Solar-Terrestrial Physics Solar-Terrestrial Physics Солнечно-земная физика / Solnechno-Zemnaya Fizika / Solar-Terrestrial Physics 2712-9640 73217 10.12737/szf-102202403 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Monitoring of near-Earth space, Earth’s magnetosphere and atmosphere during Forbush decreases in August 2005 Мониторинг околоземного космического пространства, магнитосферы и атмосферы Земли в периоды Форбуш-эффектов в конце августа 2005 г. Ковалев Иван Иванович Kovalev Ivan Ivanovich ivankov@iszf.irk.ru https://orcid.org/0000-0002-9497-5823 Кравцова Марина Владимировна Kravtsova Marina Vladimirovna rina@iszf.irk.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Олемской Сергей Владимирович Olemskoy Sergey Vladimirovich osv@iszf.irk.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Сдобнов Валерий Евгеньевич Sdobnov Valeriy Evgen'evich sdobnov@iszf.irk.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-2343-1618 Стародубцев Сергей Анатольевич Starodubtsev Sergei Anatolyevich starodub@ikfia.ysn.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 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 Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН Якутск Россия Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy SB RAS Yakutsk Russian Federation 25 06 2024 25 06 2024 10 2 29 37 09 01 2024 26 03 2024 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/73217/view

Приводятся результаты мониторинга состояния околоземного межпланетного пространства, магнитосферы и атмосферы Земли во время крупномасштабных возмущений солнечного ветра в конце августа 2005 г. Мониторинг проводился с использованием данных наземных наблюдений космических лучей (КЛ) на мировой сети нейтронных мониторов с привлечением данных мюонных телескопов, расположенных в Якутске и Новосибирске. В результате проведенного разными методами анализа данных определены свойства вариаций интенсивности КЛ различных жесткостей на орбите Земли и их питч-угловая анизотропия, ориентация и конфигурация межпланетного магнитного поля, изменения планетарной системы жесткостей геомагнитного обрезания в периоды геомагнитных возмущений, а также среднемассовая температура над станциями КЛ, на которых установлены мюонные телескопы. В периоды геомагнитных возмущений определены параметры кольцевого тока и токов на магнитопаузе.

We present the results of near-Earth interplanetary space, magnetosphere, and atmosphere monitoring during large-scale solar wind disturbances at the end of August 2005. The monitoring was carried out using ground-level cosmic ray (CR) observations made at the worldwide network of neutron monitors as well as muon telescopes in Yakutsk and Novosibirsk. As a result of the analysis performed by different methods, we have obtained variation properties of CRs of different rigidities in Earth’s orbit, their pitch angle anisotropy, orientation and configuration of the interplanetary magnetic field, changes in the planetary system of geomagnetic cutoff rigidities during geomagnetic disturbances, as well as mass average air temperature over CR stations equipped with muon telescopes. For the periods of geomagnetic disturbances, we have determined parameters of magnetospheric ring current and magnetopause currents.

