Якутск, Россия
Исследуется асимметрия геомагнитной активности в Северном и Южном полушариях. Показано, что асимметрия тем больше, чем выше уровень магнитной активности. Обнаружено, что асимметрия полушарий проявляется в компоненте 06–18 GMT суточной вариации магнитной активности, а в компоненте 00–12 GMT асимметрия отсутствует полностью. Предполагается, что причиной северо-южной асимметрии являются меридиональные токи Педерсена, текущие между высокими и средними широтами в ионосфере. Предложена качественная модель образования асимметрии, свя-занная с электрическим полем солнечного ветра.
Геомагнитная активность, магнитосфера Земли, межпланетное магнитное поле.
ВВЕДЕНИЕ
Известно [Siebert, 1968; Wilcox, 1968], что геомагнитная активность в положительном секторе межпланетного магнитного поля (ММП) в Cеверном полушарии выше, чем в Южном, а в отрицательном секторе ММП, наоборот, активность выше в Южном полушарии. В отмеченных работах анализируются геомагнитные трехчасовые данные [Siebert, 1968] или суточные вариации в отдельные периоды [Wilcox, 1968]. Однако в них не рассматривалось влияние уровня магнитной активности на величину асимметрии.
Для выяснения физической природы северо-южной асимметрии магнитной активности необходимо рассмотреть ее по всему массиву данных и в периоды с различной магнитной активностью.
Анализировались трехчасовые данные геомагнитных индексов аn и аs за 1968-1975 гг. и их среднесуточные значения An и As [Geomagnetic Data, 1972-1976]. Весь массив данных разделялся на два класса по знаку секторной структуры ММП от Солнца (положительный сектор) и к Солнцу (отрицательный сектор). В каждый класс входили четыре группы в зависимости от уровня магнитной активности. Первую группу составили дни, имеющие суточную сумму ΣKр, равную 0÷12 баллам, вторую - 13÷18, третью - 19÷23, четвертую - 24÷33. Обработка данных проводилась методом наложенных эпох. В результате по каждой группе получены трехчасовые данные и их месячные значения.
ГОДОВЫЕ И СУТОЧНЫЕ ВАРИАЦИИ
В работе [Данилов, 1998] показано, что превышение магнитной активности в положительном сек-торе ММП в Северном полушарии равно превыше-нию активности в отрицательном секторе ММП в Южном полушарии. Для выделения асимметрии применим следующую комбинацию геомагнитных индексов An и As Северного и Южного полушарий соответственно. В качестве активного варианта A образуем сумму среднемесячных значений A=(A+n+A-s), где знаки «+» и «-» относятся к положительному и отрицательному секторам ММП. Для сравнения образуем контрольный вариант K=(A-n+A+s). Результаты для четырех групп ΣKр представлены на рис. 1. Видно, что кривые в активном варианте А расположены выше, чем в контрольном варианте K. При этом различие между А и K увеличивается с ростом магнитной активности. В спокойные периоды (ΣKр=0÷12) различие между А и K практически исчезает.
Рассмотрим изменения аn и аs по времени суток. Для этого по данным трехчасовых аn и аs был проведен гармонический анализ Фурье и определены амплитуда R и время T максимума суточной вариации. В качестве времени T принято солнечное время Северного геомагнитного полюса GMT, отличающееся от гринвичского времени UT на 4.5 ч (GMT=UT-4.5). В солнечно-эклиптической системе координат вектор с амплитудой R с фазой максимума T (выраженной в градусах) можно разложить на две компоненты аx=RcosT и аy=RsinT, направленные по геомагнитному меридиану и параллели соответственно. Если причиной геомагнитной активности являются ионосферные токи, очевидно, что аx-компонента обусловлена токами, текущими по геомагнитным параллелям, а аy-компонента - токами, текущими по меридиану. По компонентам аx и аy образуем комбинации A и K. Результаты представлены на рис. 2. Отметим, что в случае аy приняты абсолютные значения, так как эта компонента имеет противоположные знаки в положительном и отрицательном секторах ММП.
Видно, что в случае аx варианты А и К практически не отличаются, а в случае аy кривые варианта А расположены значительно выше, чем для контрольного варианта K. Это означает, что северо-южная асимметрия магнитной активности связана с ионосферными токами, текущими вдоль меридиана.
1. Данилов А.А. Северо-южная асимметрия геомагнитной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 1998. Т. 38, № 3. С. 39-46.
2. Ионосферно-магнитные возмущения в высоких широтах / Под ред. О.А. Трошичева. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
3. Шеломенцев В.В. Связь северо-южной асимметрии геомагнитной активности с y-компонентой ММП // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1977. Вып. 43. С. 55-59.
4. Cao J.B., Duan A., Dunlop M., Wei X., Cai C. Dependence of IMF By penetration into the neutral sheet on IMF Bz and geomagnetic activity // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 5279-5285. DOI:https://doi.org/10.1002/2014JA019827.
5. Geomagnetic Data. IAGA Bulletin 1972-1976. N 32, a-h.
6. Iijima T., Potemra T.A. The amplitude distribution of field-aligned currents of northern high latitudes observed by Triad // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 2165-2174.
7. Petrukovich A.A. Origins of plasma sheet By // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, A07217. DOI:https://doi.org/10.1029/2010JA016386.
8. Siebert M. Magnetic activity differences between the two hemispheres following the sector structure of the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. P. 3049-3052.
9. Wilcox J.M. Asymmetry in the geomagnetic response to the polarity of the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. P. 6835-6836.
10. Yoshizawa K. Effect of the IMF-By component on the North-South asymmetry of geomagnetic activity // Planetary and Space Science. 1986. V. 34. P. 639-644. DOI: 10.1016/ 0032-0633(86)90041-3.
