Автореферат (1149578), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Влияние ошибок измерения минимально у ЭМвозмущений, распространяющихся вдоль дуги большого круга, проходящейчерез Баренцбург и Ловозеро. Эта линия проходит через экваториальную зону на 25 − 30∘ восточнее максимума плотности вероятности распределениягроз африканского очага и на 35 − 45∘ западнее азиатского грозового очага. Чтобы обеспечить статистически значимый размер выборки при такомрасположении регистрирующих станций и грозовых очагов для дальнейшегоанализа отбирались ЭМ возмущения, направления распространения которыхлежат внутри сектора ±35∘ градусов от оптимального.Четвертая глава8Статистический анализ измерений и показал, что связь между ними не описывается с достаточной точностью формулой для плоского волнового фронта gr = cos / [A13].
По-видимому, это происходит из-за местного искажения структуры ЭМ поля неоднородностями земной коры, которыетрудно учесть аналитически. В настоящей работе связь между и аппроксимирована полиномом третьей степени (), коэффициенты которогополучены из уравнения регрессии по . Применение формулыgr = () /(3)Phase Velocity, 103 km/sвместо gr = cos / позволило минимизировать влияние локальных искажений структуры поля на оценки gr на трассе Ловозеро-Баренцбург. Приве(︀)︀LOZденный волновой импеданс определялся как /0 = Re /hrz/120 .Для анализа вариаций скорости распространения и волнового импеданса ЭМ возмущений в спокойных гелиогеофизических условиях былвыбран период с 1 по 20 октября 2011 г.
[A3, A5, A10, A12]. Результатыизмерений групповой скорости распространения показали, что в это время наблюдался ее регулярный суточный ход, совпадающий с ходом зенитного угла Солнца. Днем скорости были минимальны и изменялись примерно от 230 тыс. до 243 тыс. км/с, а ночью – максимальны, их значения варьировались примерно от 260 тыс. до 274 тыс. км/с. Суточный ход скорости объясняется влиянием Солнца на нижнюю ионосферу. Формирующийся днем D-слой ионосферы изменяет ее профиль проводимости и приводит к снижению скорости распространения. Следовательно, наблюдаемый суточный ход скорости определяется локальным состоянием нижней ионосферы в окрестности трассы Ловозеро-Баренцбург.В волновом импедансе в спокойных усло260виях также наблюдался регулярный суточ250ный ход, /0 изменялся от 1.4 ночью до2401.6 днем.
Он был обратен суточному ходускорости распространения, что согласуется230со сферически–слоистой моделью ионосфе220ры (1).50101520Hours of a DayПоскольку, как показали измереРис. 3: Полученная из измеренной ния, в спокойных условиях проводимостьгрупповой (пунктирная линия) иоцененная по волновому импедансу нижней ионосферы хорошо описываетсясферически–слоистой моделью, мы сравнили(сплошная линия) фазовыескорости распространения ЭМфазовую скорость, полученную через волновозмущений.вой импеданс в Ловозеро с помощью (1), ифазовую скорость, рассчитанную из измеренной групповой (см. рис.
3). Переход от групповой скорости к фазовой осуществлялся с помощью выражения9(︁√︁)︁− ℎ1 / (gr ) с параметрами ℎ1 и , характерph = − ) +ными для невозмущенной ионосферы.В спокойных гелиогеофизических условиях локальные изменения вблизи точки наблюдения совпадают со средними условиями вдоль трассыраспространения ЭМ возмущений, поэтому скорость и волновой импедансведут себя в соответствии с формулой (1), а амплитуда изменений фазовойскорости, полученной из измеренной групповой, практически одинакова с амплитудой изменений фазовой скорости, рассчитанной из . Это демонстрирует возможность оценки локальной скорости распространения в спокойныхусловиях по данным только одной станции.Для того, чтобы исследовать влияние гелиогеофизических возмущений на вариации скорости распространения и волнового импеданса ЭМ возмущений на трассе Ловозеро-Баренцбург, лежащей в авроральных широтах,мы проанализировали три характерных случая.
На рис. 4 приведен первый изних – период со 2 по 14 марта 2012 г. В спокойных гелиогеофизических усло2 ℎ21pk9ucm2,s,srlZ9ZbGroup,Velocity7,db3,km9s2 (2ℎgr1March,2bd228bаl27b26b25b24b23b22b2dbбl2h62h42h22dh8dh6dh4dh2ddb6 EPEAD,Protons,5amin:,pBu>d,MeVlc7,pBu>5,MeVlc7,pBu>dbMeVlc7,B=WestpBu>3bMeVlc7,pBu>5b,MeVlc7db4 pBu>6b,MeVlc7,pBu>dbb,MeVlcвldb2dbbAbsorbtion7,dBdba25гl432dbb2b3b4b5b6b7b8Daysb9dbddd2d3d4Рис. 4: 2 - 14 марта 2012 г.: а) Групповая скорость распространения атмосфериков натрассе Ловозеро-Баренцбург; б) волновой импеданс в обс. Ловозеро; в) поток протонов(GOES-15); г) риометрическое поглощение (обс.
Ивало).виях (со 2 по 5 марта) для групповой скорости и волнового импеданса харак10терны регулярные суточные изменения, аналогичные зарегистрированным воктябре 2011 г. Это свидетельствует об одинаковом характере поведения скорости распространения ЭМ возмущений и волнового импеданса в спокойныхусловиях. После вспышки на Солнце 5 марта регистрировался относительнонебольшой, до 20 + см−2 с−1 ср−1 , поток солнечных протонов с энергиями выше 10 МэВ.
