Диссертация (1097516), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Если все эти явления возникаютвследствие изменения проводимости в атмосфере, то на Солнце должны существоватьсоответствующие источники ионизирующего излучения. В качестве возможныхисточников ионизирующего излучения в предвспышечный период рассматривалосьУФ-излучение в токовых слоях на Солнце [Сыроватский, 1977; Гошджанов и др.,1993], а также рентгеновское и радиоизлучение, связанное с началом формирования идвижения CME-структур [Фридман и др., 2006; Aurass et al., 1999; Nitta et al., 2003;Raymond et al., 2003; Gopalswamy et al., 2006; Webb, Howard, 2012].Какотмечалосьвыше,всерассматриваемыесобытиясопровождалиськорональными выбросами (см. Табл.
3.1). Но есть некоторые особенности, отличающиесобытие 15.04.2001 г. Это событие относится к классу особых экстраординарныхсобытий СКЛ, или rogue events [Gopalswamy et al., 2003]. Термин rogue events былнедавно введен М.Б. Калленроде [Kallenrode, Cliver, 2001a,б] для событий СКЛ особогокласса по аналогии с rogue ocean waves (океанические «блуждающие волны»).«Блуждающие волны» (или «волны-убийцы») – гигантские одиночные волны высотой20-30 (а иногда и больше) метров, возникающие в океане и обладающие нехарактернымдля морских волн поведением [Dyachenko, Zakharov, 2005].
В rogue events ускорениечастиц происходит между фронтами двух сближающихся CME (соответствующегоданному событию СКЛ и предшествующего ему), как это показано на рис. 3.23 изработы [Kallenrode, Cliver, 2001b]. В данном случае изображён один из возможныхвариантов, когда предшествующий корональный выброс представляет собой магнитноеоблако – структуру с замкнутыми силовыми линиями [Kallenrode, Cliver, 2001b].
Впоследнее время достаточно большое внимание уделяется изучению конфигураций,соответствующим двум или более сближающимся СМЕ в межпланетном пространстве,как наиболее экстремальным явлениям «космической погоды» [Gopalswamy et al., 2001;Sharma et al., 2013]. Характерные особенности rogue events [Kallenrode, Cliver, 2001a]:наличие двух сближающихся CME (предшествующего данному событию СКЛ исоответствующего ему, причем второй движется с большей скоростью); мощнаявспышка; достаточное количество энергичных частиц в солнечной короне, ускоренныхпредшествующим CME; наличие мощного и продолжительного флюенса (интегральнаяплотность потока высокоэнергичных частиц); поглощение полярной шапки (ППШ).114Рис.
3.23. Схематическое изображение двух последовательных корональных выбросовв межпланетном пространстве, соответствующих протонным событиям типа«rogue events» [Kallenrode, 2001b]Такие события наблюдаются достаточно редко (не более 1-2-х за солнечныйцикл), например: 14.07.1959 г., 4.08.1972 г., 19.10.1989 г., 14.07.2001 г. [Kallenrode,Cliver, 2001a]. Это становится особенно актуальным в настоящее время, в период концамаксимума очередного векового цикла солнечной активности (цикла Глэйсберга). Понекоторым данным, при приближении к минимуму векового цикла вероятностьподобного рода экстраординарных событий СКЛ значительно возрастает [McCracken,2007; Barnard et al., 2011].
Хотя все перечисленные выше события относятся к классуGLE, но не все GLE можно отнести к rogue events, потому что, хотя многие из них иобладают значительной интенсивностью в максимуме потока, но из-за небольшойдлительности такие кратковременные возрастания не вносят существенный вклад винтегральную плотность потока. Событие 15.04.2001 г. тоже относится к rogue events[Gopalswamy et al., 2003]. Примерно за 20 часов до него в 17.15 UT 14.04.2001 г.произошла другая мощная вспышка (М1.0) и корональный выброс СМЕ1, имевшиеместо в той же активной области и сопровождавшиеся протонным событием, причемскорость распространения CME1 (830 км/с) была меньше, чем у СМЕ2 15.04.2001г.(1200 км/с) [Gopalswamy et al., 2003].
На рис. 3.24 приведён снимок коронального115выброса 15.04.2001 г., полученный с помощью коронографа, установленного наспутнике SOHO [http://cdaw/gsfc/nasa/gov/CME_list].Рис. 3.24. Фотография короны Солнца во время события CME 15.04.2001 г. ,полученная с помощью коронографа, установленного на спутнике SOHO.Как известно, события СКЛ приводят к нарушениям радиосвязи в северныхрайонах планеты, вызывают понижения в озоновом слое и в радиационном балансеатмосферы, приводят к созданию помех и выходу из строя датчиков космическихаппаратов.ВовремясобытийСКЛэкипажикосмическихкораблеймогутподвергнуться большему риску облучения ионизирующей радиацией.
