КОНКУРС НАУЧНЫХ РАБОТ ИКИ РАН 2011-2012 гг.

Цикл работ: Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю. «МАГНИТНЫЕ БУРИ И ИХ РАЗВИТИЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПА ИСТОЧНИКА В СОЛНЕЧНОМ ВЕТРЕ»

1. Yermolaev, Y. I., N. S. Nikolaeva, I. G. Lodkina, and M. Y. Yermolaev (2012), Geoeffectiveness and efficiency of CIR, sheath, and ICME in generation of magnetic storms, J. Geophys. Res., 117, A00L07, doi:10.1029/2011JA017139.
2. Yermolaev, Y. I., I. G. Lodkina, N. S. Nikolaeva, and M. Y. Yermolaev (2012), Recovery phase of magnetic storms induced by different interplanetary drivers, J. Geophys. Res., 117, A08207, doi:10.1029/2012JA017716.
3. Николаева Н. С., Ю. И. Ермолаев, И. Г. Лодкина, ЗАВИСИМОСТЬ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ ВО ВРЕМЯ МАГНИТНЫХ БУРЬ ОТ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА ДЛЯ РАЗНЫХ ТИПОВ ТЕЧЕНИЙ.2. ГЛАВНАЯ ФАЗА БУРИ, ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2012, том 52, № 1, с. 31–40
4. Николаева Н. С., Ю. И. Ермолаев, И. Г. Лодкина, ЗАВИСИМОСТЬ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ ВО ВРЕМЯ МАГНИТНЫХ БУРЬ ОТ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА ДЛЯ РАЗНЫХ ТИПОВ ТЕЧЕНИЙ. 3. РАЗВИТИЕ БУРИ, ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2012, том 52, № 1, с. 41–52

В первой работе исследуется относительная роль разных типов течений солнечного ветра в генерации магнитных бурь. На базе OMNI данных межпланетных измерений за период 1976 – 2000 г анализируется 798 геомагнитных бурь с Dst£-50 nT и 5 разных типов течений солнечного ветра в качестве их межпланетных источников: коротирующие области взаимодействия (CIR), межпланетные корональные выбросы (ICME), включая магнитные облака (МС) и поршни (ejecta) и область сжатия Sheath перед обоими типами ICME (SHE_MC и SHE_Ej, соответственно). Для разных типов солнечного ветра исследуются следующие относительные характеристики: частота появления; потоки массы, импульса и энергии и магнитный поток; вероятность генерации магнитной бури (геоэффективность); эффективность процесса этой генерации и вариацию некоторых из этих параметров в зависимости от фазы солнечного цикла. Полученные результаты показывают, что, несмотря на то, что магнитные облака имеют более низкую частоту появления и более низкую эффективность, чем CIR и Sheath, они играют существенную роль в генерации магнитных бурь благодаря более высокой геоэффективности генерации бури (т.е. более высокой вероятности содержания большой и продолжительной южной компоненты Bz ММП). Геоэффективность для всех драйверов имеет самое низкое значение во время минимума солнечного цикла и возрастает в другие фазы цикла.

Во второй работе статистический анализ Dst поведения во время фазы восстановления магнитных бурь, индуцированных разными типами межпланетных драйверов, сделан на базе данных OMNI за период 1976 – 2000 г. Исследуются бури, вызванные ICME (включая магнитные облака (МС) и поршни (Ejecta)) и обеими типами областей сжатия: коротирующие области взаимодействия (CIR) и области сжатия перед ICME (Sheath). Самые короткие, умеренные и самые большие длительности фазы восстановления наблюдаются в магнитных бурях, индуцированных от ICME, CIR, и Sheath, соответственно. Фазы восстановления сильных магнитных бурь (Dstmin ≤ -100 nT) хорошо аппроксимируются гиперболическими функциями Dst(t) = a/(1 + t/τ_h) с постоянными временными константами τ_h для каждого типа драйверов, в то время как для умеренных бурь (-100 < Dstmin ≤ -50 nT) Dst-профиль не может быть аппроксимирован гиперболической функцией с постоянными τ_h временами, так как гиперболическое время τ_h растет с ростом времени фазы восстановления. Зависимость времен τ_h от типов межпланетных драйверов такая же, как указано выше. Связь между длительностью и величиной Dstmin для бурь, индуцированных МС и Sheath, имеет 2 части: модуль Dstmin и длительность коррелируют при малых длительностях, в то же время они антикоррелируют при больших длительностях. Полученные результаты показывают, что вариации Dst фазы восстановления зависят от типа межпланетных драйверов, вызывающих магнитные бури.

В следующих работах анализируется главная фаза магнитных бурь (Dst ≤ –50 нТл) и их развитие в зависимости от типа источника в солнечном ветре. Все 190 геомагнитных бурь были разделены на 8 типов в зависимости от структуры течения СВ, вызвавшего бурю: магнитные облака МС (17 бурь), коротирующие области взаимодействия CIR (49 бурь), “поршни” Ejecta (50 бурь), область сжатия перед “поршнем” ShE (34 бури), область сжатия перед магнитным облаком ShMC (6 бурь), все области сжатия перед “телом” IСМЕ, ShE + ShMC (40 бурь), все “тело” IСМЕ, MC + Ejecta (67 бурь), а также неопределенный тип течения IND (34 бури).

В среднем, главные фазы магнитных бурь от всех областей сжатия Sheath перед ICME имеют более сильную южную компоненту ММП, конвективное электрическое поле, динамическое давление и уровень флуктуаций ММП, чем главные фазы магнитных бурь от “тел” ICME (различаются в ~ 1.5–3 раза). В среднем длительности главных фаз разного типа магнитных бурь меняются менее сильно (~1.5 раза).

Оценки пороговых значений интегрального электрического поля sumEy для достижения уровня интенсивности умеренных (Dst ≤ –50 нТл) и сильных (Dst ≤ –100 нТл) магнитных бурь указывают на тенденцию их зависимости от типа источника магнитной бури. В среднем, области сжатия перед “телом” IСМЕ имеют пороговые значения в 1.5 раза ниже, чем сами тела IСМЕ.

На главной фазе магнитных бурь всех типов индекс Dst хорошо аппроксимируется линейной зависимостью от интегрального электрического поля sumEy с высоким значением коэффициента корреляции (>0.65). Теснота связи между этими параметрами (коэффициент корреляции) выше для магнитных бурь, вызванных областью сжатия Sheath перед “телом” IСМЕ, чем магнитными облаками (МС) и коротирующими областями взаимодействия (CIR).

Высокое динамическое давление усиливает эффективность электрического поля (Dst понижение главной фазы) для 4-х типов течений: областей сжатия (Sheath), коротирующих областей взаимодействия (CIR) и неопределенного типа IND.

Индекс Dst не зависит от уровня флуктуаций σВ ММП почти для всех типов течений на фоне зависимости Dst от sumEy главной фазы магнитной бури (различия в пределах погрешности).