Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Иркутск, Россия
Известно, что динамика интенсивности космических лучей различна на восходящей и нисходящей ветвях 11-летнего солнечного цикла, т. е. наблюдаются явления гистерезиса. Недавно получено, что на более коротких интервалах на масштабе магнитных бурь также могут наблюдаться признаки гистерезиса в зависимостях жесткостей геомагнитного обрезания (ЖГО) космических лучей R (геомагнитных порогов) от параметров гелио- и геосферы. Параметр R — это жесткость, ниже которой поток частиц обрезан из-за геомагнитного экранирования. В настоящей работе проведен анализ зависимости геомагнитного буревого индекса Dst и вариации геомагнитных порогов ΔR от параметров межпланетного магнитного поля (ММП) и солнечного ветра (СВ) во время двухступенчатой магнитной бури 7–8 сентября 2017 г. Найдены явления гистерезиса в следующих парных рядах: (1) зависимостях Dst от параметров СВ и ММП и (2) зависимостях ΔR от параметров СВ и ММП. Найдено, что кривые на нисходящей фазе бури (главная фаза) и восходящей (фаза восстановления) не совпадают — формируются петли гистерезиса. Специфической чертой исследуемой бури является второе понижение Dst на восстановительной фазе. Картина гистерезиса отражает эту специфическую динамику бури, формируя две петли как реакцию на два понижения Dst.
: космические лучи, геомагнитные пороги, жесткости геомагнитного обрезания, суперсуббури, межпланетное магнитное поле, индексы геомагнитной активности
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. СПб.: Лань, 2009. 592 с.
2. Данилова О.А., Птицына Н.Г., Тясто М.И. Явления гистерезиса во взаимосвязи жесткости обрезания космических лучей и параметров магнитосферы во время бури 15 мая 2005 г. Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63, № 4. С. 481–487. DOI:https://doi.org/10.31857/S001679402360014X.
3. Дремухина Л.А., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. Динамика межпланетных параметров и геомагнитных индексов в периоды магнитных бурь, инициированных разными типами солнечного ветра. Геомагнетизм и аэрономия. 2019. T. 59. № 6. С. 683–695. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016794019060063.
4. Дэспирак И.В., Клейменова Н.Г., Громова Л.И. и др. Суперсуббури во время бурь 7–8 сентября 2017 г. Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60, № 3. С. 308–317. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794020030049.
5. Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Николаева Н.С., Ермолаев М.Ю. Статистическое исследование влияния межпланетных условий на геомагнитные бури. Космические исследования. 2010. Т. 48, № 6. С. 499‒515.
6. Калегаев В.В. Динамические модели магнитного поля. Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 16. С. 60–69.
7. 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:https://doi.org/10.12737/szf-33201702.
8. Куражковская Н.А., Куражковский А.Ю. Эффект гистерезиса между индексами геомагнитной активности (Ap, Dst) и параметрами межпланетной среды в 21–24 циклах солнечной активности. Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9, № 3. С. 73–82. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-93202308.
9. Куражковская Н.А., Зотов О.Д., Клайн Б.И. Связь развития геомагнитных бурь с параметром β солнечного ветра. Солнечно-земная физика. 2021. Т. 7, № 4. С. 25–34. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-74202104.
10. Обридко В.Н., Канониди Х.Д., Митрофанова Т.А., Шельтинг Б.Д. Солнечная активность и геомагнитные возмущения. Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 2. С. 157–166. DOI:https://doi.org/10.7868/S0016794013010148.
11. Птицына Н.Г., Данилова О.А., Тясто М.И., Сдобнов В.Е. Влияние параметров солнечного ветра и геомагнитной активности на вариации жесткости обрезания космических лучей во время сильных магнитных бурь. Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59, № 5. С. 569–577. DOI: 10.1134/ S0016794019050092.
12. Птицына Н.Г., Данилова О.А., Тясто М.И., Сдобнов В.E. Динамика жесткости обрезания космических лучей и параметров магнитосферы во время различных фаз бури 20 ноября 2003 г. Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 2. С. 160–171. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794021010120.
13. Сафаргалеев В.В., Терещенко П.Е. Пульсации герцового диапазона на фазе восстановления магнитной бури 7–8.09.2017 и связь их динамики с изменениями параметров межпланетной среды. Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59, № 3. С. 301–315. DOI:https://doi.org/10.1134/S001679401903012X.
14. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 354 с.
15. Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Kalegaev V.V., et al. Magnetic storms and magnetotail currents. J. Geophys. Res. 1996. Vol. 101, iss. A4. P. 7737–7748. DOI:https://doi.org/10.1029/95JA03509.
16. Asikainen T., Maliniemi V., Mursula K. Modeling the contributions of ring, tail, and magnetopause currents to the corrected Dst index. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2010. Vol. 115, iss. A12. DOI:https://doi.org/10.1029/2010JA015774.