События СКЛ,относящиеся к классу rogue events, в силу своих особенностей, могут привести к болеекатастрофическим последствиям в среде обитания человека. В то же время, именноналичие характерных особенностей дает возможность прогнозирования таких событий.Во всяком случае, проблема прогнозирования таких событий требует дальнейшегоизучения.1163.6 Эффекты форбуш-понижений ГКЛ в вариациях атмосферногоэлектрического поля высоких широт.ИзучениюкратковременныхвариацийГКЛ(форбуш-понижений)ватмосферном электрическом поле посвящено не так много работ [Асмаев, Чернышева,1990; Makino, Ogawa, 1984; Sheftel et al., 1994; Marcz, 1997; Engfer, Tinsley, 1999].Причем все эти исследования, за исключением работ [Асмаев, Чернышева, 1990; Sheftelet al., 1994] проводились в средних и низких широтах, а результаты, полученные длявысоких широт, по-видимому, нельзя считать статистически значимыми [Sheftel et al.,1994].Внастоящемисследованийвлиянияразделепредставленыфорбуш-пониженийрезультатыГКЛнаэкспериментальныхизменениеатмосферногоэлектрического поля в высокоширотной зоне (обс.
Апатиты) [Kasatkina et al., 2003a,c].Для анализа было отобрано 9 событий за период 2001-2002 гг., соответствующихусловиям «хорошей погоды» и форбуш-понижениям ГКЛ с максимальной амплитудой,превышающей 5%. Форбуш-понижения ГКЛ отбирались по данным нейтронногомонитораОулу[http://cosmicrays.oulu.fi/GLE.html].ВкачествеизмененийEzрассчитывались отклонения ΔEz среднесуточных значений от среднемесячных впроцентном отношении. На рис. 3.25 приведен результирующий график, полученныйметодом наложения эпох для событий форбуш-понижений ГКЛ за исследуемыйпериод. К исследуемой зависимости был применен критерий Стьюдента.
В результатеполучено, что статистически значимые отклонения (P<0.05) наблюдаются за 1 день(уменьшение на 33%) и на 5-й день (увеличение на 31%) от начала форбуш-пониженияГКЛ.Наблюдаемое во время форбуш-понижения ГКЛ увеличение Ez в высокихширотах в целом соответствует полученным ранее результатам [Асмаев, Чернышева,1990; Sheftel et al., 1994]. Следует сказать, что по данным [Engfer, Tinsley, 1999] внизких широтах также наблюдается небольшое увеличение Ez на 9% на 2-4 день сначала форбуш-понижения. Полученный результат не противоречит также модельнымрасчетам, согласно которым вариации ГКЛ формируют профиль электропроводности внижней атмосфере, и поэтому уменьшение атмосферной проводимости во времяфорбуш-понижений ГКЛ должно приводить к увеличению Ez в высоких широтах[Makino, Ogawa, 1984].
Обнаруженное понижение Ez, скорее всего, связано совспышечной активностью на Солнце, предшествующей событиям форбуш-пониженийГКЛ [Моисеев и др., 1993; Reiter, 1969; Olson, 1978].Полученный результат о связи форбуш-понижений ГКЛ с атмосфернымэлектрическим полем в высоких широтах может служить косвенным подтверждением117механизма воздействия вариаций ГКЛ на климат через образование облаков[Svensmark, Friis-Christensen, 1997; Palle, Bago, 2000; Marsh, Svensmark, 2000; Marsden,Lingenfelter, 2001; Carslaw et al., 2003].
Существует также ряд экспериментальныхподтверждений воздействий форбуш-понижений ГКЛ на атмосферные параметры(прозрачность [Pudovkin, Veretenenko, 1995], температуру и давление [Вовк и др., 1997;Pudovkin et al., 1997], количество осадков [Стожков и др., 1995]), а также нациклоническую активность и циркуляционный режим [Tinsley, Deen, 1991; Veretenenkoet al., 2005].6040dEz(%)200-20-40-60-5 -4 -3 -2 -1 0123456789 10ДниРис. 3.24. Отклонения Ez от среднемесячных значений (нулевая линия) в (%),обработанные методом наложения эпох для 9 изолированных форбуш-понижений ГКЛза 2001-2002 гг. Нулевым днем считается дата начала форбуш-понижения (обозначентреугольником). Вертикальной чертой нанесены 90%-ные доверительные интервалы.Статистически значимые отклонения от среднего (α=0.05) отмечены кружками.1183.7 Выводы.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
