмечено отсутствие суббурь, ассоциированных с протяженными источниками вне диапазона гелиоширот ~5–20°. Установленные связи координат солнечного источника с геомагнитной активностью как оболочки, так и тела магнитного облака согласуются с наиболее вероятным распределением магнитоактивных областей на солнечном диске.

We propose a method for determining location and orientation of extended solar sources of magnetic clouds, using coronagraph data and SOHO EIT/MDI images of the photosphere. To estimate the probability of formation of magnetic clouds, we use a simple cylindrical force-free model. We have established that more extended sources and those having a slight inclination to the solar equator and located on the solar limb as compared to those that are nonextended and strongly inclined can generate expanding clouds, which with high probability can reach the magnetosphere like clouds from a source near the zero meridian and low latitudes. We determine the relationship between extreme values of substorm activity and parameters of solar sources under study during the impact of magnetic clouds on Earth’s magnetosphere from the AL index. We note that there are no substorms associated with extended sources outside the heliolatitude range ~5–20°. The established relationship between solar source coordinates and geomagnetic activity of the magnetic cloud sheath and body are consistent with the most probable distribution of magnetoactive regions over the solar disk.

 солнечная активность солнечный ветер корональный плазменный поток корональный выброс массы солнечная вспышка геомагнитная активность геомагнитные возмущения магнитосфера solar activity solar wind coronal plasma flow coronal mass ejection solar flare geomagnetic activity geomagnetic disturbances magnetosphere

Бархатов Н.А., Калинина Е.А. Определение параметров магнитных облаков и прогноз интенсивности магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. 2010. Т. 50, № 4. С. 477-485. Barkhatov N.A., Kalinina E.A. Determination of magnetic cloud parameters and prediction of magnetic storm intensity. Geomagnetism and Aeronomy. 2010, vol. 50, no. 4, pp. 453-460. DOI: 10.1134/S0016793210040043. Бархатов Н.А., Калинина Е.А., Левитин А.Е. Проявление конфигураций магнитных облаков солнечного ветра в геомагнитной активности // Косм. иссл. 2009. Т. 47, № 4. С. 300-310. Barkhatov N.A., Kalinina E.A., Levitin A.E. Manifestation of configurations of magnetic clouds of the solar wind in geomagnetic activity. Cosmic Res. 2009, vol. 47, no. 4, pp. 268-278. Бархатов Н.А., Виноградов А.Б., Ревунова Е.А. Проявление ориентации магнитных облаков солнечного ветра в сезонной вариации геомагнитной активности // Косм. иссл. 2014а. Т. 52, № 4. С. 286-295. DOI: 10.7868/800 23420614040025. Barkhatov N.A., Revunova E.A., Vinogradov A.B. Effect of orientation of the solar wind magnetic clouds on the seasonal variation of geomagnetic activity. Cosmic Res. 2014a, vol. 52, no. 4, pp. 269-277. DOI: 10.1134/S0010952514040017. Бархатов Н.А., Левитин А.Е., Ревунова Е.А. Классификация комплексов космической погоды с учетом типа солнечного источника, характеристик плазменного потока и создаваемого им геомагнитного возмущения // Геомагнетизм и аэрономия. 2014б. Т. 54, № 2. С. 185-191. DOI: 10.7868/S0016794014020035. Barkhatov N.A., Revunova E.A., Levitin A.E. Classification of space-weather complexes based on solar source type, characteristics of plasma flow, and geomagnetic perturbation induced by it. Geomagnetism and Aeronomy. 2014b, vol. 54, no. 2, pp. 173-179. DOI: 10.1134/S0016793214020030. Бархатов Н.А., Ревунов С.Е., Воробьев В.Г., Ягодкина О.