Диссертация (1149666), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Возникновение бури фиксируется в различных индексах геомагнитной активности, в зависимости от природы магнитного возмущения.Геомагнитные бури возникают из-за усиления кольцевого тока, которая происходит в результатеинжекции частиц, попавших в магнитосферу после пересоединения ММП и магнитного поляЗемли на магнитопаузе. В такие периоды резко падают значения горизонтальной H компоненты поля на экваториальных и средних широтах. Соответствующие возмущения фиксируютсяDst индексом (Disturbance Storm-Time).
Ещё один тип геомагнитных возмущений — суббуря,является результатом высвобождения накопившейся в магнитосфере энергии и пересоединениясиловых линий хвоста. Возникающий ток замыкается через ионосферу и приводит к сильнымвариациям геомагнитного поля на высоких широтах, что фиксируется AU, AL, AE, Kp и другими индексами геомагнитной активности.
Часто геомагнитные бури и суббури сопутствуют другдругу, так как являются следствиями одного и того же явления — пересоединения силовых линиймагнитого поля Земли и солнечного ветра.Экстремальными или супербурями назвают геомагнитные бури, приводящие к чрезвычайнобольшим вариациям магнитного поля. Критерии причисления геомагнитного возмущения к классу супербурь отличаются у разных авторов [78–80].
Общим положением является то, что такиесобытия происходят крайне редко, а величины геомагнитных вариаций и параметры солнечного ветра достигают экстремальных значений. Во время супербурь авроральный овал сильнорасширяется, и полярные сияния наблюдаются даже на низких широтах. Токи, индуцируемыев электрических сетях из-за больших скачков магнитного поля, приводят к различным сбоями даже к возникновению пожаров. Примером служит сильнейшая буря 13 марта 1989 года, врезультате которой на время были выведены из строя электростанции в Канаде и Северной Америке. Поэтому важно заранее прогнозировать возникновение таких бурь, что возможно лишьпри ясном понимании причин и признаков подобных явлений.Говоря о супербурях, невозможно не упомянуть самую известную, и возможно, самую сильную супербурю 1–2(3) сентября 1859 года.
Эта буря стала первым свидетельством связи солнечной и геомагнитной активностей. За 17.6 часов до начала бури Ричард Кэррингтон, наблюдавший за крупной группой солнечных пятен, увидел мощную вспышку, получившую название“кэррингтоновской” и ставшую первой задокументированной солнечной вспышкой [81]: “For thebrilliancy was fully equal to that of direct sunlight”. Это же явление наблюдал и Ходжсон [82]. Последовавшая буря вызвала сильнейшие вариации магнитного поля. По величине отклонений наприэкваториальной станции в Бомбее (9.87o N г.м.ш.) Цурутани оценил мощность бури индексомDst = −1760 нТл [80].
Полярные сияния 1 и 2-го сентября наблюдались вплоть до 23o геомагнит103Таблица 5.1: Список выдающихся геомагнитных бурь согласнокаталогам [78, 80, 85] c 1857-го по 2002-й года.No.1*Год1859Месяц9День1–2∆Hmax , нТл∆Hmax , нТл∆Hmax , нТл C9Сменанизкош. [80]среднеш.среднеш.(ч)1720 Б>700 К [80]956 C9?(−/+)−/+сектора ММП>1000 Е [26]218591012980 Б-360 Х73*1872241020 Б800 Г [86]228 X-418821117450 Б>1090 Г [86]740 C9519031031820 Б1175 Г [86]686 П96*1909925-1710 Г [86]1035 П-7*1921513–16>700 А1060 П [80]851 П9?(+/−)8192877780 А-568 П99*1938125-1055 Г [86]397 П8−/+101938416530 А1900 П [80]646 П8+/−111940324-1370 Г [86]572 П9?(−/+)12194131-1650 Г [86]967 П9+/−131941918-1250 Г [86]502 П9нет141946328-1660 Г [86]255 П9+/−151946921-925 Г [86]338 П9161957913580 А-294 П9−/+17* 1958211660 А-452 П9?(−/+)18313640 К-531 П9−/+1989−/+−/+−/+−/++/−−/+ной широты [83].
Также были зарегистрированы многочисленные пожары, вспыхнувшие из-заразрядов в телеграфных проводах как в Европе, так и в Америке. Наиболее вероятной причиной бури считается дошедший до Земли с очень большой скоростью VSW ≈2400 км/c [26, 80, 84]корональный выброс массы (CME — Coronal Mass Ejection), вероятно представлявший собоймагнитное облако с сильной южной компонентой ММП.Редкость событий, подобных кэррингтоновскому, ограничивает возможность статистического анализа соответствующих им параметров ММП. В доспутниковую эпоху и, тем более, в 19-мвеке наблюдения ММП и вовсе отсутствуют.
Полученный нами каталог полярностей позволяет,по крайней мере, оценить направление ММП, наблюдавшегося в момент исследуемых явлений.Отдельную задачу составляет вопрос о том, какие геомагнитные возмущения причислять к супербурям, а какие нет.В статье [80], посвящённой исследованию кэррингтоновской бури, Цурутани приводит список семи “выдающихся бурь”, согласно Мусу [87] и Чэпмену и Бартельсу [78] для периода с1857-го по 1939-й года.