 космические лучи форбуш-эффект магнитосфера атмосфера cosmic rays Forbush effect magnetosphere atmosphere Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России, ИКФИА СО РАН (код научной темы FWRS-2021-0012, номер государственного учета в ЕГИСУ НИОКТР 122011700180-7) The work was financially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, SHICRA SB RAS (Scientific Topic FWRS-2021-0012, State Registration Number in INIS RDE 122011700180-7)

Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В. и др. Форбуш-эффекты с внезапным и постепенным началом. Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52, № 3. С. 313–320. Abunin A.A., Abunina M.A., Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Yanke V.G. Forbush effects with a sudden and gradual onset. Geomagnetism and Aeronomy. 2012, vol. 52, iss. 3, pp. 292–299. Белов А.В., Ерошенко Е.А., Оленева В.А. и др. Чем обусловлены и с чем связаны форбуш-эффекты? Изв. РАН, Сер. физ. 2001. Т. 65, № 3. С. 373–376. Alania M.V., Wawrzynczak A., Sdobnov V.E., Kravtsova M.V. Temporal changes in the rigidity spectrum of Forbush. Solar Phys. 2013. Vol. 286. P. 561–576. DOI 10.1007/ s11207-013-0273-0. Дворников В.М., Матюхин Ю.Г. Энергетические потери космических лучей при движении в регулярном магнитном поле солнечного ветра. Изв. АН СССР. Сер. физ. 1976. Т. 39, № 3. С. 624–626. Asai A., Shibata K., Ishii T.T., Oka M., Kataoka R., Fujiki K., Gopalswamy N. Evolution of the anemone AR NOAA 10798 and the related geo-effective flares and CMEs. J. Geophys. Res. 2009, vol. 114, no A00A21. DOI: 10.1029/2008JA013291. Дворников В.М., Матюхин Ю.Г. Эффекты модуляции космических лучей в коротирующих магнитных ловушках солнечного ветра. Изв. АН СССР. Сер. физ. 1979. Т. 43, № 12. С. 2573–2576. Belov A.V., Eroshenko E.A., Oleneva V.A., Struminsky A.V., Yanke V.G. What are Forbush effects caused by and what are they associated with? Bulletin of the Academy of Sciences of USSR. Ser. Physics. 2001, vol. 65, iss. 3, pp. 411–414. Дворников В.М., Кравцова М.В., Сдобнов В.Е. Диагностика электромагнитных характеристик межпланетной среды по эффектам в космических лучах. Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 4. С. 457–468. DOI: 10.7868/ S001679401304007X. Cane H.V., Richardson I.G., Wibberenz G., Dvornikov V.M., Sdobnov V.E. Cosmic ray evidence for magnetic field line disconnection inside interplanetary coronal mass ejections. Proc. 27th Int. Cosmic Ray Conf. Hamburg, Germany, August 2001. 2001, vol. 9, pp. 3531–3534. Дорман Л.И. Вариации космических лучей. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1957. 492 с. Dvornikov V.M., Matyukhin Yu.G. Energeticheskiye poteri kosmicheskikh luchey pri dvizhenii v regulyarnom magnitnom pole solnechnogo vetra [Energetic loss of cosmic rays when moving in a regular magnetic field of the solar wind] Izvestiya Akademii Nauk SSSR. Seriya Fizicheskaya [Bulletin of the Academy of Sciences of USSR. Ser. Physics]. 1976, vol. 39, iss. 3, pp. 624–626. (In Russian). 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. DOI: 10.7868/S001679 4017020043. Dvornikov V.M., Matyukhin Yu.G. Effekty modulyatsii kosmicheskikh luchey v korotiruyushchikh magnitnykh lovushkakh solnechnogo vetra. Izv. AN SSSR. Ser. fiz. 1979, vol. 43, iss. 12, pp. 2573–2576. (In Russian). Кичигин Г.Н., Кравцова М.В., Сдобнов В.Е. Параметры токовых систем в магнитосфере по данным наблюдений космических лучей в период магнитной бури в июне 2015 г. Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 3. С. 15–19. DOI: 10.12737/stp-33201702. Dvornikov V.M., Sdobnov V.E. Time variations of the cosmic ray distribution function during a solar event of September 29, 1989. J. Geophys. Res. 1997, vol. 102, A11, pp. 24209–24219. Крымский Г.