Диссертация (1150622), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Âåðîÿòíîñòü äëÿ ìàêñèìàëüíûõ óãëîâ ìîæåò áûòü äî øåñòè ðàç âûøå, ÷åì äëÿ íóëåâîãî óãëà, íî ó÷èòûâàÿ âîçìîæíûå ïîãðåøíîñòè(âîçíèêàþùèå çà ñ÷åò íåáîëüøîãî ÷èñëà ñîáûòèé íà ôëàíãàõ ðàñïðåäåëåíèÿ), ìû îæèäàåìðàçíèöó ïî êðàéíåé ìåðå, âäâîå.Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ñëåäóåò ñðàâíèòü ñ àíàëîãè÷íûì ðàñïðåäåëåíèåì äëÿ ñèììåòðè÷íîãî ôàêòîðà (ïàðàìåòðà). Ñ ýòîé öåëüþ ìû èññëåäîâàëè ñêà÷êè ïëîòíîñòè (number density)ñîëíå÷íîãî âåòðà, òî åñòü å¼ ìàêñèìàëüíûå ìèíóòíûå èçìåíåíèÿ çà äåñÿòèìèíóòíûé èíòåðâàë íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ñðûâîì ñóááóðè (ïî òîìó æå ïðèíöèïó, ÷òî è äëÿ ñêà÷êîâíàïðàâëåíèÿ).Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî ñêà÷êè ïëîòíîñòè áîëåå ÷åì íà 4 ñì−3 âñòðå÷àþòñÿ ðåäêî (ìåíåå 1.5%îò îáùåãî ÷èñëà ñîáûòèé), à çíà÷èò, îíè ìîãóò áûòü èñêëþ÷åíû èç ðàññìîòðåíèÿ. Âåñü ðàññìàòðèâàåìûé èíòåðâàë ñêà÷êîâ ïëîòíîñòè îò −4 äî 4 ñì−3 ìû ðàçäåëè íà 80 èíòåðâàëîâ52Ðèñ.
23: Ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà ñóááóðü â çàâèñèìîñòè îò ñêà÷êîâ ïàðàìåòðà α íàïðàâëåíèÿðàñïðîñòðàíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà (ëåâàÿ êîëîíêà), è ñêà÷êîâ êîíöåíòðàöèè ñîëíå÷íîãî âåòðà (ïðàâàÿ êîëîíêà). Âåðõíèå ïàíåëè ñîîòâåòñâóþò èñõîäíûì ðàñïðåäåëåíèÿì äëÿ ñóááóðü,ñðåäíèå äàííûå äëÿ íîðìàëèçàöèè (ðàñïðåäåëåíèÿ äëÿ âñåõ 10-ìèíóòíûõ èíòåðâàëîâ ïîóãëó íàêëîíà è ïëîòíîñòè), è íàêîíåö íà íèæíèõ ïàíåëÿõ ïðåäñòàâëåíû ôèíàëüíûå íîðìèðîâàííûå ðàñïðåäåëåíèÿ. [Semenov et al., 2015]53ïî 0.2 ñì−3 . È, íàêîíåö, ìû íîðìèðîâàëè ýòî ðàñïðåäåëåíèå ïî òîìó æå ïðèíöèïó, ÷òî è âñëó÷àå ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ. Ðåçóëüòàò ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 23 (ïðàâàÿ íèæíÿÿ ïàíåëü).Êàê âèäíî, â îòëè÷èå îò ðàñïðåäåëåíèÿ äëÿ ∆α, ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà ñóááóðü â çàâèñèìîñòè îò ñêà÷êîâ ïëîòíîñòè ðàâíîìåðíîå.