К ним он добавил три сильнейшие бури после 1940-го года, согласно104измерениям на приэкваториальной станции Алибаг (9.61o N г.м.ш.). Клайвер и Свальгард [86]добавили к бурям из каталога Чэпмена и Бартельса ещё ряд выдающихся бурь из списка Джонса [85], полученного им для возмущений на станции Гринвич для периода 1859–1954 гг. Общийсписок бурь, перечисленных каталогов, представлен в таблице 5.1. Значения вариаций ∆Hmaxв 5–7 столбцах оценивались как разница между минимальным и максимальным значениями Hкомпоненты геомагнитного поле в период возмущения. Для большей информативности ∆Hmaxприводятся в двух столбцах: рассчитанные по данным низкоширотных станций (∼10o г.м.ш.) —Бомбей (Б), Алибаг (А) и Какиока (∼26o г.м.ш., К), и по данным среднеширотных станций (∼50oг.м.ш.) — Кью (К), Хельсинки (Х), Санкт-Петербург (С), Екатеринбург (Е), Гринвич (Г), Потсдам(П).
Максимальные значения вариаций, приводимые в статьях [86] и [80], вероятно рассчитаныдля магнитограмм, имеющих большое временное разрешение. Для событий из списка Цурутани, когда ∆Hmax для среднеширотных станций не указано, мы приводим ∆Hmax , рассчитанныеаналогичным образом, но для среднечасовых табличных значений поля. Соответствующий этим∆Hmax седьмой столбец обозначен “(ч)”. В виду большего усреднения эти величины получаются меньше аналогов, рассчитанных по минутным вариациям. Однако, по ним также можносоставить представление о силе геомагнитных бурь. Видно, что некоторые бури вызывают болеесильные возмущения на средних широтах, другие — только на низких. Некоторые бури приводятк появлению низкоширотных “полярных” сияний (отмечены “*” в первом столбце), другие —нет.
То есть, каждая супербуря проявляется по-разному.P′smoothedunsmoothed0−54 days−27 days0+27 days+54 daysNumber of days from the stormРисунок 5.17: Восстановленная полярность(голубые области, синим — до сглаживания) дляинтервала за 54 дня до и спустя 54 дня после бури 1–2 сентября 1859 года; красными оваламиотмечен наблюдавшийся после бури и спустя 27 дней сектор положительной полярности.Сравнение дат из таблицы 5.1 и секторных границ ММП, показало, что большинство исследуемых событий (13 из 18) пришлось на период смены знака полярности сектора ММП (±1день). В последнем столбце указан порядок смены полярности ММП, если таковая наблюдаласьв период бури. Смены сектора не наблюдается только 18 сентября 1941 года.
Ещё для 4 бурьтакже можно предположить пересечение секторной границы около даты бури, в частности и105P′0−54 days−27 days0+27 days+54 daysP′Number of days from the storm0−54 days−27 days0+27 days+54 daysNumber of days from the stormРисунок 5.18: Финальные значения восстановленной полярности в относительных единицах винтервале ±54 дня относительно бурь из таблицы 5.1, для которых уверенно наблюдаетсясмена полярности сектора ММП с “+” на “−” — красным, с “−” на “+” — синим; вверху длявесеннего периода (1–5 месяцы), внизу для осеннего (7–11 месяцы).для кэррингтоновской бури. На рис.
5.17 показаны значения P ′ восстановленной полярности впериод с 10-го июля по 26-е октября, то есть за 54 дня до и за 54 дня после бури. Значение полярности, рассчитанное для 2 сентября 1859 года, расположено в центре графика. Видно, что послебури, с 4-го по 6-е сентября наблюдается сектор положительной полярности, отсутствующий за27 дней до этого. Этот же трёхдневный сектор наблюдается и спустя 27 дней, но затем исчезает.Из-за того, что секторная структура, наблюдавшаяся в период около бури, повторяется только вещё одном солнечном обороте, невозможно уверенно говорить о пересечении секторной границы в период около кэррингтоновской бури.
Синей кривой показаны значения восстановленнойполярности до сглаживания в диаграммах Бартельса, которые демонстрируют ту же секторнуюструктуру. Аналогичная неоднозначная ситуация наблюдается для бурь 13–16 мая 1921, 7 июля1928, 24 марта 1948 и 11 февраля 1958 года.106Для остальных 13 супербурь характерна определённая закономерность. На рис. 5.18 в интервале ±54 дня относительно времени бури показаны значения восстановленной полярностиММП, красным — если в центре происходит смена знака полярности ММП с “+” на “−”, синим— для обратного случая.
Длительность интервала составляет около четырёх оборотов Солнца.Благодаря этому можно увидеть, что секторная структура, наблюдавшаяся в период событий,характерна как для двух предыдущих, так и для двух последующих оборотов. Всем семи супербурям с устойчивой секторной границей ММП в осенний период (с 7-го по 11-й месяцы)предшествуют сектора отрицательной полярности, сменяющиеся затем на сектора положительной полярности ММП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
