Диссертация (1150622), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Îñíîâíûå ïðèçíàêè ðàñïðåäåëåíèéîñòàþòñÿ ïðèìåðíî òåìè æå, ÷òî è äëÿ âåðõíèõ ðàñïðåäåëåíèé, íî èíòåðâàë óãëîâ, åñòåñòâåííî, âîçðàñòàåò (äî ±40◦ ).Ñ öåëüþ èññëåäîâàíèÿ çàâèñèìîñòè âåðîÿòíîñòè ñóááóðü ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà, èç ðåçóëüòàòîâ ïî ñåâåðíîìó ïîëóøàðèþ áûëè èñêëþ÷åíû ïîâòîðÿþùèåñÿ ñóááóðè: òå, êîòîðûì ñîîòâåòñòâóåò ñóááóðÿ â þæíîì ïîëóøàðèè â èíòåðâàëå ±5ìèíóò. Äàëåå, ÷èñëî ñóááóðü â êàæäîì èíòåðâàëå áûëî íîðìèðîâàíî íà ñîîòâåòñòâóþùåå÷èñëî ïÿòèìèíóòíûõ èíòåðâàëîâ ïðè äàííîì óãëå (íà ÷àñòîòó ðåàëèçàöèè óãëà, ðèñ.
19).Ðåçóëüòàò ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 21. Çàìåòíûé ðîñò âåðîÿòíîñòè ñóááóðè ñ âîçðàñòàíèåì óãëàíàêëîíà äèïîëÿ çàìåòåí äëÿ âñåõ óãëîâ çà èñêëþ÷åíèåì èíòåðâàëîâ ±(24 − 32◦ ), íî ýòî ñãëàæèâàåòñÿ çà ñ÷åò ðåçêîãî âîçðàñòàíèÿ â ñëåäóþùåì èíòåðâàëå ±32 − 40◦ , ò. î. åñëè óñðåäíèòüäâà ýòèõ èíòåðâàëà (ñ ìàëûì ÷èñëîì ñîáûòèé, ñì.
ðèñ. 19), òî â ðåçóëüòàòå âåðîÿòíîñòü âñå48-32-24-16-80816243240substorm probability, %-40Ðèñ. 21: Âåðîÿòíîñòü ñóááóðè, êàê ôóíêöèÿ ýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà. [Kubyshkina et al.,2015]ðàâíî áóäåò íàðàñòàòü. Âåðîÿòíîñòü äëÿ îòðèöàòåëüíûõ óãëîâ îêàçûâàåòñÿ çàìåòíî ìåíüøå, ÷òî ìîæåò áûòü ðåçóëüòàòîì òîãî, ÷òî êîëè÷åñòâî ñóááóðü â þæíîì ïîëóøàðèè áîëåå÷åì â äâà ðàçà ìåíüøå, ÷åì â ñåâåðíîì. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî âåðîÿòíîñòüñóááóðè â ïåðèîäû ñ áîëüøèì äèïîëüíûì óãëîì áóäåò âûøå, ÷åì â ïåðèîäû ñ ìàëûì.Äðóãîé ñïîñîá, ïîçâîëÿþùèé îöåíèòü âëèÿíèå èçãèáà õâîñòà íà ïîðîã ñðûâà ñóááóðü,ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû îöåíèòü ÷èñëî ñóááóðü â çàâèñèìîñòè îò òîãî óâåëè÷èâàåò (òî åñòüäåëàåò òîêîâûé ñëîé áîëåå èçîãíóòûì) èëè óìåíüøàåò (ñîîòâåòñòâåííî, äåëàåò òîêîâûéñëîé ìåíåå èçîãíóòûì) íàêëîí ñîëíå÷íîãî âåòðà òåêóùåå çíà÷åíèå äèïîëüíîãî óãëà (åñëè(|Ψtot | > |Ψ|) èëè (|Ψtot | < |Ψ|)).