Ф. Диффузионный механизм суточной вариации космических лучей. Геомагнетизм и аэрономия. 1964. Т. 4, № 6. С. 977–986. Dvornikov V.M., Kravtsova M.V., Sdobnov V.E. Diagnostics of the Electromagnetic Characteristics of the Interplanetary Medium Based on Cosmic Ray Effects. Geomagnetism and Aeronomy. 2013, vol. 53, no 4, pp. 430–440. DOI: 10.1134/S0016793213040075. Крымский Г.Ф. Модуляция космических лучей в межпланетном пространстве. М.: Наука, 1969. 152 с. Dorman L.I. Variatsii kosmicheskikh luchey [Variations of cosmic rays]. Moscow, Gos. Izdatel’stvo tekhniko-teoreticheskoy Literatury, 1957, 492 p. (In Russian). Кузьмин А.И. Вариации космических лучей высоких энергий. М.: Наука, 1964. 126 с. Forbush S.E. On the effects in the cosmic-ray intensity observed during the recent magnetic storm. Phys. Rev. 1937, vol. 51, pp. 1108–110. Alania M.V., Wawrzynczak A., Sdobnov V.E., Kravtsova M.V. Temporal changes in the rigidity spectrum of Forbush. Solar Phys. 2013. Vol. 286. P. 561–576. DOI 10.1007/ s11207-013-0273-0. Grigoryev V.G., Starodubtsev S.A., Dvornikov V.M., Sdobnov V.E. Estimation of the solar proton spectrum in the GLE70 event. Adv. Space Res. 2009, vol. 43, pp. 515–517. DOI: 10.1016/j.asr.2008.08.010. Asai A., Shibata K., Ishii T.T., et al. Evolution of the anemone AR NOAA 10798 and the related geo-effective flares and CMEs J. Geophys. Res. 2009. Vol. 114, A00A21. DOI: 10.1029/ 2008JA013291. Kichigin G.N., Sdobnov V.E. Geomagnetic cutoff rigidities of cosmic rays in a model of the bounded magnetosphere with the ring current. Geomagnetism and Aeronomy. 2017, vol. 57, iss. 2, pp. 132–136. DOI: 10.1134/S0016793217020049. Cane H.V., Richardson I.G., Wibberenz G., et al. Cosmic ray evidence for magnetic field line disconnection inside interplanetary coronal mass ejections. Proc. 27th Int. Cosmic Ray Conf. Hamburg, Germany, August 2001. 2001. Vol. 9. P. 3531–3534. Kichigin G.N., Kravtsova M.V., Sdobnov V.E. Parameters of current systems in the magnetosphere as derived from observations of cosmic rays during the 2015 June magnetic storm. Solar-Terr. Phys. 2017, vol. 3, iss. 3, pp. 13–17. DOI: 10.12737/stp-33201702. Dvornikov V.M., Sdobnov V.E. Time variations of the cosmic ray distribution function during a solar event of September 29, 1989. J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102, A11. P. 24209–24219. Kovalev I.I., Olemskoy S.V, Sdobnov V.E. A proposal to extend the spectrographic global survey method. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2022, vol. 235, 105887. DOI: 10.1016/ j.jastp.2022.105887. Forbush S.E. On the effects in the cosmic-ray intensity observed during the recent magnetic storm. Phys. Rev. 1937. Vol. 51. P. 1108–110. Krymskiy G.F. Diffusion mechanism of diurnal cosmic-ray variations. Geomagnetism and Aeronomy. 1964, vol. 4, no 6, pp. 763–769. Grigoryev V.G., Starodubtsev S.A., Dvornikov V.M., Sdobnov V.E. Estimation of the solar proton spectrum in the GLE70 event. Adv. Space Res. 2009. Vol. 43. P. 515–517. DOI: 10.1016/j.asr.2008.08.010. Krymskii G.F., Modulyatsiya kosmicheskikh luchei v mezhplanetnom prostranstve [Cosmic ray modulation in the interplanetary space]. Moscow, Nauka Publ., 1969, 152 p. (In Russian). Kovalev I.I., Olemskoy S.V, Sdobnov V.E. A proposal to extend the spectrographic global survey method. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2022. Vol. 235, 105887. DOI: 10.1016/j.jastp.2022. 