17. Borovsky J.E., Thomsen M.F., Elphic R.C., et al. The transport of plasma sheet material from the distant tail to geosynchronous orbit. J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103, iss. A9. P. 20297–20331. DOI:https://doi.org/10.1029/97JA03144.
18. Cai D.S., Tao W., Yan X., et al. Bifurcation and hysteresis of the magnetospheric structure with a varying southward IMF: Field topology and global three-dimensional full particle simulations. J. Geophys. Res: Space Phys. 2009. Vol. 114, iss. A12210. DOI:https://doi.org/10.1029/2007JA012863.
19. Dorman L.I., Dorman I.V., Iucci N., et al. Hysteresis between solar activity and cosmic rays during cycle 22: The role of drifts, and the modulation region. Adv. Space Res. 2001. Vol. 27, no. 3. P. 589–594. DOI:https://doi.org/10.1016/S0273-1177(01)00089-8.
20. Ganushkina N.Y., Liemohn M.W., Dubyagin S. Current systems in the Earth’s magnetosphere. Rev. Geophys. 2018. Vol. 56. P. 309–332. DOI:https://doi.org/10.1002/2017RG000590.
21. Gosling J.T. The solar flare myth. JGR. Space Phys. 1993. Vol. 98, iss. A11. P. 18937–18949. DOI:https://doi.org/10.1029/93JA01896.
22. Hajra R, Tsurutani B.T., Lakhina G.S. The complex space weather events of 2017 September. Astrophys. J. 2020. Vol. 899, no. 1. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aba2c5.
23. Kane R.P. Lags, hysteresis, and double peaks between cosmic rays and solar activity. J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108, iss. A10. P. 1379. DOI:https://doi.org/10.1029/2003JA009995.
24. Kilpua E.K.J., Balogh A., von Steiger R., Liu Y.D. Geoeffective properties of solar transients and stream interaction regions. Space Sci. Rev. 2017. Vol. 212. P. 1271–1314. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-017-0411-3.
25. 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. P. 105887. DOI: 10.1016/ j.jastp.2022.105887.
26. Kozyra J.U., Liemohn M.W. Ring current energy input and decay. Space Sci. Rev. 2003. Vol. 109 (1-4). P. 105–131. DOI:https://doi.org/10.1023/B:SPAC.0000007516.10433.ad.
27. Mavromichalaki H., Belehaki A., Rafios X. Simulated effects at neutron monitor energies: evidence for a 22-year cosmic ray variation. Astron. Astrophys. 1998. Vol. 330. P. 764–772.
28. McCracken K.G., Rao U.R., Shea M.A. The Trajectories of Cosmic Rays in a High Degree Simulation of the Geomagnetic Field. MIT Tech. Rep. Massachusetts Institute of Technology. Laboratory for Nuclear Science. Cambridge. 1962. 146 p.
29. Ptitsyna N.G., Danilova O.A., Tyasto M.I., et al. Cosmic ray cutoff rigidity governing by solar wind and magnetosphere parameters during the 2017 Sep 6–9 solar-terrestrial event. J. Atmosp. Solar-Terr. Phys. 2023. Vol. 246. P. 106067. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2023.106067.
30. Richardson I.G., Cane H.V. Geoeffectiveness (Dst and Kp) of interplanetary coronal mass ejections during 1995–2009 and implications for storm forecasting. Space Weather. 2011. Vol. 9, no. 7. DOI:https://doi.org/10.1029/2011sw000670.
31. Scolini C., Chane E., Temmer M., et al. CME-CME Interactions as sources of CME geoeffectiveness: the formation of the complex ejecta and intense geomagnetic storm in 2017 early September. Astrophys. J. Supplement Ser. 2020. Vol. 247 (1). DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab6216.
32. Shen C., Xu M., Wang Y., et al. Why the shock-ICME complex structure is important: learning from the early 2017 September CMEs. Astrophys. J. 2018. Vol. 861, no. 1. P. 861–960. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aac204.
33. Tsyganenko N.A. A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry: 1. Mathematical structure. J. Geophys. Res. 2002a. Vol. 107, no. A8. P. 1179. DOI:https://doi.org/10.1029/2001 JA000219.
34. Tsyganenko N.A. A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry: 2. Parametrization and fitting to observation. J. Geophys. Res. 2002b. Vol. 107, no. A8. P. 1176. DOI:https://doi.org/10.1029/2001JA000220.
35. Tsyganenko N.A., Singer H.J., Kasper J.C. Storm-time distortion of the inner magnetosphere: How severe can it get? J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108, no. A5. P. 1209. DOI: 10.1029/ 2002JA009808.