Äëÿ ýòîãî ìû ðàññ÷èòàëè äëÿ êàæäîãî èíòåðâàëà âåëè÷èíó Ψnorm =Ψ·α,|α|êîòîðàÿ áóäåò èìåòü ïîëîæèòåëüíîå çíà÷åíèå, åñëè äèïîëüíûé óãîë è óãîëîòêëîíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà èìåþò îäèíàêîâûé çíàê (òî åñòü Ψtot > Ψ), è îòðèöàòåëüíîå,åñëè íàîáîðîò (Ψtot < Ψ). Ïðè òàêîì îïðåäåëåíèè âåëè÷èíà Ψnorm áóäåò èìåòü çíà÷åíèÿ,ñîîòâåòñòâóþùèå èíòåðâàëó çíà÷åíèé óãëà íàêëîíà äèïîëÿ, òî åñòü äî ±33◦ . Ïîëó÷åííàÿ ãèñòîãðàììà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 22, ñèíèå êîëîíêè ñîîòâåòñòâóþò ñèòóàöèè, êîãäà âàðèàöèèíàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà óìåíüøàþò ýôôåêòèâíûé óãîë íàêëîíà, à êðàñíûå êîãäàóâåëè÷èâàþò.
Êàê âèäíî, ýôôåêò äîñòàòî÷íî î÷åâèäåí, êðàñíûå êîëîíêè áîëüøå ñèíèõ íà10 − 20% âåçäå, êðîìå èíòåðâàëà îêîëî íóëåâîãî óãëà. Åñëè ïðåäïîëàãàòü, ÷òî ñðûâ ñóááóðè49800671number of substorms6005985194794344004104264263412802001831570Ðèñ. 22: ×èñëî ñóááóðü, íàáëþäàþùèõñÿ äëÿ äàííûõ äèïîëüíûõ óãëîâ. Ñèíèå êîëîíêè ñîîòâåòñòâóþò ñèòóàöèè, êîãäà âàðèàöèè íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà óìåíüøàþò ýôôåêòèâíûé óãîë íàêëîíà, à êðàñíûå êîãäà óâåëè÷èâàþò. [Kubyshkina et al., 2015]çàâèñèò îò âåëè÷èíû óãëà íàêëîíà (èëè, ÷òî ïðàêòè÷åñêè òî æå ñàìîå, îò èçãèáà ñëîÿ), òîòàêîé ðåçóëüòàò âûãëÿäèò ïîíÿòíûì: â ñèòóàöèè, êîãäà ïðè òåêóùåì ýôôåêòèâíîì óãëå íàêëîíà íàêîïëåííûé ïîòîê â õâîñòå íåäîñòàòî÷åí äëÿ èíèöèàöèè ñóááóðè, âíåçàïíîå ðåçêîåóâåëè÷åíèå ýòîãî óãëà çà ñ÷åò âàðèàöèé íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà ìîæåò ñäåëàòü ýòîòïîòîê äîñòàòî÷íûì.Ñõîæèé àíàëèç ìîæåò áûòü ïðîâåäåí òàêæå äëÿ ðàñòóùåãî èëè óìåíüøàþùåãîñÿ óãëàíàêëîíà äèïîëÿ.
Ïðîàíàëèçèðîâàâ ñîáûòèÿ â ñåâåðíîì ïîëóøàðèè, ìû ïîëó÷èëè, ÷òî ñîáûòèé ïðè ðàñòóùåì ïîëíîì óãëå íàêëîíà ïî÷òè íà 10% áîëüøå, ÷åì ïðè óáûâàþùåì (3173 è2917 ñîáûòèé ñîîòâåòñòâåííî).Ïîäâîäÿ èòîã âûøåñêàçàííîìó, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ýôôåêò îò áîëüøåé àñèììåòðèè (áîëüøåãî ýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà, áîëüøåãî èçãèáà òîêîâîãî ñëîÿ) íå î÷åíü âåëèê, íî î÷åâèäåí (ñòàòèñòè÷åñêèå èçìåíåíèÿ âåëè÷èí ïðè ó÷¼òå àñèììåòðèè ñîñòàâëÿþò ∼ 10 − 20%).503.3Çàâèñèìîñòü ÷èñëà ñóááóðü îò ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãîâåòðàÊàê ìû óæå îïèñûâàëè âûøå, õâîñò ìàãíèòîñôåðû âûòÿíóò âäîëü íàïðàâëåíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, è áûñòðûå èçìåíåíèÿ âåêòîðà ñêîðîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà áóäóò âûçûâàòü ñîîòâåòñòâóþùèå áûñòðûå èçìåíåíèÿ êîíôèãóðàöèè òîêîâîãî ñëîÿ, óâåëè÷èâàþùèå(èëè óìåíüøàþùèå) òåêóùóþ ñòåïåíü åãî àñèììåòðèè, òî åñòü èçãèá è ñìåùåíèå â ïëîñêîñòèXZ GSM.
