Москва, Россия
Авроральный овал как важная область полярной ионосферы присутствует во многих исследованиях и схемах магнитосферных возмущений. Казалось бы, об овале известно все и всем. Вместе с тем в публикациях встречаются свидетельства, непонимания или неполного понимания вопроса, так что назрела необходимость обзора. Работы, в которых описаны основные особенности пространственного распределения полярных сияний, были опубликованы более полувека тому назад и стали библиографической редкостью. Мы расскажем об истории исследования распределения полярных сияний до появления идеи овала, идеи революционной, изменившей наши представления о магнитосферных процессах, расскажем, как идея эта воз-никла, развивалась, как представление о едином овале менялось и как парадигма овала стала непродуктивной (на наш взгляд) для исследования структуры магнитосферы и магнитосферных возмущений. В заключение обозначим место авроральной зоны и авроральной магнитосферы в структуре основных магнитосферных доменов.
авроральный овал, магнитосфера
ВВЕДЕНИЕ
Дорога от первых исследований географического распределения полярных сияний к парадигме овала была долгой. Десятки авторов мостили эту дорогу, их имена остались только в статьях и книгах пятидесятилетней давности, но без этих забытых исследователей мы не пришли бы к современному пониманию устройства и динамики магнитосферы. История этих исследований подробно описана в монографии С.И. Исаева (см. [Исаев, 1968] и ссылки в ней).
Кратко перечислим взятые из [Исаев, 1968] сведения об основных этапах исследований, которые привели к появлению понятия аврорального овала.
Зону повышенной частоты полярных сияний, по-видимому, первым описал Е. Лумис в 1860 г. [Loomis, 1860], обнаруживший, что частота появления полярных сияний растет при движении к полюсу до определенного предела, а затем уменьшается (до этого считалось — чем ближе к полюсу, тем сияний больше). Через двадцать лет была опубликована работа Г. Фрица [Fritz, 1881]. Зона максимальной частоты сияний Фрица, средняя по наблюдениям в течение года, располагалась на геомагнитной широте 67° в виде кольца вокруг магнитного полюса. Эти исследования затем повторялись другими авторами по новым данным (рис. 1). Теперь нам понятно, что это географическое распределение формировалось сияниями на ночной стороне.
С расширением сети геофизических обсерваторий появилось представление о второй, более высокоширотной зоне полярных сияний. На рис. 2 приведена схема из работы А.П. Никольского, который одним из первых стал развивать идею второй, внутренней зоны [Никольский, 1961]. Видно, что внутренняя зона составлена из двух спиралей. Разработкой идеи двух зон занимались затем многие исследователи полярных сияний, причем большинство представляло их в виде двух соосных колец. Сегодня очевидно, что внутренняя зона создается суточным вращением дневной части аврорального овала.
При построении зон сначала использовались изохроны — относительное число дней или часов, когда сияния наблюдались на данной станции в любом участке небосвода. С ростом числа и качества наблюдений стали использоваться изоавроры, при построении которых учитывались только сияния в зените.
1. Воробьев В.Г. Авроральное свечение в дневном каспе // Физика авроральных явлений / Под ред. Б.Е. Брюнелли, В.Б. Ляцкого. Л.: Наука, 1988. С. 86-144.
2. Воробьев В.Г., Зверев В.Л. Влияние компонент межпланетного магнитного поля на положение овала сияний в дневном секторе // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Наука, 1981. № 28. С. 21-24.
3. Грингауз К.И. Малоэнергичная плазма в магнитосфере Земли // Физика магнитосферы. М.: Мир, 1972. С. 413-461.
4. Исаев С.И. Морфология полярных сияний. Л.: Наука, 1968. 167 с. URL: http://www.kosmofizika.ru/abmn/isaev/ isaev1.htm (дата обращения 09.12.2014).
5. Исаев С.И., Коротин А.Б., Фельдштейн Я.И. Совместная советско-французская экспедиция по исследованию полярных сияний // Геомагнетизм и аэрономия. 1962. Т. 2. С. 1014-1015.
6. Исаев С.И., Пудовкин М.И. Полярные сияния и процессы в магнитосфере Земли. Л.: Наука, 1972. 244 с.
7. Кузнецов С.Н., Тверская Л.В. Радиационные пояса // Модель космоса / Под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова. М.: КДУ, 2007. Т. 1. С. 518-546.
8. Лазутин Л.Л. Структура авроральной магнитосферы и взрывные процессы магнитосферной суббури // Физика авроральных явлений / Под ред. Б.Е. Брюнелли, В.Б. Ляцкого. Л.: Наука, 1988. С. 145-192.
9. Лазутин Л.Л. Авроральная магнитосфера // Модель космоса / Под. ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова М.: КДУ, 2007. Т. 1. С. 547-578.
10. Лазутин Л.Л. Особенности экспансии к полюсу внешнего радиационного пояса во время магнитосферных суббурь // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 2. С. 187-194.
