Диссертация (1149666), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Однако, итоговый результат получается хуже, чем при восстановлении полярностиисключительно по данным Туле. Поэтому, начиная с 1947-го года, полярность восстанавливалась с использованием данных только этой станции. Исключение составляет период с 17 августа1952 по 31 августа 1955 года, когда измерения на Туле отсутствуют. В это время восстановлениеполярности проводилось по данным указанных ранее станций.Добавление полярных станций южного полушария — Мирный и Восток, как и ожидалось,улучшает качество метода, правда всего на 2%. Здесь мы, по-видимому, приближаемся к пределуточности нашего метода ∼90%. Напомним, это значение получено для всех направлений ММП,включающих смешанную полярность. Если исключить эти значения ММП, то для полярности поданным трёх станций: Туле, Мирный и Восток, за период 1965–1985 гг., общая точность составит94.2 ± 2.9%, для положительных секторов — 94.5 ± 2.9%, для отрицательных — 94.5 ± 4.0%.
Тоесть, точность метода достигает предела, определённого по алгоритму Рассэлла и Розенбергадля интервала усреднения в 24 часа (таблица 4.1). Этот результат закономерен, так как всетри станции являются полярными — одна в северном, две в южном полушарии. Более того,указанные станции также разнесены по долготе. Поэтому в любой сезон и в любое время сутокдля этого набора станций вариации эффекта Свальгарда-Мансурова имеют большие значения.Для оставшихся ∼13% дней с ММП смешанной полярности (отклонения от спирали Паркера),точность метода составляет гораздо меньшую, однако, значимую величину (90−0.87·94)/0.13 ≈63%.100THLVOSMIRGDHSODSITLERNURLNNESKSVDWITCNBSunspotsIHVaa90success rate, %80706050403020101965197019751980198519901995Year200020052010Рисунок 4.5: Среднегодовая точность метода для отдельных станций (тонкие линии в верхнейчасти графика), ниже толстыми линиями изображены среднегодовые значения чисел пятен(красный), IHV (синий) и aa (зелёный) индексы геомагнитной активности.Приведённые здесь оценки были рассчитаны для спутникового периода.
Следовательно, возникает вопрос, справедливы ли они для более раннего периода, тем более для полярности ММП,73восстановленной в 19-м веке. Мы проверили средние суточные кривые геомагнитного поля длявсех станций в конце 19-го и в начале 20-го веков, сравнили их с полученными по современнымданным и не нашли расхождений по форме. В главе 2.2.4 мы видели это на примере суточныхкривых для групп станций Хельсинки–Нурмиярви, Санкт-Петербург–Воейково и Екатеринбург–Высокая Дубрава.
Исходя из этого, делается предположение, что положение станций относительно ионосферно-магнитосферных токовых систем не изменилось за исследуемый период, исоответственно, не изменился геомагнитный эффект, вызываемый BY компонентой ММП.Среднегодовая точность восстановления полярности зависит от уровня геомагнитной активности. На рис. 4.5 представлены среднегодовые значения точности для всех станций (тонкиецветные линии). Также на графике приведены среднегодовые числа пятен и значения геомагнитных индексов, aa и IHV (для удобства в относительных единицах).
Легко увидеть, что локальные максимумы геомагнитной активности совпадают с максимумами точности, а падение уровня геомагнитной активности совпадает с минимумами точности. При этом высота максимумови глубина минимумов никак не коррелирует со значениями точности восстановленной полярности. Худшие результаты восстановления наблюдаются в периоды минимумов как геомагнитной,так и солнечной активности. В это время амплитуда геомагнитных вариаций сильно снижается,что вызывает трудности в определении полярности. Таким образом, анализируя восстановленную полярность в прошлом, можно предположительно установить периоды, когда метод даётменее качественные результаты.200SunspotsIHVaa1900 1910Year1920Sunspot number150100500185018601870188018901930194019501960Рисунок 4.6: Cреднегодовые значения чисел пятен (красный), IHV (синий) и aa (зелёный)индексов в относительных единицах.На рис.
4.6 изображены среднегодовые числа пятен и значения геомагнитных индексов (в относительных единицах) для ранних лет, когда отсутствуют регулярные спутниковые измеренияММП. Из данного графика следует, что секторная структура вероятно восстановлена с пониженной точностью в следующие года доспутникового периода: 1856, 1867, 1878–1879, 1890,1901–1902, 1912–1913, 1923–1924, 1934, 1945, 1954–1955, 1964.744.3 Проверка восстановленной полярности в 19-м векеЕщё один способ проверить достоверность восстановленной полярности — посмотреть степень корреляции результатов в разных компонентах и между станциями. Если для различныхстанций или в разных геомагнитных компонентах одной станции получаются одинаковые результаты, значит с большой долей вероятности эти значения полярности верны.
