Якутск, Россия
Якутск, Россия
В работе анализируются события сильных возмущений космической погоды в первой декаде сентября 2017 г. При этом используется данные Dst-индекса геомагнитной активности, параметров нормалей к фронтам межпланетных ударных волн, а также прямые измерения параметров межпланетного магнитного поля, плазмы солнечного ветра и космических лучей. С использованием спектрального анализа данных измерений параметров межпланетной среды проведен анализ МГД-волн в области предфронта двух межпланетных ударных волн, ответственных за геомагнитные возмущения 6 и 7 сентября 2017 г. Основные полученные результаты сводятся к следующему: установлен вклад трех веток МГД-волн (альфвеновских, быстрых и медленных магнитозвуковых) в наблюдаемый спектр модуля межпланетного магнитного поля. Подтвержден вывод, что генерация альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн обусловлена наличием потоков протонов с энергией Ep~1 МэВ в области предфронта межпланетных ударных волн. При этом обнаружен преобладающий вклад медленных магнитозвуковых волн в наблюдаемый спектр модуля межпланетного магнитного поля, но причина этого остается неизвестной. Отмечается, что разная ориентация нормалей между фронтами межпланетных ударных волн и направлением среднего вектора межпланетного магнитного поля на достаточно близко расположенных относительно друг друга космических аппаратах может служить признаком волнистости структуры фронта ударной волны.
межпланетное магнитное поле, солнечный ветер, МГД-волны, межпланетная ударная волна, геомагнитная буря, космические лучи, форбуш-понижение
1. Бережко Е.Г., Стародубцев С.А. Природа динамики спектра флуктуаций космических лучей. Известия АН СССР. Сер. физическая. 1988. Т. 53. С. 2361–2363.
2. 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.
3. Кравцова М.В., Сдобнов В.Е. Наземное возрастание интенсивности космических лучей на фазе спада 24 солнечного цикла: спектры и анизотропия. Известия РАН. Сер. физическая. 2021. Т. 85. С. 1194–1197. DOI:https://doi.org/10.31857/S036767 6521080147.
4. Максимов Д.С., Когогин Д.А., Насыров И.А., Загретдинов Р.В. Влияние солнечных вспышек 5–12 сентября 2017 г. на региональную возмущенность ионосферы Земли по данным ГНСС-станций, расположенных в Приволжском Федеральном округе РФ. Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9, № 2. С. 52–59. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-92202306.
5. Рязанцева М.О., Рахманова Л.С., Ермолаев Ю.И. и др. Характеристики турбулентного потока солнечного ветра в областях компрессии плазмы. Косм. иссл. 2020. T. 58, № 6. C. 503–512. DOI:https://doi.org/10.31857/S002342062 0060096.
6. Сафаргалеев В.В., Терещенко П.Е. Пульсации герцового диапазона на фазе восстановления магнитной бури 7–8.09.2017 г. и связь их динамики с изменениями параметров межпланетной среды. Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59, № 3. С. 301–315.
7. Стародубцев С.А., Шадрина Л.П. Распределение МГД-турбулентности в окрестности переднего фронта крупномасштабных возмущений солнечного ветра. Геомагнетизм и аэрономия. 1998. Т. 38. С. 9–15.
8. Стародубцев С.А., Григорьев А.В., Григорьев В.Г. и др. Флуктуации космических лучей и ММП в окрестности фронтов межпланетных ударных волн. Известия РАН. Сер. физическая. 2007. Т. 71. С. 1022–1024.
9. Стародубцев С.А., Зверев А.С., Гололобов П.Ю., Григорьев В.Г. Флуктуации космических лучей и МГД-волны в солнечном ветре. Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9. С. 78–85. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-92202309.
10. Струминский А.Б., Григорьева И.Ю., Логачев Ю.И., Садовский А.М. Солнечные электроны и протоны в событиях 4–7 сентября 2017 г. и сопутствующие явления. Физика плазмы. 2020. Т. 46, № 2. С. 139–153.
11. Топтыгин И.Н. Космические лучи в межпланетных магнитных полях. М.: Наука, 1983. 304 с.
12. Яхнин А.Г., Яхнина Т.А. Особенности динамики электронов внешнего радиационного пояса с энергией 1 МэВ во время геомагнитных бурь 7–8 сентября 2017 года. Известия РАН. Сер. физическая. 2022. Т. 86, № 3. С. 349–354. DOI:https://doi.org/10.31857/S0367676522030279.
13. Barkhatov N.A., Belliustin N.S., Bougeret J.-L., et al. Influence of the solar-wind magnetic field on the magnetosheath turbulence behind the bow shock. Radiophysics and Quantum Electronics. 2001. Vol. 44, no. 12. P. 915–923.
14. Borovsky J.E. What magnetospheric and ionospheric researchers should know about the solar wind. J. Atmos. Solar-Тerr. Phys. 2020. Vol. 204. 105271. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105271.