И. Проявление динамики параметров солнечного ветра на формирование суббуревой активности // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57, № 3. С. 273-279. DOI: 10.7868/S0016794017030026. Barkhatov N.A., Vorobjev V.G., Revunov S.E., Yagodkina O.I. Effect of solar dynamics parameters on the formation of substorm activity. Geomagnetism and Aeronomy. 2017, vol. 57, iss. 3, pp. 251-256. DOI: 10.1134/S0016793217030021. Бархатов Н.А., Ревунов С.Е., Воробьев В.Г., Ягодкина О.И. Исследование взаимосвязи высокоширотной геомагнитной активности с параметрами межпланетных магнитных облаков с использованием искусственных нейронных сетей // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58, № 2. С. 155-162. DOI: 10.7868/S0016794018020013. Barkhatov N.A., Revunov S.E., Vorobjev V.G., Yagodkina O.I. Studying the relationship between high-latitude geomagnetic activity and parameters of interplanetary magnetic clouds with the use of artificial neural networks. Geomagnetism and Aeronomy. 2018, vol. 58, iss. 2, pp. 147-153. DOI: 10.1134/S0016793218020020. Бархатова О.М., Косолапова Н.В., Бархатов Н.А., Ревунов С.Е. Событие синхронных возмущений в ионосфере и геомагнитном поле над станцией Казань // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 4. С. 63-73. DOI: 10.12737/szf-34201706. Barkhatova O.M., Kosolapova N.V., Barkhatov N.A., Revunov S.E. Synchronization of geomagnetic and ionospheric disturbances over Kazan station. Solar-Terrestrial Physics. 2017, vol. 3, iss. 4, pp. 58-66. DOI: 10.12737/stp-34201706. Иванов К.Г. Солнечные источники потоков межпланетной плазмы на орбите Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36. С. 19. Burlaga L.F., Wang C., Richardson J.D., Ness N.F. Evolution of the multiscale statistical properties of corotating streams from 1 to 95 AU. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, no. A7, pp. 1305-1310. DOI: 10.1029/2003JA009841. Манакова Ю.В., Пехтелева К.А., Бархатов Н.А., Ревунов С.Е. Пространственно-временной анализ возмущений диапазона Рс4-5 в периоды магнитных бурь корреляционно-скелетонным методом // Вестник Мининского университета. 2016. № 1. С. 1-6. Hundhausen A.J. Coronal mass ejections. The many faces of the Sun: A summary of the results from NASA’s Solar maximum mission. N.Y. Springer, 1999. 143 p. Николаева Н.С., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. Зависимость геомагнитной активности во время магнитных бурь от параметров солнечного ветра для разных типов течений // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51, № 1. С. 51-67. Ivanov K.G. Solar sources of interplanetary plasma flows in the Earth’s orbit. Geomagnetism and Aeronomy. 1996, vol. 36, p. 19. (In Russian). Рязанцева М.О., Далин П.А., Застенкер Г.Н. и др. Свойства резких и больших скачков потока ионов (плотности) солнечного ветра // Косм. иссл. 2003. Т. 41, № 4. С. 405-416. Kilpua E.K.J., Lee C.O., Luhmann J.G., Li Y. Interplanetary coronal mass ejections in the near-Earth solar wind during the minimum periods following solar cycles 22 and 23. Ann. Geophys. 2011, vol. 29, pp. 1455-1467. DOI: 10.5194/angeo-29-1455-2011. Burlaga L.F., Wang C., Richardson J.D., Ness N.F. Evolution of the multiscale statistical properties of corotating streams from 1 to 95 AU // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, N A7. Р. 1305-1310. DOI: 10.1029/2003JA009841. Kilpua E.K.J., Li Y., Luhmann J.G., Jian L.K., Russell C.T. On the relationship between magnetic cloud field polarity and geoeffectiveness. Ann. Geophys. 2012, vol. 30, pp. 1037-1050. DOI: 10.5194/angeo-30-1037-2012. Hundhausen A.J. Coronal mass ejections // The many faces of the Sun: A summary of the results from NASA’s Solar maximum mission. N.Y. Springer, 1999. 