bigpo.ru
добавить свой файл
1


УДК 550.388.2


ОТКЛИК ИОНОСФЕРЫ НАД МОСКВОЙ НА СОБЫТИЯ НА СОЛНЦЕ В ОКТЯБРЕ-НОЯБРЕ 2003 Г


Боярчук К.А., Крашенинников И.В., Коломийцев О.П., Лещенко Л.Н.

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН


Абстракт


Обсуждаются предварительные результаты наблюдений ионосферы над Москвой в период выдающихся событий на Солнце в октябре-ноябре 2003 г. Приведены результаты вертикального зондирования ионосферы в периоды сильных ионосферно-магнитных возмущений 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г. Анализ полученных ионограмм показал, что поведение ионосферы в эти периоды было типичным для авроральных условий – рассеянные отражения, полное или частичное поглощение радиоволн, образование спорадических слоев в области E типа «a», «s» и «r».

Введение


В октябре-ноябре 2003 г на Солнце произошли выдающиеся события, которые по амплитуде отдельных характеристик солнечной активности превосходили все наблюдаемые явления на Солнце в последние 20 и более лет. Вся совокупность экспериментального материала, полученного с использованием современных технических средств, как с борта спутников, так и солнечно-геофизическими наземными обсерваториями, дает возможность сегодня ставить вопрос о решении проблемы прогноза солнечно-геофизической активности, передачи энергии Солнца магнитосфере, атмосфере и ионосфере Земли и о влиянии мощных солнечно-геомагнитных возмущений на высокотехнологические системы, на экологию вообще и на живые организмы, в частности.

Цель настоящего сообщения - показать предварительные результаты солнечных и геомагнитных наблюдений в октябре-ноябре 2003 г и результаты вертикального зондирования ионосферы на обсерватории ИЗМИРАН (г. Троицк, Московская область).


Описание солнечно-геофизической обстановки


Для анализа солнечной и геомагнитной активности были использованы данные, представленные на веб-сайтах Мировых Центров Данных: http://www.sec.noaa.gov/today.html -Центр Космической Погоды (SEC), Боулдер, США;

ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA/SOLAR_RADIO/FLUX/;

ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/GEOMAGNETIC_DATA/INDECES/Kp_Ap/;

http://sohowww.estec.esa.nl – Солнечная Орбитальная Обсерватория (SOHO);

http://www.izmiran.rssi.ru – Центр прогнозов геофизической обстановки, ИЗМИРАН, Московская область.

В октябре-ноябре 2003 г. наблюдались две мощнейшие геомагнитные бури. Одна - с внезапным началом в 09.30 LT 29 октября (время Московское, час.мин); планетарный индекс активности Ap = 189 nT. Пиковые значения компонент геомагнитного поля по данным обсерватории ИЗМИРАН были: Z200, Y 600 и X1000 nT. В главной фазе бури трехчасовой индекс активности Kp = 9. Буря продолжалась до 31 октября. Другая – c постепенным началом в 15.00 LT 20 ноября; планетарный индекс активности Ap = 117 nT. Пиковые значения компонент составляли: Z 400, Y ≈ 600, X ≈ 1000 nT. В главной фазе бури Kp = 8 ÷ 9. Буря наблюдалась до 06.00 LT 21 ноября.

Обе бури связаны с образованием активных областей на Солнце. Активные области, которые наблюдались в период с 19 октября по 4 ноября 2003 г, имели максимальную площадь 30 октября в ~ 5700 миллионных долей солнечной полусферы (м.д.с.п.), число пятен в них 29 октября было 330. Развитие одной группы пятен привело к образованию самой большой вспышечно-активной группы пятен 23 цикла солнечной активности. Поток радиоизлучения Солнца на частоте 2800 МГц F10.7 = 270 в единицах вт · м –2 · (Гц) –1. По данным солнечной обсерватории «SOHO» в рентгеновском и оптическом диапазонах в областях наблюдалось большое число вспышек разного класса и разных баллов. По данным спутников «GOES-11» и «GOES-12» вспышечная активность сопровождалась повышенной эмиссией высокоэнергичных частиц – протонов и электронов.

Несколько иные характеристики имели активные области, которые наблюдались с 18 ноября по 1 декабря 2003 г. Так, они имели 19 ноября максимальную площадь в ~ 2140 м.д.с.п., максимальное число пятен 26 ноября составляло 209, F10.7 = 178. В областях наблюдалось относительно небольшое число вспышек в рентгеновском и оптическом диапазонах. Вместе с тем, эти области, как и описанные выше, по своему воздействию на околоземное космическое пространство были весьма геоэффективными.

Для сравнения, в спокойных условиях в рассматриваемый период наблюдений октябрь-ноябрь 2003 г характеристики солнечно-геофизической активности были:

Ap10 nT, Kp2, F10.7 ≤ 100, число пятен < 50, площадь < 50 м.д.с.п.

