Диссертация (1149588), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Отметим, что в данном случае в модель SCW2L были добавлены контур DRP икольцевой ток (DR) с радиусом R = 4 Re. Это было сделано из следующих соображений. Во-129первых, добавление DRP существенно улучшает интерпретацию наземных возмущений. Также,из рис. 4.3.5 видно, что HP-компонента магнитного поля на спутнике G-11 в событии #2 имеларезкий и длительный провал, который затем в событии #3 перерос в диполизацию, когдаспутник вошел в азимутальный сектор SCW.
Вытекающий продольный ток DRP впредполуночном секторе, создающий отрицательное возмущение в HP-компоненте, в какой-тостепени, призван описать отрицательную бухту на спутнике G-11 и придать устойчивостьрешению обратной задачи. Экваториальное расстояние до DRP системы было установлено RT3= 13 Re в силу того, что об этой токовой системе достаточно мало известно, и параметры еѐэкваториальной части из данных определить трудно. Схема всех параметров моделей иалгоритм их использования суммированы на рис. 4.3.6.В предыдущей главе было показано, что в событиях 4 и 8 Апреля 2009 спутники былирадиально сопряжены и покрывали расстояния от 6.6 до 12 Re, что позволяло определитьэкваториальное положение петли типа R2.
В случае событий 17 Марта 2010 спутникирасполагаются на расстояниях только 6.6 и 11 Re. Поэтому для дальнейшего Анализаэкваториальное положение петли R2 перебиралось в узком промежутке расстояний от 5.5 до 7Re, а петля R1 была зафиксирована на расстоянии 15 Re. Стоит также отметить, что в силу того,что модель выбрана филаментарная, данные для анализа брались только со спутников,находившихся в области плато BZ, в которой краевые эффекты SCW слабо влияют наамплитуду диполизации. В соответствии с этой логикой и рис. 4.3.3-5 данные брались соспутников G-12 и P5 в событии #2 и со спутников G-13 и G-14 в событии #3.
Функция невязкидля решения обратной задачи использовалась следующая∑ (()() )∑(4.3.1)где суммирование осуществлялось по NST =19 станциям и NSC спутникам (=1 или 2),попадавшим в область диполизации; Ci = 1.6 – коэффициент коррекции индукционных токов;индексы 0 и m соответствуют наблюдаемым и модельным величинам магнитного поля.Весовые коэффициенты KST и KSC были введены для выравнивания вклада в невязку малогоколичества спутников и большого количества станций (KSTNST = KSCNSC при KST + KSC = 1).Решение обратной задачи осуществлялось во временном интервале 05:00 – 06:00 UT суровнем отсчета в момент времени T0 = 04:56UT. На рисунке 4.3.7 представлены результатысопоставления наблюдаемых и предсказываемых амплитуд возмущений, которые показывают,что распределение среднеширотных вариаций поля (X и Y-компонент) и амплитуд диполизаций130Рисунок 4.3.6.
Общая схема параметров интерпретационной (IW) и двухпетлевой модели(SCW2L) и схема их определения и использования.131Рисунок 4.3.7. Результаты решенияобратной задачи для пиков событий#2 (T = 05:13 UT) и #3 (T = 05:50UT). Левые панели показываютнаблюдаемые(красным)ипредсказываемые(голубым)профилясреднеширотныхкомпонент магнитных возмущений(ΔX и ΔY); правые панелипоказываютпространственнуюконфигурацию системы SCW2L –спутникииамплитудымодельных/наблюдаемых величинмагнитныхвозмущенийвмагнитосфере.Рисунок4.3.8.Вариацииинтенсивностейтоков,определенных при разных уровняхотсчета (T0 = 04:56 UT, цветныекривые и T0 = 05:36 UT, черныекривые), с помощью модели SCW2Lс включенным DR и DRP токовымиконтурами.132ΔBZ внутри азимутального сектора SCW хорошо воспроизводится двухпетлевой моделью.Несмотря на то, что весовой коэффициент для спутников был велик и число спутников, нанекоторых временных интервалах менялось, влияние изменений на результаты расчетов быломало.
Неопределенность определяемой величины I2 и отношения I2/I1, вызванная вариациямиRT2, не превышала 10%, что указывает на стабилизирующую роль среднеширотных данных иотносительно небольшую величину I2.На рис. 4.3.8 представлен общий график временной эволюции интенсивностей токовыхсистем, определенных при разных уровнях отчета.
На рис. 4.3.7 представлены результатыинтерпретации среднеширотных и спутниковых данных для пиков интенсивности событий #2 и#3. Также для этих событий была смоделирована конфигурация магнитного поля с помощьюадаптивной модели AM03 (Kubyshkina et al., 2011).4.3.4. Моделирование полярного расширения ионосферных проекций и сравнение ссияниями 17 Марта 2010Процедура определения смещения проекций для событий 17 Марта 2010 г. аналогичнаописанной в п.