143 p. Liu Y., Manchester IV W.B., Richardson J.D., Luhmann J.G., Lin R.P., Bale S.D. Deflection flows ahead of ICMEs as an indicator of curvature and geoeffectiveness. J. Geophys. Res. 2008, vol. 113, iss. A9, CiteID A00B03. DOI: 10.1029/2007JA012996. Kilpua E.K.J., Lee C.O., Luhmann J.G., Li Y. Interplanetary coronal mass ejections in the near-Earth solar wind during the minimum periods following solar cycles 22 and 23 // Ann. Geophys. 2011. V. 29. P. 1455-1467. DOI: 10.5194/angeo-29-1455-2011. Manakova Yu.V., Pekhteleva K.A., Barkhatov N.A., Revunov S.E. Space-time analysis of disturbances in the PC4-5 period range during magnetic storms by correlation-skeleton method. Vestnik Miniskogo universiteta [Vestnik of Minin University]. 2016, no. 1, pp. 1-6. (In Russian). Kilpua E.K.J., Li Y., Luhmann J.G., et al. On the relationship between magnetic cloud field polarity and geoeffectiveness // Ann. Geophys. 2012. V. 30. P. 1037-1050. DOI: 10.5194/angeo-30-1037-2012. Neugebauer M., Liewer P.C. Creation and destruction of transitory coronal holes and their fast solar wind streams. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, no. A1, pp. 1013-1016. DOI: 10.1029/2002JA009326. Liu Y., Manchester IV W.B., Richardson J.D., et al. Deflection flows ahead of ICMEs as an indicator of curvature and geoeffectiveness // J. Geophys. Res. 2008. V. 113, iss. A9, CiteID A00B03. DOI: 10.1029/2007JA012996. Nikolaeva N.S., Yermolaev Y.I., Lodkina I.G. Dependence of geomagnetic activity during magnetic storms on the solar wind parameters for different types of streams. Geomagnetism and Aeronomy. 2011, vol. 51, no. 1, pp. 49-65. DOI: 10.1134/S0016793211010099. Neugebauer M., Liewer P.C. Creation and destruction of transitory coronal holes and their fast solar wind streams // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, N A1. Р. 1013-1016. DOI: 10.1029/2002JA009326. Riazantseva M.O., Dalin P.A., Zastenker G.N., Parhomov V.A., Eselevich V.G., Eselevich M.V., Richardson J. Properties of sharp and large changes in the ion flux (density) of the solar wind. Cosmic Res. 2003, vol. 41, no. 4, pp. 371-381. Wang Yuming, Chen Caixia, Gui Bin, et al. Statistical study of coronal mass ejection source locations: Understanding CMEs viewed in coronagraphs // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, iss. A4. CiteID A04104. DOI: 10.1029/2010JA016101. Wang Yuming, Chen Caixia, Gui Bin, Shen Chenglong, Ye Pinzhong, Wang S. Statistical study of coronal mass ejection source locations: Understanding CMEs viewed in coronagraphs. J. Geophys. Res. 2011, vol. 116, iss. A4, CiteID A04104. DOI: 10.1029/2010JA016101. Wu C.C., Lepping R.P. Effects of magnetic clouds on the occurrence of geomagnetic storms: The first 4 years of Wind // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A10. P. 1314-1321. DOI: 10.1029/2001JA000161. Wu C. C., Lepping R. P. Effects of magnetic clouds on the occurrence of geomagnetic storms: The first 4 years of Wind. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, no. A10, pp. 1314-1321. DOI: 10.1029/2001JA000161. URL: http://lasco-www.nrl.na-vy.mil/index.php?p=content/ cmelist (дата обращения 6 мая 2019). URL: http://lasco-www.nrl.na-vy.mil/index.php?p=con-tent/cmelist (accessed May 6, 2019). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list (дата обращения 6 мая 2019). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list (accessed May 6, 2019). URL: http://umtof.umd.edu/sem (дата обращения 6 мая 2019). URL: http://umtof.umd.edu/sem (accessed May 6, 2019). URL: ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA (дата обращения 6 мая 2019). URL: ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA (accessed May 6, 2019). URL: http://vso.nso.edu/cgi/catalogue (дата обращения 6 мая 2019). URL: http://vso.nso.edu/cgi/catalogue (accessed May 6, 2019).