Òàêèì îáðàçîì, ìû âèäèì ÿâíóþ çàâèñèìîñòüâåðîÿòíîñòè ñðûâà ñóááóðè îò àñèììåòðè÷íîãî ïàðàìåòðà (ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ), è íå âèäèìòàêîâîé îò ñèììåòðè÷íîãî ïàðàìåòðà (ñêà÷êîâ ïëîòíîñòè). Èíòåðåñíî çàìåòèòü, ÷òî ýòî íåî÷åâèäíî èç èñõîäíûõ, íåíîðìèðîâàííûõ, ðàñïðåäåëåíèé (âåðõíèå ïàíåëè íà ðèñ. 23), ãäå îáàðàñïðåäåëåíèÿ èìåþò ìèíèìóì â íóëå. Òàêèì îáðàçîì, íîðìèðîâêà ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûìøàãîì äëÿ âûäåëåíèÿ èñêîìîãî ýôôåêòà.Ìîæíî çàìåòèòü, ÷òî ïîãðåøíîñòè äîñòàòî÷íî âåëèêè äëÿ ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà áîëåå |4o | (ñì. íèæíèå ïàíåëè íà ðèñ.23), ÷òî âïîëíå îæèäàåìî, òàê êàê ìû ïîëó÷àåìýòó ÷àñòü ôèíàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ êàê îòíîøåíèå äâóõ ìàëûõ âåëè÷èí, ïðèíàäëåæàùèõõâîñòàì ðàñïðåäåëåíèé, ïðåäñòàâëåííûõ íà âåðõíåé è ñðåäíåé ïàíåëÿõ. Íî ïîãðåøíîñòè äëÿöåíòðàëüíîãî èíòåðâàëà (ãäå ïðîÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé ýôôåêò) ìíîãî ìåíüøå, òàê êàê ÷èñëîñîáûòèé òàì âåëèêî.
Êàê óïîìèíàëîñü âûøå, ìû ïîëó÷àåì ïàðàìåòðû ñîëíå÷íîãî âåòðà èçáàçû äàííûõ OMNI, êîòîðàÿ íå ïîçâîëÿåò îöåíèòü ïîãðåøíîñòè íàïðÿìóþ. Îäíàêî èññëåäîâàíèÿ, ïðîâåäåííûå [King and Papitashvili, 2005, Case and Wild, 2012], ïîêàçàëè, ÷òî äàííûåOMNI âïîëíå ïðèìåíèìû äëÿ ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà.3.4Ñèììåòðèÿ ñëîÿ è èíòåíñèâíîñòü ñóááóðüÑ èñïîëüçîâàíèåì îïèñàííîé âûøå áàçû äàííûõ, áûëî òàêæå èññëåäîâàíî, ñóùåñòâóåò ëèçàâèñèìîñòü ìåæäó ñòåïåíüþ èçîãíóòîñòè òîêîâîãî ñëîÿ è AL èíäåêñîì â òå÷åíèå ñóááóðè.Ïðåäïîëàãàåòñÿ ([Nowada et al., 2009]), ÷òî ïðè áîëüøåé àñèììåòðèè äîëæíî áûòü áîëüøåñîáûòèé ñ ìàëîé âàðèàöèåé AL, à ïðè ìåíüøåé ñèëüíûõ ñîáûòèé ñ áîëüøîé âàðèàöèåé AL.Ðåçóëüòàò òàêîãî èññëåäîâàíèÿ ïðåäñòàâëåí íà ðèñ.
24. Íà âåðõíåé ëåâîé ïàíåëè ïðåäñòàâëåíà äèàãðàììà, ãäå ïî ãîðèçîíòàëüíîé îñè îòëîæåíû ïèêîâûå çíà÷åíèÿ AL èíäåêñà äëÿêàæäîãî ñîáûòèÿ èç íàøåãî ñïèñêà ñóááóðü, à âåëè÷èíà âåðòèêàëüíûõ ëèíèé ïîêàçûâàåòâåëè÷èíó ñîîòâåòñòâóþùåãî äèïîëüíîãî óãëà (îòðèöàòåëüíûå óãëû âíèç, ïîëîæèòåëüíûå ââåðõ). Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî çäåñü ìû èñïîëüçîâàëè ñòàíäàðòíûå äèïîëüíûå óãëû, èêîððåëÿöèÿ ìåæäó óãëîì íàêëîíà è AL èíäåêñîì õîòÿ è çàìåòíà, íî íå î÷åâèäíà (îñîáåííîâ îáëàñòè ìàëûõ AL). Íà ïðàâîé âåðõíåé ïàíåëè ðèñ. 24 ïðåäñòàâëåíà äèàãðàììà â òîé æåôîðìå, íî óæå äëÿ ýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà, à íå äèïîëüíîãî óãëà.