105887. Kuzmin A.I. Variatsii kosmicheskikh luchey vysokikh energiy [High energy cosmic ray variations]. Moscow, Nauka Publ., 1964, 126 p. (In Russian). Liu Y., Hayashi K. The 2003 October–November fast halo coronal mass ejections and the large-scale magnetic field structures. Astrophys. J. 2006. Vol. 640, 1135. DOI: 10.1086/500290. Liu Y., Hayashi K. The 2003 October–November fast halo coronal mass ejections and the large-scale magnetic field structures. Astrophys. J. 2006, vol. 640, 1135. DOI: 10.1086/500290. Parker E.N. Cosmic ray modulation by the solar wind. Phys. Rev. 1958. Vol. 110, no. 6. P. 328–334. Parker E.N. Cosmic ray modulation by the solar wind. Phys. Rev. 1958. Vol. 110, no. 6. P. 328–334. Ptitsyna N.G., Danilova O.A., Tyasto M.I., Sdobnov V.E. Cosmic ray cutoff rigidity governing by solar wind and magnetosphere parameters during the 2017 Sep 6–9 solar-terrestrial event. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2023. Vol. 246. 106067. DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106067. Ptitsyna N.G., Danilova O.A., Tyasto M.I., Sdobnov V.E. Cosmic ray cutoff rigidity governing by solar wind and magnetosphere parameters during the 2017 Sep 6–9 solar-terrestrial event. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2023, vol. 246, 106067. DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106067. Richardson I.G., Dvornikov V.M., Sdobnov V.E., Cane H.V. Bidirectional particle flows at cosmic ray and lower (~1 MeV) energies and their association with interplanetary coronal mass ejections/ejecta. JGR. 2000. Vol. 105, no. A6. P. 12579–12591. DOI: 10.1029/1999JA000331. Richardson I.G., Dvornikov V.M., Sdobnov V.E., Cane H.V. Bidirectional particle flows at cosmic ray and lower (~1 MeV) energies and their association with interplanetary coronal mass ejections/ejecta. JGR. 2000, vol. 105, no A6, pp. 12579–12591. DOI: 10.1029/1999JA000331. Verma V.K. On the origin of solar coronal mass ejections. J. Ind. Geophys. Union. 1998. Vol. 2. P. 65–74. Verma V.K. On the origin of solar coronal mass ejections. J. Ind. Geophys. Union. 1998, vol. 2, pp. 65–74. URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/UNIVERSAL_ ver1/2005_08/univ2005_08.html (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/UNIVERSAL_ ver1/2005_08/univ2005_08.html (accessed January 10, 2024). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/radio/waves_type2.html (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/radio/waves_ type2.html (accessed January 10, 2024). URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov (accessed January 10, 2024). URL: https://lweb.cfa.harvard.edu/shocks (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://lweb.cfa.harvard.edu/shocks (accessed January 10, 2024). URL: https://www.nmdb.eu (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://www.nmdb.eu (accessed January 10, 2024). URL: https://ysn.ru/ipm/yktMT00 (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://ysn.ru/ipm/yktMT00 (accessed January 10, 2024). URL: https://cosm-rays.ipgg.sbras.ru (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://cosm-rays.ipgg.sbras.ru (accessed January 10, 2024). URL: https://www.solarmonitor.org (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://www.solarmonitor.org (accessed January 10, 2024). URL: https://lweb.cfa.harvard.edu (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://lweb.cfa.harvard.edu (accessed January 10, 2024). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov (accessed January 10, 2024). URL: ftp://arlftp.arlhq.noaa.gov/pub/archives/gdas1 (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: ftp://arlftp.arlhq.noaa.gov/pub/archives/gdas1 (accessed January 10, 2024). URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056/ (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056/ (accessed January 10, 2024). URL: https://ckp-rf.ru/catalog/usu/433536/ (дата обращения 10 января 2024 г.). URL: https://ckp-rf.ru/catalog/usu/433536/ (accessed January 10, 2024).