Диссертация (1149666), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Поэтому необходимо было ввести дополнительный индекс геомагнитной активности, рассчитываемый вплоть до 1844-го года. Ранее мы уже упоминали, что рядавторов оценивали геомагнитную активность в прошлом, используя геомагнитные наблюдения19-го века. Ими были предложены такие индексы, как: IHV и IDV (Inter-Hour и Inter-DiurnalVariability) Свальгардом [28, 29], IDV (1d) Локвудом [31, 32] и др. IHV индекс представляет собой усреднённую разницу между последующими часовыми значениями горизонтальнойкомпоненты или склонения в 7-часовом интервале центрированном на полночь. IDV индексрассчитывается как разница между средним значением H (или D) компоненты в полуночныйпериод и средним значением H (D) в последующий день, также в полуночный период.
Локвуд,желая исключить влияние токового клина суббури, эффект от которого максимален как раз вполуночные часы, ввёл IDV (1d) как разницу между средними за весь день значениями (толькоH компоненты). Все эти индексы можно рассчитывать до 1868-го года.Нами был введён несколько иной индекс IHV (1d), рассчитываемый по формулам:δH =δD =h=23P(Hh+1 − Hh )h=024h=23Ph=0(Dh+1 − Dh )241δHIHV (1d) = (δH + δD ·)2δD36Он аналогичен IHV индексу, но рассчитывается для всего дня, благодаря чему даёт информацию о средней геомагнитной активности за день.
Данный индекс был рассчитан и усреднёндля вариаций в H и D компонентах поля в Хельсинки и Санкт-Петербурге. Вариации, посчитанные для склонения, переводились в единицы нТл домножением на величину отношения среднихвариаций в H и D. В следующих главах будет рассмотрено, как введение такого индекса отразилось на результатах метода.Рассмотрим корреляцию между IHV (1d) и суточными значениями aa индекса (рис. 2.15). С1953-го по 1988-й год, когда доступны одновременно измерения H и D компонент геомагнитногополя в Санкт-Петербурге и Нурмиярви (бывш. Хельсинки) коэффициент корреляции составляет∼ 0.891. Значительная часть расхождений вызвана тем, что IHV (1d), в отличие от аа, имеет се-зонную зависимость, так как в нашем случае он рассчитывается только по магнитным вариациямодного северного полушария.
На рис. 2.16 видно, что в течение года разница между значениямиаа и IHV (1d) меняется. В летние месяцы значения IHV (1d) в среднем несколько возрастают, азимой, наоборот, уменьшаются, по сравнению с аа. Однако, эти различия не оказали влияния нарезультаты нашего метода (глава 4.2), так как нам важны не абсолютные значения геомагнитнойактивности, а возможность разделить дни по уровню геомагнитной активности.90aaIHV (1d) · 28070nT6050403020100306090120 150 180 210 240 270 300 330 360daysРисунок 2.16: Индексы геомагнитной активности: красным — IHV (1d), домноженный на 2, исиним — aa индекс в 1953-м году.37Глава 3Описание методаИдея о необходимости разработки нового метода возникла не сразу. Первоначальная задачазаключалась в верификации каталога Свальгаарда, созданного им в начале 70-х годов.
Согласно этому каталогу на спаде активности 16-го солнечного цикла существовала четырёхсекторнаяструктура. При этом, как указано в статье [38], двум из четырёх секторов, расположенным антиподально и имеющим одинаковую полярность, соответствовали периоды повышенной геомагнитной активности. Источником повторяющейся геомагнитной активности являются рекуррентные высокоскоростные потоки солнечного ветра, исходящие из униполярных магнитных областей на Солнце — корональных дыр. Соответственно, по результатам Свальгарда получалось,что на спаде 16-го цикла на Солнце существовали две антиподальные корональные дыры с одинаковой полярностью. Однако это противоречит большинству современных экспериментальныхданных, так как на спаде активности магнитное поле Солнца чаще всего имеет форму наклоненного к оси вращения диполя.
Следовательно, антиподальные области открытого магнитного поляв этот период вероятнее всего должны были иметь разную полярность. Таким образом, необходимо было выяснить возможные причины, которые привели к образованию такой нетипичнойсекторной структуры. Важно было понять, как работал метод Свальгарда.К сожалению, алгоритм, представленный Свальгардом в статьях [10, 11], расписан не достаточно подробно. Один из важнейших моментов методики — определение “невозмущенного”суточного хода, практически не передан.