Âûøå ìû ðàññìàòðèâàëè âëèÿíèå íà âåðîÿòíîñòü ñóááóðè òåêóùèõ çíà÷åíèé óãëàíàêëîíà äèïîëÿ è îòêëîíåíèÿ ñêîðîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà îò ðàäèàëüíîãî ñîëíå÷íî-çåìíîãîíàïðàâëåíèÿ.  ýòîé æå ÷àñòè ìû îñòàíîâèìñÿ ïîäðîáíåå íà âëèÿíèè áûñòðûõ âàðèàöèéïàðàìåòðîâ ñîëíå÷íîãî âåòðà.Ðàññìîòðèì áûñòðûå ñêà÷êè íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà â êà÷åñòâå àñèììåòðè÷íîãî ôàêòîðà, êîòîðûé ìîæåò ÿâëÿòüñÿ òðèããåðîì ñóááóðåâîé àêòèâíîñòè. Êîëè÷åñòâåííî ìûîïèñûâàåì ýòîò ïàðàìåòð (óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèåì Ñ è îñüþ XGSM ) êàê α = arctg(Vz /Vx ),ãäå Vz è Vx êîìïîíåíòû ñêîðîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà. Äàëåå ìû áóäåì ãîâîðèòü î âàðèàöèÿõýòîãî ïàðàìåòðà (∆α) êàê îá èçìåíåíèÿõ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, è èññëåäóåì ñòàòèñòè÷åñêîå ðàñïðåäåëåíèå ñóááóðü îòíîñèòåëüíî íèõ.
 êà÷åñòâå ñèììåòðè÷íîãî ôàêòîðàìû èñïîëüçóåì áûñòðûå èçìåíåíèÿ ïëîòíîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà.Èç äàííûõ íàáëþäåíèé íàì èçâåñòíî, ÷òî âåëè÷èíà ñêîðîñòè è íàïðàâëåíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà ìîãóò èçìåíÿòüñÿ î÷åíü áûñòðî, çà õàðàêòåðíîå âðåìÿ îêîëî îäíîéìèíóòû ñêà÷êè ñêîðîñòè, íàïðèìåð, ìîãóò ñîñòàâëÿòü äåñÿòêè êì/ñ.
Îäíàêî, ðåàêöèÿ ìàãíèòîñôåðû íà ýòè èçìåíåíèÿ íå ÿâëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííîé (íåìåäëåííîé), à ïðîèñõîäèòñ íåêîòîðûì çàïàçäûâàíèåì. Äëÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ èññëåäîâàíèÿ òðåáóåòñÿ ðàññìàòðèâàòüðàçëè÷íûå äëèíû çàäåðæåê. Ê ïðèìåðó, ðàññìàòðèâàÿ îòäåëüíûå èçîëèðîâàííûå ñîáûòèÿ,ïðèíÿòî áðàòü çàäåðæêó ∼ 20−90 ìèíóò (ïî äàííûì ðàçíûõ ðàáîò, ñì., íàïðèìåð [Tanskanenet al., 2002, Juusola et al., 2011]) äëÿ îïèñàíèÿ ïðåäâàðèòåëüíîé ôàçû ñóááóðè.