Результаты ионосферных наблюдений


Вертикальное зондирование ионосферы на обсерватории ИЗМИРАН (55о сш, 37о вд) проводилось с помощью ионозонда «ПАРУС». Описание ионозонда приведено в (Gajdanckij at al., 1996) и на веб-сайте - http://top.izmiran.troitsk.ru/parus/.

Начало сильного возмущения в ионосфере во время бури 29 октября отмечено в 19.30 LT. Возмущение наблюдалось до 04.00 LT 30 октября. В этот временной интервал на большинстве ионограмм отсутствовали какие-либо следы отраженных сигналов, что свидетельствует о развитии в ионосфере полного поглощения сигналов. В отдельные моменты появлялись сильно рассеянные следы спорадического слоя Es типа «a» с предельной частотой отражения ≤ 4 МГц. В этих случаях отражения от вышележащей области F отсутствовали.

В период бури 20 ноября отмечена существенная перестройка вертикальной структуры ионосферы, результатом которой явилось то, что над Москвой ионосфера имела, как и во время первой бури, все характерные признаки высокоширотной ионосферы (Руководство URSI…,1977; Atlas Ionograms, 1970). Иллюстрацией этого может служить рисунок, где приведена серия последовательных ионограмм (1) – (24), снятых в период с 15.30 LT 20 ноября по 02.30 LT 21 ноября с 30 минутным интервалом. Хорошо видны рассеянные (диффузные) отражения от области F (4), (22), (23) и от спорадических образований в области E - авроральный Es типа «a», сильно рассеянный по высоте слой (4) - (7), (20) – (23); косой Es типа «s», высота которого равномерно увеличивается с ростом частоты излучения (14) – (19); Es типа «r» с запаздыванием у высокочастотного конца (8) – (10), (12); частичное поглощения сигналов (11), (13); полная экранировка спорадическими образованиями в области E вышележащей области F (7) – (19) (Руководство URSI...,1977).

Для сравнения показана ионограмма (24), снятая в спокойных условиях в 02.00 LT

29 ноября 2003 г, когда Кр ≈ 2.

Согласно (Акасофу, Чепмен, 1975; Солнечная и солнечно-земная физика, 1980) южная граница авроральных явлений (высыпание высокоэнергичных частиц, полярные сияния, частичное или полное поглощение радиоволн, рассеянные отражения от ионосферы, образование Es определенных типов) относительно северного полушария находится в сильной зависимости от геомагнитной активности. Так, при Кр ~ 2 она располагается на широтах ~ 60o , при Кр ~ 7 на 40о , при Кр ~ 9 на 35о . Севернее этой границы располагается область аврорального овала. В возмущенные периоды эта область постоянно находится под воздействием высокоэнергичных частиц солнечного и магнитосферного происхождения.

К анализу состояния ионосферы необходимо добавить, что в описанные интервалы ионосферно-магнитных возмущений над Троицком наблюдалось полярное сияние. В свете вышеизложенного приведенные данные вертикального зондирования показывают, что в период выдающихся событий на Солнце в октябре-ноябре 2003 г ионосфера над Москвой находилась в зоне аврорального овала.


Заключение



  1. Магнитно-ионосферные бури, наблюдавшиеся в октябре-ноябре 2003 г,

обусловлены воздействием на околоземное космическое пространство самой большой активной вспышечной группы пятен 23 цикла солнечной активности.

  1. Развитие ионосферно-магнитных возмущений в октябре-ноябре 2003 г

сопровождалось полным поглощением радиоволн в ионосфере. В период бури 20 ноября была отмечена значительная перестройка вертикальной структуры ионосферы с характерными признаками авроральной ионосферы: вертикальная структура была сильно неоднородной, о чем свидетельствуют рассеянные отражения и от области F , и от области E; в области E наблюдались спорадические образования (слои) типа «a», «s» и «r», которые экранировали вышележащую область F ; наблюдалось полное или частичное поглощение радиоволн.






























































Литература


-Акасофу С.И., Чепмен С. Солнечно-земная физика. М.: Мир, часть 2, 512 с., 1975.

-Солнечная и солнечно-земная физика. Иллюстрированный словарь терминов. Пер. с англ. Под ред. Бруцека А. и Дюрана Шю, М.: Мир, 254 с., 1980.

-Руководство URSI по интерпретации и обработке ионограмм. Пер. с англ. Под ред. Медниковой Н.В., М.: «Наука», 342 с., 1977.

-Atlas of Ionograms. Report UAG-10, Ed. Shapley A.H., 268 p., 1970.

-Gajdanskij V.I., Karpenko A.L., Krasheninnikov I.V., Manaenkova N.I., Silvestrov S.V.,

Smirnov A.A. The Base Network Digital Ionospheric Station “PARUS” // XXVth General Assembly of the international union of radio science, Abstracts, P. 360, 1996.