К тому же со времени написания указанных работ прошло более тридцати лет, и теперь сложно воспроизвести все нюансы. Вероятнее всего “спокойный” суточный ход определялся вручную. Так в [10] Свальгард пишет: “идентификация (прим.автора. невозмущенной суточной кривой) должна производиться так, чтобы та соответствовала возможной форме суточной вариации. Кривая проводится от руки без излишних колебаний:в сомнительных случаях нужно действовать быстро.” Следовательно, результат такой процедуры абсолютно субъективен, особенно для неполярных станций, где эффект не так очевиден.Как бы то ни было для подобного алгоритма были веские основания: в то время возможностиработы с цифровыми магнитограммами и автоматизация алгоритмов были достаточно ограничены.
Так как алгоритм восстановления полярности, предложенный Свльгардом, воспроизвестиневозможно, цель работы изменилась — было принято решение разработать собственный метод.38Тем более, что современные вычислительные возможности и бо́льшие массивы геомагнитныхи спутниковых данных, позволяют создать более совершенную методику. В этой главе будетподробно рассмотрена предлагаемая нами методика восстановления полярности, будут указаныотличия от предыдущих работ и чем вызвана необходимость нововведений.3.1 Распределение интенсивности эффектаПервые исследования эффекта Свальгарда-Мансурова, показали его неоднородность в течение дня.
Максимальные вариации преимущественно наблюдаются в полуденные часы, а ближек ночи эффект значительно уменьшается. Это свойство легко объяснить, если рассматриватьэффект как результат магнитного влияния эквивалентной ионосферной токовой системы DPY.Поскольку рентгеновское излучение Солнца максимально в полуденные часы, в подсолнечнойчасти ионосферы происходит усиленное ионообразование, что приводит к повышению проводимости ионосферы.
Чем больше проводимость, тем сильнее ионосферные токи, и соответственно,вызываемый ими геомагнитный эффект. Поэтому исследуемые вариации максимальны в полуденные часы по местному времени, когда станция находится под наиболее интенсивной частьюDPY токовой системы.Рисунок 3.1: Суточные вариации горизонтальной H компоненты геомагнитного поля настанции Годхавн в 1950-м году.
Графики из работы Свальгарда [11]. Типичная суточная криваядля положительной полярности отмечена буквой “A”, для отрицательной — “C”.39Уточним, что Свальгард и Мансуров не определяли полярность, а классифицировали днипо типу геомагнитных вариаций. Вариации в дни преимущественно положительной (Away — отСолнца) полярности обозначались как A дни. Вариации в дни отрицательной (Toward — к Солнцу) полярности обозначались как T или C дни. Затем, принималось, что один класс вариацийсоответствует одной полярности ММП, а другой, соответственно, противоположной полярности. В методе Свальгарда классификация вариаций проводилась по определённым интерваламвремени в течение суток. К примеру, в данных станции Годхавн анализировались геомагнитныевариации только в период 15–22 UT (рис.
3.1), когда различия легко заметны в форме вариаций.Здесь важно отметить, что классификация производилась именно по форме вариаций. Обоснованием этому послужила, скорее всего, неоднозначность в определении спокойной суточнойкривой (на рис. 3.1 её аналогом можно считать среднюю суточную кривую, обозначенную как“All”). Таким образом, несмотря на явное наличие эффекта в гораздо более широком интервале,чтобы избежать возможных ошибок, использовалось более узкое “окно”. Однако, такое ограничение приводило к тому, что вывод суточной полярности делался по 8-часовому интервалу. Значение полярности, знак азимутальной компоненты межпланетного магнитного поля BY , можетменяться в течение дня.
Следовательно, выбранный интервал может совпасть с кратковременными отклонениями ММП от среднесуточного направления. Поэтому важно стараться расширитьинтервал времени в течение дня, по которому проводится определение полярности. Это достигается как просто расширением “окна”, так и добавлением станций с отличным расположениемпо долготе, где эффект максимален в другие часы.Рисунок 3.2: Средние суточные вариации в X компоненте геомагнитного поля на станцииГодхавн в зависимости от сезона года (часть рис. 3 из работы Веннерстрём [14]); тонкая криваяполучена для значений BY > 2 нТл, толстая для BY < −2 нТл.Второй важной особенностью эффекта Свальгада-Мансурова является то, что его интенсивность меняется также в течение года (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