Çäåñü êîððåëÿöèÿâèäíà óæå ëó÷øå ïðèìåðíî 96% ñîáûòèé ïîïàäàþò â òðåóãîëüíèê, îãðàíè÷åííûé êðàñíîé54ïóíêòèðíîé ëèíèåé, òàê ÷òî âèäíî, ÷òî ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ Ψtot èíòåíñèâíûõ ñóááóðüíå ïðîèñõîäèò. Åù¼ ëó÷øå ýòî âèäíî íà ëåâîé íèæíåé ïàíåëè ðèñ. 24, ãäå àíàëîãè÷íàÿ äèàãðàììà ïîñòðîåíà äëÿ ïðîèçâåäåíèÿ (Ψtot · α).Îäíàêî, îñòà¼òñÿ òàêæå ãðóïïà ñîáûòèé ñ AL èíäåêñîì íèæå -600 íÒ, êîòîðûå íàáëþäàëèñü ïðè áîëüøèõ (áîëåå 20◦ ) äèïîëüíûõ óãëàõ. Ñ öåëüþ ïðîÿñíèòü èõ ïðîèñõîæäåíèå, áûëèïðîàíàëèçèðîâàíû ïàðàìåòðû ñîëíå÷íîãî âåòðà âî âðåìÿ äàííûõ ñóááóðü, è îáíàðóæèëîñü,÷òî áîëüøèíñòâî ýòèõ ñîáûòèé ïðîèñõîäèëî â ïåðèîä ïðîõîæäåíèÿ âûñîêîñêîðîñòíûõ ïîòîêîâ ñîëíå÷íîãî âåòðà.
Ñïåöèôèêà âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ñîëíå÷íûì âåòðîì è ìàãíèòîñôåðîé â òàêèõ óñëîâèÿõ áûëà îïèñàíà, íàïðèìåð, â ñòàòüå [Partamies et al., 2009]. Ýòîò ôàêòïðîèëëþñòðèðîâàí íà ïðàâîé íèæíåé ïàíåëè ðèñ. 24: â ýòîé äèàãðàììå âñå ñîáûòèÿ ïðè ñêîðîñòÿõ ñîëíå÷íîãî âåòðà áîëüøå 500 êì/ñ ïîêàçàíû ÷¼ðíûì öâåòîì, à ñîáûòèÿ ïðè ìåíüøèõñêîðîñòÿõ ñîëíå÷íîãî âåòðà êðàñíûì. Êàê âèäíî, áîëüøèíñòâî èíòåíñèâíûõ ñîáûòèé ïðèáîëüøèõ äèïîëüíûõ óãëàõ ïðîèñõîäèò ïðè âûñîêîñêîðîñòíîì ñîëíå÷íîì âåòðå.Îáîáùàÿ, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî áîëåå èíòåíñèâíûå ñóááóðè îáû÷íî ïðîèñõîäÿò â ïåðèîäû ñìàëûì óãëîì íàêëîíà çåìíîãî äèïîëÿ, òàê êàê ñèììåòðè÷íûå êîíôèãóðàöèè ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà ñ ïëîñêèì òîêîâûì ñëîåì ëó÷øå íàêàïëèâàþò ìàãíèòíûé ïîòîê.
È íàïðîòèâ,ñóááóðè, ïðîèñõîäÿùèå ïðè ñèëüíî èçîãíóòîì òîêîâîì ñëîå, ìåíåå èíòåíñèâíû, òàê êàê èçîãíóòûé òîêîâûé ñëîé ìåíåå óñòîé÷èâ, è ñðûâ ñóááóðè ïðîèñõîäèò ïðè ìåíüøåé íàêîïëåííîéýíåðãèè.3.5Ñèììåòðèÿ ñëîÿ è âåëè÷èíà ïîëÿ â äîëÿõ: ðåçóëüòàòû ýìïèðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿÈñõîäÿ èç ñòàòèñòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ, êàæåòñÿ åñòåñòâåííûì îæèäàòü, ÷òî ìàãíèòíûéïîòîê, êîòîðûé íàêàïëèâàåòñÿ â äîëÿõ ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà, äîëæåí áûòü ìåíüøå ïðèáîëüøèõ çíà÷åíèÿõ óãëà íàêëîíà äèïîëÿ, è áîëüøå ïðè ìàëûõ, èíûìè ñëîâàìè ñèììåòðè÷íûé ñëîé íàêàïëèâàåò ìàãíèòíûé ïîòîê áîëåå ýôôåêòèâíî ïî ñðàâíåíèþ ñ èçîãíóòûì. Òàêîåèññëåäîâàíèå áûëî ïðîâåäåíî â ñòàòüå [Kubyshkina et al., 2015] ïî âàðèàíòó ìåòîäà ýìïèðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, ðàçðàáîòàííîãî Í.À.