11. Никольский А.П. О географическом распределении магнитных возмущений в околополюсной области Арктики // Докл. АН СССР. 1956. Т. 109. С. 939-941.
12. Никольский А.П. О положении второй зоны полярных сияний и связи утренних сияний с магнитными возмущениями // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Изд-во АН СССР, 1961. №. 7. С. 37-42.
13. Старков Г.В. Планетарная динамика аврорального свечения // Физика околоземного космического пространства. Апатиты: ПГИ, 2000. Т. 3. С. 409-499.
14. Старков Г.В., Реженов Б.В., Воробьев В.Г. и др. Структура авроральных вторжений в дневном секторе // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 2. С. 186-194.
15. Старков Г.В., Фельдштейн Я.И. Изменение границ овальной зоны сияний // Геомагнетизм и аэрономия. 1967. Т. 7. С. 62-71.
16. Фельдштейн Я.И. Географическое распределение полярных сияний и азимуты дуг // Исследования полярных сияний. М.: Изд-во АН СССР, 1960. № 4. C. 61-78.
17. Фельдштейн Я.И. Некоторые вопросы морфологии полярных сияний и магнитных возмущений в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. 1963а. Т. 3. С. 227-239.
18. Фельдштейн Я.И. Пространственно-временное распределение магнитной активности в высоких широтах Северного полушария. М.: Изд-во АН СССР, 1963б. 63 с.
19. Фельдштейн Я.И., Воробьев В.Г., Зверев В.Л. Планетарные закономерности полярных сияний. Итоги МГГ: Обзор // Геомагнетизм и аэрономия. 2010. Т. 50, № 4. С. 435-458.
20. Фельдштейн Я.И., Гальперин Ю.И. Структура авроральных вторжений в ночном секторе магнитосферы // Космические исследования. 1996. Т. 34. С. 227-247.
21. Фельдштейн Я.И., Соломатина Э.К. Некоторые вопросы географического распределения полярных сияний в Северном полушарии // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Изд-во АН СССР, 1961. № 7. С. 51-67.
22. Хорошева О.В. Пространственно-временное распределение полярных сияний и их связь с высокоширотными геомагнитными возмущениями // Геомагнетизм и аэрономия. 1961. Т. 1. С. 695-701.
23. Хорошева О.В. Пространственно-временное распределение полярных сияний. М.: Наука, 1967. 82 с.
24. Хорошева О.В. Связь геомагнитных возмущений с динамикой магнитосферы и параметрами межпланетной среды // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47, № 5. С. 579-583.
25. Akasofu S.-I. Several “controversial” issues of substorms // Space Sci Rev. 2004. V. 113. P. 1-40.
26. Annales Geophysique. 2009. V. 27. 4073 p.
27. Elphinstone R.D. The double oval UV auroral distribution. 1. Implications for the mapping of auroral arcs // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 12,075-12,092.
28. Feldstein Ya.I., Starkov G.V. Dynamics of auroral belt and polar geomagnetic disturbances // Planet. Space Sci. 1967. V. 15, N 2. P. 209-230.
29. Feldstein Y.I., Vorobjev V.G., Zverev V.L., Forster M. Investigations of the auroral luminosity distribution and the dynamics of discrete auroral forms in a historical retrospective // Hist. Geo. Space Sci. 2014. V. 5. P. 81-134.
30. Fritz H. Das Polarlight. Leipzig: Brockhaus, 1881. 76 р.
31. Hartz T.R., Brice H.M. // Planet. Space Sci. 1967. V. 15. P. 301-309.
32. Lazutin L., Korth A. Distribution of energetic particle «injections» events along the radiation belt slope // Substorms-4 / Eds. S. Kokubun, Y. Kamide. Tokyo: Terra, 1998. P. 817-820.
33. Lazutin L., Starkov G., Meng C.-I., et al. Westward traveling surge dynamics and the local structure of an isolated substorm // Adv. Space Res. 2001. V. 28, N 11. P. 1623-1629.
34. Loomis E. On geographic distribution of auroras in Northern hemisphere // Amer. J. Sci. 1860. V. 30. P. 89-94.
35. Newell P.T., Feldstein Ya.I., Galperin Yu.I., Meng C.-I. Morphology of nightside precipitation // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 10737-10748.
36. Nikolskii A.P. Dual laws of the course of magnetic disturbance and the nature of mean regular variations // Terr. Magn. and Atm. Elec. 1947. V. 52. P. 147-173.
37. Starkov G.V., Feldstein Y.I., Shevnina F. Auroras on the day side of the oval during substorms // Geomagn. Aeron. 1971. V. 11. P. 72-75.
38. Stermer C. The Polar Aurora. Oxford, 1955. 76 р.
39. Weill G., Fafiotte M., Huille S., Dellaney J. // Annale de geophysique. 1965. N 3. P. 469-474.