15. Borovsky J.E. Further investigation of the effect of upstream solar-wind fluctuations on solar-wind/ magnetosphere coupling: Is the effect real? Front. Astron. Space Sci. 2023. Vol. 9. 17 p. DOI:https://doi.org/10.3389/fspas.2022.975135.
16. Borovsky J.E., Funsten H.O. Role of solar wind turbulence in the coupling of the solar wind to the Earth’s magnetosphere. J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108. P. 1246. DOI: 10.1029/ 2002JA009601.
17. Bruno A., Christian E.R., de Nolfo G.A. Spectral analysis of the September 2017 solar energetic particle events. Space Weather. 2019. Vol. 17. P. 419–437. DOI:https://doi.org/10.1029/2018SW002085.
18. Clilver M.A., Rodger C.J., Brundell J.B., et al. Long-lasting geomagnetically induced currents and harmonic distortion observed in New Zealand during the 7–8 September 2017 disturbed period. Space Weather. 2018. Vol. 16. P. 704–717. DOI:https://doi.org/10.1029/2018SW001822.
19. D’Amicis R., Perrone D., Vell M., et al. Investigating Alfvénic turbulence in fast and slow solar wind streams. Universe. 2022. Vol. 8. P. 352. DOI:https://doi.org/10.3390/universe8070352.
20. Desai M., Dayeh M., Ebert R., et al. Ion acceleration at CME-driven shocks near the Earth and the Sun. Proc. IP Conf. 2012. Vol. 1500, iss. 1. P. 80–85. DOI:https://doi.org/10.1063/1.4768748.
21. Despirak I.V., Setsko P.V., Sakharov Ya.A., et al. Geomagnetically induced currents during supersubstorms on September 7–8, 2017. Bull. Russian Academy of Sciences: Physics. 2023. Vol. 87, no. 7. P. 999–1006. DOI:https://doi.org/10.3103/S1062873823 702283.
22. Gololobov P., Starodubtsev S., Grigoryev V., Zverev A. NMDB and space weather forecasting. Cosmic Ray Studies With Neutron Detectors. 2023. Vol. 2. P. 69–80. DOI: 10.38072/ 2748-3150/p32.
23. Grigoryev A.V., Starodubtsev S.A., Grigoryev V.G., et al. Fluctuations of cosmic rays and IMF in the vicinity of interplanetary shocks. Adv. Space Res. 2008. Vol. 41. P. 955–961. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2007.04.044.
24. Howard T. Coronal Mass Ejections: An Introduction. Astrophysics and Space Science Library. Springer Science+Business Media, LLC. 2011. Vol. 376. DOI:https://doi.org/10.1007/978-1-4419-8789-1.
25. Jankovicova D., Voros Z., Simkanin J. The influence of solar wind turbulence on geomagnetic activity. Nonlinear Processes Geophys. 2008. Vol. 15. P. 53–59.
26. Luttrell A.H. Power Spectra of Low Frequency MHD turbulence up- and downstream of interplanetary fast shocks within 1 AU. Ann. Geophys. 1986. Vol. 4. P. 439–446.
27. Luttrell A.H. Evidence for slow mode MHD turbulence in the solar wind: post-shock observations at 0.31 AU. J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92. P. 13653–13657.
28. Luttrell A.H., Richter A.K. Study of MHD fluctuations upstream and downstream of quasiparallel interplanetary shocks. J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92. P. 2243–2252.
29. Mishev A., Usoskin I., Raukunen O., et al. First analysis of ground-level enhancement (GLE72) on 10 September 2017: Spectral and anisotropy characteristics. Solar Phys. 2018. 293:136. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-018-1354-x.
30. Mostafa N., Ghamry E., Ellithi A., et al. Multi-space observations of the storm sudden commencement (September 2017) and its effect on the geomagnetic field. Adv. Space Res. 2022. Vol. 70. P. 641–651. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.04.023.
31. Pitna A., Safrankova J., Nemcek Z., et al. Density fluctuations upstream and downstream of interplanetary shocks. Astrophys. J. 2016. Vol. 819. P. 41–50. DOI:https://doi.org/10.3847/0004-637X/819/1/41.
32. Rezeau L., Belmont G. Magnetic turbulence at the magnetopause, a key problem for understanding the solar wind/magnetosphere exchanges. Space Sci. Rev. 2001. Vol. 95. P. 427–441.
33. URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_provisional/index.html (дата обращения 21 января 2024 г.).
34. URL: http://pgia.ru/cosmicray (дата обращения 21 января 2024 г.).
35. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/ftpbrowser/wind_epact_step_flux_hr.html (дата обращения 21 января 2024 г.).
36. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/form/sc_merge_min1.html (дата обращения 21 января 2024 г.).
37. URL: https://lweb.cfa.harvard.edu/shocks (дата обращения 21 января 2024 г.).
38. URL: https://umbra.nascom.nasa.gov/SEP (дата обращения 21 января 2024 г.).
39. URL: https://www.spaceweather.com (дата обращения 21 января 2024 г.).