Данное гелиогеофизическое возмущение вызвало смещение ходаизмеренной групповой скорости распространения ЭМ возмущений в сторону уменьшения примерно на 20 тыс. км/с. Это может свидетельствовать обуменьшении действующей высоты волновода вследствие изменения профиляпроводимости ионосферы во время возмущения. Волновой импеданс, измеренный в обс. Ловозеро, как и риометрическое поглощение, измеренное в обс.Ивало, не отреагировали на вторжение потока протонов непосредственно после вспышки 5 марта.
Вероятно, это связано с тем, что обсерватории находятся южнее области проникновения протонов, обусловленной геомагнитнымобрезанием. Модель Штёрмера [9] устанавливает границу области проникновения протонов с энергиями порядка 50 МэВ на географической широтеоколо 70∘ , при этом обе обсерватории находятся значительно южнее границыэтой области. Если изменения проводимости ионосферы имели место на высокоширотной части трассы Ловозеро-Баренцбург, это объясняет изменениясредней групповой скорости распространения на трассе и отсутствие изменений волнового импеданса и риометрического поглощения в окрестности обс.Ловозеро и обс. Ивало.
После солнечной вспышки X-класса 7 марта 2012 г.наблюдалась смена режима суточных изменений групповой скорости ЭМ возмущений, сопровождаемая резким увеличением потоков высокоэнергичныхпротонов. Вместо ожидаемых максимумов скорости ночью мы наблюдалиминимумы, а вместо минимумов днем – максимумы. Данная смена режимаизменения скорости не описывается сферически-слоистой моделью ионосферы, и, скорее всего, связана с возникновением неоднородностей в ионосферев окрестности трассы Ловозеро–Баренцбург [A14].
В волновом импедансе вэто время наблюдались выраженные всплески, максимумы которых превышают его среднее значение более чем в 2 раза. Риометрическое поглощениетакже возрастало в этот период. Область проникновения протонов [9] с энергиями 100 МэВ и выше, присутствующими в данном случае, включает обс.Ловозеро и обс. Ивало. Таким образом, наблюдаемое вблизи обс. Ловозерозначительное возрастание волнового импеданса в сторону увеличения относительно его средних значений можно объяснить присутствием локальнойнеоднородности, и, как следствие, отклонением от сферически-слоистой модели ионосферы.11Второй рассмотренный случай (рис.
5, ноябрь-декабрь 2011 г.), аналогичен предыдущему (рис. 4). Здесь также наблюдается связь измереннойNovember/WDecemberWdlkkp+u9cmdWsWsraZuZlGroupWVelocity/Wkl3Wkmusd8lаad7ld6ld5ld4ld3lddldkldG6dG4dGddkG8kG6kG4kGdkбakl6 EPEADWProtonsW5Zmin:WpB9>kWMeVac/WpB9>5WMeVac/WpB9>klMeVac/WB=WestpB9>3lMeVac/WpB9>5lWMeVac/kl4 pB9>6lWMeVac/WpB9>kllWMeVacвakldkllAbsorbtion/WdBklZd5гa43dkldkddd3d4d5d6d7d8d9Days3llkldl3l4l5l6l7Рис.
5: 21 ноября - 7 декабря 2011 г.: а) Групповая скорость распространенияатмосфериков на трассе Ловозеро-Баренцбург; б) волновой импеданс в обс. Ловозеро; в)поток протонов (GOES-15); г) риометрическое поглощение (обс. Ивало).групповой скорости распространения ЭМ возмущений с потоком высокоэнергичных протонов. С 26 по 29 ноября, когда спутником GOES-15 регистрировались повышенные значения потока протонов, значения скорости распространения на трассе Ловозеро-Баренцбург были ниже тех, что были измерены в спокойных гелиогеофизических условиях. Поскольку данная солнечная вспышка была достаточно слабой, можно предположить, что возмущения проводимости ионосферы затронули только часть трассы ЛовозероБаренцбург, где измерялась скорость распространения ЭМ возмущений, ноне достигли обс.
Ловозеро, где измерялся волновой импеданс. Это обусловилоотсутствие реакции импеданса и риометрического поглощения на эти гелиогеофизические возмущения при наличии изменений поведения измереннойскорости. Возникновение возмущенной геомагнитной обстановки 29 мартапривело к небольшому кратковременному повышению риометрического поглощения. В данном случае видно, что волновой импеданс не отреагировал12на геомагнитное возмущение. Это свидетельствует об отсутствии зависимостиволнового импеданса от общей геомагнитной обстановки и говорит в пользупредположения, что волновой импеданс определяется локальным состояниемволновода Земля-ионосфера в окрестности места регистрации.Третий случай приведен на рис.
6. Здесь рассматривается солнечнаявспышка, произошедшая 22 октября 2011 г. По данным спутника GOES-15 вOctober>2kddGroup>VelocityZ>dk3>kmls28kа927k26k25k24k23k22k2dk2u6б92u42u2ZlZk2du8du6du4p/lycm2>s>sr9du2ddk6 EPEAD>Protons>5Gmin:>pBy>d>MeV9cZ>pBy>5>MeV9cZ>pBy>dkMeV9cZ>B=WestpBy>3kMeV9cZ>pBy>5k>MeV9cZdk4 pBy>6k>MeV9cZ>pBy>dkk>MeV9cв9dk2dkkAbsorbtionZ>dBdkG25г9432dkd92k2d22232425Days262728293k3dРис. 6: 19 - 31 октября 2011 г.: а) Групповая скорость распространения атмосфериков натрассе Ловозеро-Баренцбург; б) волновой импеданс в обс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