Мы сравнилирезультаты станций: Хельсинки, Санкт-Петербург, Екатеринбург и Потсдам, геомагнитные данные которых доступны в 19-м веке. Проверялись результаты именно этих станций, посколькукачество геомагнитных наблюдений так же, как и восстановливаемая с их помощью полярность,вызывают больше всего сомнений для 19-го века. Напомним, что полярность, восстановленнаяпо данным Потсдама, не включена в итоговый каталог. Однако, её результаты имеют удовлетворительную точность, что позволяет использовать их для представленной в этой главе проверки.0.8Nc/Nall0.70.60.5SPBHELEKTPOT0.41850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000YearРисунок 4.7: Отношение количества дней с совпадением знаков полярностей, восстановленныхпо данным H и D компонент поля, к общему числу дней; Санкт-Петербург (синяя кривая),Хельсинки (красная), Екатеринбург (чёрная) и Потсдам (зелёная).На рис.
4.7 для указанных станций показано отношение количества дней, в которые знакнескорректированной полярности для H и D компонент совпадает, к общему числу дней (исключая дни, когда геомагнитные наблюдения в одной или обеих компонентах отсутствуют). В20-м веке это отношение в среднем составляет порядка 0.65 для всех станций. Отметим, чтонесмотря на то, что параметры нашего метода настраивались только для периода после 1965-гогода, искомое отношение сохраняется в течение всего 20-го века.Для группы станций Потсдам–Сэддин–Нимек (зелёная кривая) незначительное снижениеуровня можно заметить лишь до ∼1910-го года.
Вероятнее всего, это вызвано сменой поло-жения станции в 1908-м году, когда обсерватория была перенесена из Потсдама в Сэддин. Длястанций Санкт-Петербург (синяя кривая) и Хельсинки (красная) в 19-м веке отношение падает до среднего значения порядка 0.6, что связано возможным изменением качества измеренийполя (количества измерений в течение часа). Заметное падение наблюдается в количестве совпадений между полярностями по данным H и D компонент в Санкт-Петербурге в 1856-м и1857-м годах. Напомним, что с 1850-го по 1862-й год данные наблюдений геомагнитного поля75в Санкт-Петербурге содержали много ошибок.
Кроме того, 1856-й год соответствует минимумусолнечной и геомагнитной активности, а значит, восстановленная полярность для этого времени,возможно, содержит больше ошибок. Самое большое падение наблюдается в количестве совпадений между полярностями, полученными по данным H и D компонент в Екатеринбурге (чёрнаякривая) с 1887-го по 1925-й год. В этот период склонение в Екатеринбурге имеет обратный современному суточный ход (причина неизвестна). Для этого периода результат, изображённыйна графике, посчитан для обратных полученным значениям полярности. Попытки корректировки значений склонения в Екатеринбурге в этот период не привели к увеличению совпадений срезультатами в горизонтальной компоненте.1HEL−SPBHEL−EKTEKT−SPBEKT−POTSPB−POTHEL−POTNc/Nall0.90.80.70.60.51850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000YearРисунок 4.8: Отношение количества дней с совпадением знаков PiH для различных пар станций.1HEL−SPBHEL−EKTEKT−SPBEKT−POTSPB−POTHEL−POTNc/Nall0.90.80.70.60.51850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000YearРисунок 4.9: Отношение количества дней с совпадением знаков PiD для различных пар станций.Посмотрим теперь, как соотносится полярность, полученная по одинаковым компонентам, нона разных станциях.
На рис. 4.8 мы приводим результаты сравнения восстановленной полярности по данным горизонтальной компоненты, PiH . Самый высокий процент совпадений (∼0.9) дляспутниковой эпохи закономерно наблюдается между полярностью, полученной на ближайшихстанциях Хельсинки (совр. Нурмиярви) и Санкт-Петербург (совр. Воейково). В 19-м веке искомое отношение падает до ∼0.8, что опять же связано с несовершенной процедурой измерениясреднечасовых значений поля, отличной от современной. Совпадение знаков PiH для пар Екате76ринбург и Санкт-Петербург, и Екатеринбург и Хельсинки в обоих случаях держится на уровне∼0.85 как в современную эпоху, так и в доспутниковую, включая 19-й век. То же самое можносказать и о количестве совпадений в результатах Потсдама и остальных станций — для всехтрёх пар искомое отношение держится на более низком уровне ∼0.7, но при этом сохраняется втечение всего периода. В итоге, несмотря на то, что по вариациям горизонтальной компонентыполярность восстанавливается хуже, чем для склонения, график на рис.
4.8 свидетельствует ободнородности получаемых PiH результатов.Аналогичный график для полярности PiD , восстановленной по вариациям склонения, нарис. 4.9 выявляет те же особенности для всех станций, кроме Екатеринбурга. Как видим, в период с 1887-го по 1925-й года резко выделяется падение количества совпадений между знакамиполярности PiD Екатеринбурга и других станций. Учитывая также падение искомого отношениядля результатов Екатеринбурга на рис.
4.7, был сделан вывод о том, что измерения склоненияна данной станции, вероятно, содержат много ошибок, что не позволяет использовать их длярасчёта итогового значения полярности в 1887–1925 годах. В целом представленные графикидемонстрируют хорошую, постоянную корреляцию знаков полярности, посчитанной как по различным компонентам поля, так и для различных станций.Рисунок 4.10: Верхний график: среднегодовые значения Ap индекса для дней отрицательной (Cdays, сплошная кривая) и положительной (A days, пунктирная) полярности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
