Solar-Terrestrial Physics Solar-Terrestrial Physics Солнечно-земная физика / Solnechno-Zemnaya Fizika / Solar-Terrestrial Physics 2712-9640 33481 10.12737/szf-63202013 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Estimated relations between the main thermospheric neutral components at ionospheric F1-layer heights above Irkutsk in 2014–2017 Оценка отношений основных нейтральных составляющих термосферы в 2014–2017 гг. на высотах слоя F1 над Иркутском Кушнаренко Галина Петровна Kushnarenko Galina Petrovna kusch@iszf.irk.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Яковлева Ольга Евгеньевна Yakovleva Olga Evgenyevna yakovleva@iszf.ru Кузнецова Галина Михайловна Kuznetsova Galina Mihaylovna kuz@iszf.irk.ru Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation 6 3 110 114 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/33481/view

Получены оценки сезонных вариаций основных газовых составляющих термосферы [O]/[N₂] и [O₂]/[O] за период 2014–2017 гг. Для расчетов использовались известная авторская методика и результаты измерений электронной концентрации с помощью Иркутского дигизонда (52° N, 104° Е) на высотах 120–200 км в условиях разной геомагнитной активности. Получено, что во время геомагнитных возмущений во все сезоны рассматриваемого периода увеличивается относительное содержание молекулярной компоненты нейтральной составляющей термосферы и уменьшается атомарной. В сравнении с 2014 г. значения [O₂]/[O] увеличиваются к 2017 г. в спокойных и возмущенных геомагнитных условиях: летом и весной — до 30 % и 20 % соответственно, зимой и осенью — до 10 %. Значения [O]/[N₂] уменьшаются к 2017 г. в спокойные и возмущенные дни в среднем на 15 %. Подтвердилось предположение о том, что летом в спокойных геомагнитных условиях относительное содержание молекулярного кислорода [O₂]/[O] увеличивается при понижении уровня солнечной активности.

We have estimated seasonal variations in the main thermospheric gas components [O]/[N₂] and [O₂]/[O] for the period 2014–2017. We have used the well-known authoring technique and electron density measurements made with the Irkutsk digisonde (52° N, 104° E) at ionospheric F1-layer heights under different geomagnetic activity conditions. We have found that at these heights during geomagnetic disturbances in all seasons the molecular component of the neutral composition of the thermosphere increases and the atomic component decreases. In comparison with 2014, [O₂]/[O] values increased by 2017 under quiet and disturbed geomagnetic conditions: up to 30 % and 20 % in summer and spring respectively; up to 10 % in winter and autumn. The [O]/[N₂] ratio decreased by an average of 15 % by 2017. The assumption has been confirmed that in summer under quiet geomagnetic conditions the relative molecular oxygen content [O₂]/[O] increases with decreasing solar activity.

 геомагнитные возмущения отношения газовых составляющих geomagnetic disturbances gas component ratios

Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М., Колпакова О.Е. Оценки отношений основных газовых составляющих во время сильных и умеренных геомагнитных возмущений в период спада и минимума солнечной активности // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 19. С. 134-139. Goncharenko L., Salah J., Crowley G., Paxton L.J., Zhang Y., Coster A., Rideout W., Huang C., Zhang S., Reinisch B., Taran V. Large variations in the thermosphere and ionosphere during minor geomagnetic disturbances in April 2002 and their association with IMF By. J. Geophys. Res. 2006, vol. 111, A03303. DOI: 10.1029/2004JA010683. Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М., Яковлева О.Е. Сезонные изменения отношений основных газовых составляющих термосферы в последнем минимуме солнечной активности (2007-2009 гг.) // Солнечно-земная физика. 2014. Вып. 25. С. 29-32. Hedin A.E. MSIS-86 thermospheric model. J. Geophys. Res. 1987, vol. 92, no. A5, pp. 4649-4662. Кушнаренко Г.П., Яковлева О.Е., Кузнецова Г.М. Долговременные изменения в нейтральном газовом составе термосферы над Иркутском // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, № 4. С. 30-34. DOI: 10.12737/13457. Kushnarenko G.P., Kuznetsova G.M., Kolpakova O.E. The estimations of the ratios of the major gas constituents during strong and moderate geomagnetic disturbances in the descending phase of solar activity and solar minimum. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2011, vol. 19, pp. 134-139. (In Russian). Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М., Фрейзон И.А. Зависимость параметров средней ионосферы от солнечной и геомагнитной активностей. 1. Степень развития слоя F1 // Геомагнетизм и аэрономия. 1998. Т. 38, № 5. С. 72-76. Kushnarenko G.P., Kuznetsova G.M., Yakovleva O.E. Seasonal changes of the thermospheric main gas components ratios during the last solar activity minimum (2007-2009). Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2014, vol. 25, pp. 29-32. (In Russian). Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Кузнецова Г.М. Возможность оценок относительного содержания атомов и молекул кислорода по данным измерений электронной концентрации в средней ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, № 1. С. 129-133. Kushnarenko G.P., Yakovleva O.E., Kuznetsova G.M. Long-term variations in neutral gas composition of the thermosphere above Irkutsk. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2015, vol. 1, no. 4, pp. 30-34. DOI: 10.12737/13457. (In Russian). Щепкин Л.А., Кузнецова Г.М., Кушнаренко Г.П. Оценки относительного содержания атомов и молекул кислорода на высоте 120 км по данным ионосферных измерений // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49, № 4. С. 350-353. Lastovicka J. Monitoring and forecasting of ionospheric space weather-effects of geomagnetic storms. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002, vol. 64, rp. 697-705. Goncharenko L., Salah J., Crowley G., et al. Large variations in the thermosphere and ionosphere during minor geomagnetic disturbances in April 2002 and their association with IMF By // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, A03303. DOI: 10.1029/2004 JA010683. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. (GTD7-2000) NRLMSISE-00 Empirical model of the atmosphere: statistical comparisons and scientific issues. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, no. A12, p. 1469. DOI: 10.1029/2002JA009430. Hedin A.E. MSIS-86 thermospheric model // J. Geophys. Res. 1987. V. 92, N A5. P. 4649-4662. Tobiska W.K., Eparvier F.G. EUV97: Improvements to EUV irradiance modeling in the soft X-rays and EUV. Solar Phys. 1998, vol. 147, no. 1, pp. 147-159. Lastovicka J. Monitoring and forecasting of ionospheric space weather-effects of geomagnetic storms // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. V. 64. P. 697-705. Shchepkin L.A., Kushnarenko G.P., Kuznetsova G.M., Freizon I.A. The middle ionosphere parameters dependence upon the solar and geomagnetic activities. 1. The development degree of the F1 layer. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 1998, vol. 38, no. 5, pp. 72-76. (In Russian). Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. (GTD7-2000) NRLMSISE-00 Empirical model of the atmosphere: statistical comparisons and scientific issues // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A12. P. 1469. DOI: 10.1029/2002JA009430. Shchepkin L.A., Kushnarenko G.P., Kuznetsova G.M. The possibility of estimations of the atomic and molecular oxygen relative abundance according to electron density measurements in the middle ionosphere. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2008, vol. 48, no. 1, pp. 129-133. (In Russian). Tobiska W.K., Eparvier F.G. EUV97: Improvements to EUV irradiance modeling in the soft X-rays and EUV // Solar Phys. 1998. V. 147, N 1. P. 147-159. Shchepkin L.A., Kuznetsova G.M., Kushnarenko G.P. The estimations of atomic and molecular oxygen the relative abundance at height of 120 km according to the ionospheric measurements. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2009, vol. 49, no. 4, pp. 350-353. (In Russian). URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056 (дата обращения 31 января 2020 г.). URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056 (accessed January 31, 2020). URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (дата обращения 31 января 2020 г.). URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (accessed January 31, 2020).