Öûãàíåíêî. Îïðåäåëèòü íàïðÿìóþ ñàì ìàãíèòíûé ïîòîê ïî äàííûì èçìåðåíèé îäèíî÷íûõ ñïóòíèêîâ íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì,îäíàêî â êà÷åñòâå ìàðêåðà ïîòîêà âïîëíå äîïóñòèìî èñïîëüçîâàòü âåëè÷èíó ìàãíèòíîãî ïîëÿâ äîëÿõ õâîñòà.Îáùèé ïîäõîä ê ðåøåíèþ çàäà÷è ìåòîäîì ýìïèðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñîñòîèò â ñëåäóþùåì: âåëè÷èíà ìàãíèòíîãî ïîëÿ â äîëÿõ õâîñòà èùåòñÿ â âèäå ðàçëîæåíèÿ ïî ñóììå55Ðèñ. 24: Ìàêñèìàëüíûé AL èíäåêñ çà ñóááóðþ (ãîðèçîíòàëüíàÿ îñü) â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû óãëà íàêëîíà (âåðòèêàëüíûå øòðèõ-ëèíèè): óãëà íàêëîíà äèïîëÿ (âåðõíÿÿ ëåâàÿïàíåëü), ýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà (âåðõíÿÿ ïðàâàÿ ïàíåëü), ïðîèçâåäåíèÿ óãëà íàêëîíàäèïîëÿ íà íàêëîí ñîëíå÷íîãî âåòðà (íèæíÿÿ ëåâàÿ ïàíåëü).
Ãðàôèê íà ïðàâîé íèæíåé ïàíåëè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òîò æå ãðàôèê, ÷òî è íà âåðõíåé ïðàâîé ïàíåëè, íî ñ âêëþ÷åííîéèíôîðìàöèåé î ñóááóðÿõ, ïðîèñõîäÿùèõ ïðè ñêîðîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà VSW < −500 êì/ñ,êîòîðûå ïîêàçàíû ÷¼ðíûìè øòðèõ-ëèíèÿìè. [Kubyshkina et al., 2015]56âêëàäîâ îò ñëåäóþùèõ ôàêòîðîâ: óãëà íàêëîíà äèïîëÿ, äèíàìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ â ñîëíå÷íîì âåòðå, ðàññòîÿíèÿ ïî íîðìàëè îò òîêîâîãî ñëîÿ è ôóíêöèè Íüþýëà ([Newell et al., 2007]),â êîòîðóþ âõîäèò çàâèñèìîñòü îò ñêîðîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà è ÌÌÏ.