4.2.1 (рис. 4.2.2) за тем исключением, что в качестве модели фонового поляиспользовались модель (IGRF + AM03)0, так как она точнее описывает реальную конфигурациюхвоста магнитосферы перед началом взрывной фазы суббури. На рис. 4.3.9 представленыцветные диаграммы смещений ионосферных проекций, аналогичные диаграмме 4.2.2, для двухпиков событий #2 и #3 (при T = 05:13 UT для события #2 на левой панели, и T = 05:50 UT длясобытия #3 на правой панели).
Рисунок 4.3.10b дополняет рис. 4.3.9 количественнойинформацией о широтах ионосферных проекций спутников G-12, G-14 и P5, спроецированныхпо силовым линиям магнитного поля модели (IGRF + AM03)0 + SCW2L. Эти проекции такжесравниваются с проекциями спутников, предсказанными динамичной адаптивной модельюAM03 (рис. 4.3.10c, тонкие линии).Для отслеживания долготного положения этих спутников относительно SCW, на рис.4.3.10a приведена временная развертка PW и PE, а также азимуты спутников в SM системекоординат,центрированнойнаполуночныймеридиан.Вариацииширотыпроекциификсированной точки плазменного слоя [-11Re, 3Re, -1.56Re], находящейся в областидиполизации в обоих событиях, приведена в качестве грубого предсказания расширения сиянийк полюсу (рис.
4.3.10a, тонкая кривая). Положение этой точки в плазменном слое также133Рисунок 4.3.9. То же что на рис. 4.2.2, но предсказанное для максимумов активности событий17 Марта 2010 г., с использованием реалистичных параметров SCW2L. Черный квадратотмечает положение точки плазменного слоя с координатами X = -11 Re, Y = 3 Re и Z = -1.56Re выбранной внутри азимутального сектора токового клина.134Рисунок 4.3.10. (а) азимутальноеположение спутников THEMIS и GOES,станций KUUJ и SNAP по отношению ктоковомуклину;(b)вариацииисправленных геомагнитных широт(CGLat) проекций спутников (цветныежирные линии), вызванные изменениямиSCW2L в период суббурь #2 и #3; (c)сопоставлениевариацийширотпредсказанныхмоделямиSCW2L(жирные линии) и AM03 (тонкие линии).Черная линия на графике (b) показываетположение точки плазменного слоя (X =-11 Re, Y = 3 Re и Z = -1.56 Re, см.
такжечерный квадрат на рис. 4.3.9) вионосфере.Вертикальныечерныештриховыелиниипоказываютамплитудуполярногорасширениясияний, наблюдаемую станциями FSMI иSNAP с помощью камер всего неба(ASI). Рыжие отметки показываютпредсказанияадаптивногомоделированияионосферногоположения точки плазменного слоя (r =11 Re) в пике активности событий #2 и#3.135отмечено на рис. 4.3.9 черным квадратом. В интервалы времени, когда азимутальный сектортокового клина содержал эту точку внутри, смещения еѐ широты проекции достигали 3.5 0 всобытии #2 и 5o в событии #3, при этом в соответствии с диаграммами рис.
4.3.9, максимальнаяамплитуда широтного смещения проекций изнутри токового клина составляла 8 o и 11o CGLat.Стоит отметить, что при расчете смещений ионосферных проекций по трем причинам неучитывался вклад DRP: (1) в данный момент не хватает магнитосферных наблюдательныхданных, чтобы аккуратно оценить параметры этой системы; (2) интенсивность тока DRP в трираза меньше интенсивности тока SCW; (3) сравнение наблюдаемых и предсказываемыхамплитуд полярного расширения проекций осуществляется по порядку величины.Максимальные амплитуды смещения проекций спутников, предсказанные адаптивноймоделью, составляют, соответственно, 1.6o (событие #2) и 4.5o (событие #3, см.
оранжевыевертикальные метки на рис. 4.3.10b). Пространственное распределение предсказываемыхсмещений в случае адаптивного моделирования довольно гладкое, что указывает накрупномасштабный характер функций, описывающих эффекты токовых систем в модели T96,на основе которой построена модель AM03. Поэтому адаптивная модель предсказываетпримерно одинаковые вариации проекций всех геостационарных спутников независимо от того,наблюдали ли они диполизацию, к примеру, вариации проекций G-12 и G-14, которые попаливнутрь токового клина в разное время.Другим различием предсказаний моделей SCW2L и AM03 является продолжающийся(независимо от положения спутника) рост широты проекций спутников в адаптивноммоделировании на фазе восстановления, когда интенсивность петли типа R1 спадает. Вмоделировании SCW2L проекции движутся в экваториальном направлении при тех жеусловиях.
При выходе спутника из азимутального сектора SCW, широта его проекции резкоуменьшается в случае SCW2L. Например, спутник G-14 (жирная синяя линия на рис. 4.3.10b)показывает движение проекции к полюсу в промежуток времени 05:07 – 05:25 UT и движениепроекции в экваториальном направлении после 05:25 UT.Несмотря на то, что спутник G-12 наблюдал в событии #2 достаточно сильнуюдиполизацию (ΔBZ ~ 20 нТл), вариация широты его проекции была слабой (~0.5o CGLat), чтообъясняется двумя причинами. Во-первых, спутник находился в области сильного фоновогополя, где изменения магнитного поля, вызванные токовым клином, относительно слабы (рис.4.2.5d и 4.2.6).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