 äàííîì èññëåäîâàíèè ìû íå çàäàâàëèñü òàêîé çàäà÷åé è âûáðàëè â êà÷åñòâå âðåìåííîé çàäåðæêè 10ìèíóò íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ñðûâîì, è ñäåëàíî ýòî áûëî ïî äâóì ïðè÷èíàì. Âî-ïåðâûõ,ñðåäíåå ðàññòîÿíèå, êîòîðîå ñîëíå÷íûé âåòåð ïðîõîäèò çà äåñÿòü ìèíóò ñîñòàâëÿåò îêîëî 30RE , ÷òî êàê ðàç ñîîòâåòñòâóåò äîñòèæåíèþ îáëàñòè, ãäå ìû îæèäàåì óâèäåòü ýôôåêò èçãèáàíèÿ òîêîâîãî ñëîÿ. Âî-âòîðûõ, ýòî òîò âðåìåííîé èíòåðâàë, êîòîðûé òðåáóåòñÿ äëÿ óòîí÷åíèÿ òîêîâîãî ñëîÿ âäâîå ïîä äåéñòâèåì èíäóöèðîâàííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ [Semenov,Kubyshkina et al., 2015] (ýòîò ìåõàíèçì áóäåò ïîäðîáíî îïèñàí â ðàçäåëå 6.2 äàííîé äèññåðòàöèè).51Ïåðåéäåì òåïåðü ñîáñòâåííî ê îïèñàíèþ ìåòîäà ñòàòèñòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ. Äëÿ êàæäîãî ñîáûòèÿ ìû ðàññ÷èòàëè ìàêñèìàëüíîå èçìåíåíèå â íàïðàâëåíèè ñîëíå÷íîãî âåòðà (ìàêñèìàëüíîå ∆α) â òå÷åíèè 10 ìèíóò íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ñðûâîì ñóááóðè. Ïîñëå ýòîãî, ìûðàçäåëèëè èíòåðâàë óãëîâ îò −6o äî 6o íà 120 èíòåðâàëîâ è ðàññ÷èòàëè ÷èñëî ñîáûòèé,ïðèõîäÿùååñÿ íà êàæäûé èç íèõ (ñì.
ðèñ. 23, ëåâàÿ âåðõíÿÿ ïàíåëü). Óãëû ñ àáñîëþòíîé âåëè÷èíîé áîëåå −6o áûëè èñêëþ÷åíû èç ðàññìîòðåíèÿ èç-çà ìàëîãî ÷èñëà ñîáûòèé (ïðèìåðíî0.5% îò îáùåãî ÷èñëà).Ñëåäóåò ïðèíÿòü âî âíèìàíèå òîò ôàêò, ÷òî âíå çàâèñèìîñòè îò íàëè÷èÿ/îòñóòñòâèÿ ñóááóðü, ÷àñòîòà, ñ êîòîðîé âñòðå÷àþòñÿ ðàçíûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà α, ðàçëè÷íà (ò.ê. ñîëíå÷íûé âåòåð èìååò ïðåèìóùåñòâåííîå íàïðàâëåíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ), è ýòî ñëåäóåò ó÷èòûâàòüïðè ïîñòðîåíèè ñòàòèñòèêè. Äëÿ íîðìàëèçàöèè ìû áåðåì âñå äåñÿòèìèíóòíûå èíòåðâàëû çàðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä (2007-2009 ãîäû) è ðàññ÷èòûâàåì ìàêñèìàëüíûé óãîë ∆α â êàæäîìèç ýòèõ èíòåðâàëîâ. Äàëåå, ìû ñòðîèì ãèñòîãðàììó ñ òåìè æå 120 èíòåðâàëàìè îò −6o äî 6o(ðèñ.
23, ëåâàÿ êîëîíêà, ñðåäíÿÿ ïàíåëü). Êàê âèäíî, íàèáîëåå ÷àñòîå èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿñîëíå÷íîãî âåòðà èìååò íåíóëåâóþ âåëè÷èíó ∼ ±0.5−1o . Íîðìèðóÿ íà ýòó ãèñòîãðàììó ïîëó÷åííîå ðàíåå ðàñïðåäåëåíèå äëÿ ñóááóðü, ïîëó÷àåì èòîãîâîå íîðìèðîâàííîå ðàñïðåäåëåíèå,êîòîðîå ïðåäñòàâëåíî íà ëåâîé íèæíåé ïàíåëè ðèñ.
23.Êàê âèäíî, íîðìèðîâàííîå ðàñïðåäåëåíèå ñîäåðæèò ãëóáîêèé ìèíèìóì â îêðåñòíîñòèíóëåâîãî óãëà α, êîòîðûé ñîîòâåòñòâóåò ïîñòîÿííîìó ñîëíå÷íîìó âåòðó ñ ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííûì íàïðàâëåíèåì. Âåðîÿòíîñòü ñðûâà ñóááóðè âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì èçìåíåíèÿ óãëàíàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà. Äðóãèìè ñëîâàìè, ÷åì ñèëüíåå àñèììåòðè÷íûé ôàêòîð (áîëüøå ñêà÷îê óãëà íàêëîíà âåêòîðà ñêîðîñòè Ñ â íàøåì ñëó÷àå), òåì áîëüøå âåðîÿòíîñòü ñðûâàñóááóðè (âîçíèêíîâåíèÿ ñóááóðåâîé àêòèâíîñòè).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
