КОНКУРС НАУЧНЫХ РАБОТ ИКИ РАН 2010-2011 гг.
Цикл
работ: Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю., «ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАЗВИТИЯ МАГНИТНЫХ БУРЬ
ДЛЯ РАЗНЫХ ТИПОВ ТЕЧЕНИЙ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА»
На основе архива данных OMNI для периода 1976–2000 годов
выполнен анализ 798 геомагнитных бурь с Dst < –50 нТ и их межпланетных
источников – крупномасштабных типов солнечного ветра: CIR (145 магнитных бурь),
Sheath (96); магнитные облака МС (62); Ejecta (161), источник остальных 334
магнитных бурь оказался неопределенным. Для анализа был использован двойной
метод наложенных эпох, в котором за опорные времена взяты моменты начала
магнитной бури и минимума Dst индекса.
В 1-й работе подтвержден известный факт, что независимо от вида межпланетного источника начало магнитной бури наступает через 1–2 часа после поворота ММП к югу (Bz < 0), и окончание главной фазы бури и начало восстановительной фазы наблюдаются через 1–2 часа после исчезновения южной компоненты ММП. Также подтвержден ранее полученный результат, что наиболее эффективная генерация магнитной бури наблюдается для Sheath перед MC. На главной фазе бури параметры Bz и Ey в среднем мало изменяются между началом и концом главной фазы (минимума Dst и Dst*), в то время как Dst и Dst* монотонно уменьшаются, приблизительно пропорционально интегралу Bz и Ey по времени. Такое поведение индексов согласуется с предположением, что процесс генерации бури связан не просто с текущим значением Bz и Ey, а обладает памятью о предыстории. Полученные результаты показывают, что использованный двойной метод наложенных эпох может быть успешно применен для изучения динамики параметров на главной фазе магнитных бурь, имеющих разные длительности.
Во 2-й работе показано, что совокупность межпланетных источников магнитных бурь по своим медленно и быстро изменяющимся характеристикам разбивается на две основные группы: (1) ICME (MC и Ejecta) (2) CIR и Sheath. Средние значения, абсолютные и относительные вариации в MC и Ejecta для всех параметров оказываются или средними, или ниже среднего (средние значения электрического поля Ey и Bz компоненты ММП по модулю выше), а в CIR и Sheath – выше среднего. Высокие значения относительной вариации концентрации sN/〈N〉 наблюдаются в MC. В то же время высокие значения для относительных вариаций скорости, Bz компоненты и модуля ММП наблюдаются в Sheath и CIR. Заметных различий в соотношениях рассматриваемых параметров для умеренных
и сильных магнитных бурь не наблюдается.
В 3-й работе на основе каталога крупномасштабных типов солнечного ветра, созданного с использованием базы OMNI за период 1976–2000 гг. [Ермолаев и др., Косм. Иссл., т.42, №2, с.1-15, 2009; см. сайт ftp://ftp.iki.rssi.ru/omni/)], проводится исследование главной фазы магнитных бурь (Dst£-50 нТ), источником которых являлись разные типы течений солнечного ветра: коротирующие области взаимодействия (CIR), области сжатия плазмы Sheath, межпланетные корональные выбросы массы (ICME), включающие 2 подтипа – магнитные облака (МС) и поршни (Ejecta ), и «неопределенный» тип (IND). С этой целью
проводится сопоставление величин геомагнитных индексов Dst (АЕ) с компонентой электрического поля Еу в минимуме Dst индекса главной фазы бури (т.н. метод “peak-to-peak”). В результате анализа корреляционных связей между Еу и Dst (АЕ) на пике главной фазы было показано, что величина |Dst| индекса увеличивается с ростом электрического поля Ey для всех 8-ми типов течений. При сильных электрических полях Еу >11 мВ/м внутри магнитных облаков МС и, возможно, внутри всех ICME (MC + Ejecta), величина |Dst| индекса выходит на насыщение. Величина АЕ индекса во время магнитных бурь не зависит от величины электрического поля Еу почти для всех течений, кроме магнитных облаков МС и, возможно, области сжатия перед ними ShMC. Наблюдается линейный рост АЕ индекса внутри МС при низких значениях поля Еу < 11 мВ/м, и спад при сильных полях Еу > 11 мВ/м. Так как во всех типах солнечного ветра динамическое давление Pd и флуктуации σВ ММП коррелируют с величиной Еу, то оба геомагнитных индекса |Dst| и АЕ не показывают дополнительной зависимости от Pd и σВ ММП.
Во 4-й работе (Yermolaev et al., 2010) анализируется динамика главной фазы магнитных бурь с использованием двойного метода наложенных эпох, в котором за опорные времена взяты моменты начала магнитной бури и минимума Dst индекса. Главные фазы всех магнитных бурь масштабировались (растягивались или сжимались) так, чтобы все бури имели одинаковые длительности главных фаз. Данный метод воспроизводит некоторые хорошо известные результаты и позволяет получить новые результаты. Показано, что индекс Dst на главной фазе бури почти линейно зависит от интеграла электрического поля Еу, и это свойство, в дополнение к peak-to-peak методу, используется при анализе динамики магнитной бури.