Âñ¼ ïðîñòðàíñòâî â äîëÿõ ðàçáèâàåòñÿ íà íàáîð ïåðåêðûâàþùèõñÿ èíòåðâàëîâ øèðèíîé 5RE ïî îñè XGSW , è äàëååëèíåéíûå è íåëèíåéíûå ïàðàìåòðû (êîýôôèöèåíòû) ðàçëîæåíèÿ ïîäáèðàþòñÿ îòäåëüíî äëÿêàæäîãî èíòåðâàëà ïî áàçå äàííûõ Öûãàíåíêî. Îíà ñîäåðæèò èçìåðåíèÿ ñïóòíèêîâ ìèññèéGeotail (1995-2013 ãîäà), Cluster (2001-2012 ãîäà) è THEMIS (2007-2013 ãîäà) ñ ïÿòèìèíóòíûìðàçðåøåíèåì. Äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïðîñòîòû ìîäåëè, â êàæäîì èíòåðâàëå ââåäåíû îãðàíè÷åíèÿïî êîîðäèíàòàì YGSW è ZGSW (ðàçðåø¼ííîå îêíî ðàñøèðÿåòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ â õâîñò).Èòîãîâûé íàáîð äàííûõ â ðàçíûõ (ïåðåêðûâàþùèõñÿ) èíòåðâàëàõ ñîäåðæèò îò ∼ 32000 äî∼ 82000 èçìåðåíèé, è ïîëíûé íàáîð äàííûõ ñîäåðæèò ∼ 264552 èçìåðåíèÿ. Êàæäîå èçìåðåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ áûëî äîïîëíåíî äàííûìè ïî ñîëíå÷íîìó âåòðó ñ ïÿòèìèíóòíûìðàçðåøåíèåì èç áàçû OMNI.Ðåçóëüòàò èññëåäîâàíèÿ ïðåäñòàâëåí íà ðèñ.
(25). Êàê âèäíî, õàðàêòåðíîå çíà÷åíèå ïîëÿâ äîëÿõ îêàçûâàåòñÿ ìåíüøå ïðè áoëüøèõ çíà÷åíèÿõ óãëà íàêëîíà äèïîëÿ äëÿ âñåõ ðàññòîÿíèé X âíóòðè ðàññìàòðèâàåìîãî èíòåðâàëà (−10, −30)RE , à âåëè÷èíà ðàçíèöû êîëåáëåòñÿâ ïðåäåëàõ 10 − 20% â çàâèñèìîñòè îò ðàäèàëüíîãî ðàññòîÿíèÿ è ïàðàìåòðîâ ìîäåëè (óñëîâèé â ñîëíå÷íîì âåòðå). Òåì ñàìûì ïîêàçàíî, ÷òî ñèììåòðè÷íûé òîêîâûé ñëîé ñïîñîáåííàêàïëèâàòü íà 10 − 20% áîëüøå ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ïî ñðàâíåíèþ ñ íàêëîííûì.Èòàê, ïîäâîäÿ èòîã ãëàâû, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî, âî-ïåðâûõ, ìåäëåííûå èçìåíåíèÿ äèïîëüíîãî óãëà îêàçûâàþòñÿ ìàëîýôôåêòèâíû, à îñíîâíîé ýôôåêò ïðîèçâîäÿò áûñòðûå èçìåíåíèÿ(ñêà÷êè) íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà: ýòîò ïàðàìåòð èìååò ÿâíî àñèììåòðè÷íûé õàðàêòåðâîçäåéñòâèÿ è âðåìÿ èçìåíåíèÿ ïîðÿäêà ìèíóòû.
Ïðè ñîâìåñòíîì ðàññìîòðåíèè óãëà íàêëîíà äèïîëÿ è óãëà α = arctg(VzSW /VxSW ) ñòàíîâèòñÿ çàìåòíî (ñì. ðèñ. 18), ÷òî âåðîÿòíîñòüñóááóðè ñòàíîâèòñÿ âûøå ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ ýòîãî ñóììàðíîãî óãëà. Êðîìå òîãî, âåðîÿòíîñòü ñóááóðü ñòàíîâèòñÿ âûøå (∼ 10%) â òîì ñëó÷àå, åñëè äîáàâî÷íûé óãîë íàêëîíà α,îïðåäåëÿåìûé íàïðàâëåíèåì ñîëíå÷íîãî âåòðà, óâåëè÷èâàåò àáñîëþòíîå çíà÷åíèå òåêóùåãîóãëà íàêëîíà äèïîëÿ (ðèñ. 19).Áîëåå ÿâíî âëèÿíèå ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà ñòàíîâèòñÿ âèäíî, åñëè ðàññìîòðåòü ìàêñèìàëüíîå èçìåíåíèå ýòîãî àñèììåòðè÷íîãî ïàðàìåòðà çà 10 ìèíóò, íåïîñðåäñòâåííî ïðåäøåñòâóþùèå êàæäîé ñóááóðå èç ðàññìàòðèâàåìîãî ñïèñêà.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
