Идентификация геомагнитных вариаций в околоземном пространстве по спутниковым наблюдениям во время бури 8–9 марта 1970 г.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена исследованию исторических геомагнитных спутниковых данных, зарегистрированных во время сильной магнитной бури 8−9 марта 1970 г. Помимо данных советского спутника Космос-321 в анализе использовались данные американского спутника OGO-6, который выполнял геомагнитные измерения в то же время. Изучались вариации внешних магнитных полей, зафиксированные в спутниковых и наземных наблюдениях магнитного поля. Настоящее исследование также послужило толчком к созданию усовершенствованной программной реализации модели аврорального овала APM, которая позволяет восстанавливать его положение и интенсивность высыпаний как в прошлом, так и в квазиреальном времени. Идентифицированы магнитные вариации, создаваемые в околоземном пространстве различными источниками. В частности, выделены сигналы кольцевого тока, экваториального и авроральных электроджетов. Статья подчеркивает непреходящую ценность исторических данных наблюдений магнитного поля, хранящихся в центрах данных и непрестанно цифруемых силами их сотрудников.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Соловьев

Геофизический центр РАН (ГЦ РАН); Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ИФЗ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, Москва; Москва

И. О. Белов

Геофизический центр РАН (ГЦ РАН)

Email: i.belov@gcras.ru
Россия, Москва

А. В. Воробьев

Геофизический центр РАН (ГЦ РАН); Уфимский университет науки и технологий

Email: geomagnet@list.ru
Россия, Москва; Уфа

В. Н. Сергеев

Геофизический центр РАН (ГЦ РАН)

Email: v.sergeev@gcras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Воробьев А.В., Пилипенко В.А., Решетников А.Г., Воробьева Г.Р., Белов М.Д. Веб-ориентированная визуализация геофизических параметров в области аврорального овала // Научная визуализация. Т. 12. № 3. С. 108–118. 2020. https://doi.org/10.26583/sv.12.3.10
  2. Воробьев А.В., Соловьев А.А., Пилипенко В.А., Воробьева Г.Р. Интерактивная компьютерная модель для прогноза и анализа полярных сияний // Солнечно-земная физика. Т. 8. № 2. С. 93–100. 2022. https://doi.org/10.12737/szf-82202213
  3. Долгинов Ш.Ш., Жигалов Л.Н., Струнникова Л.В., Фельдштейн Я.И., Черевко Т.Н., Шарова В.А. Магнитная буря 8-10 марта 1970 г. по наблюдениям на спутнике “Космос-321” и на поверхности Земли. I. Морфология возмущения // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 12. № 6. С. 1046–1058. 1972.
  4. Долгинов Ш.Ш., Козлов А.Н., Колесова В.И. и др. Каталог измеренных и вычисленных значений модуля напряженности геомагнитного поля вдоль орбит спутника “Космос-321”. М.: Наука, 179 c. 1976.
  5. Долгинов Ш.Ш., Наливайко В.И., Тюрмин А.В., Чинчевой М.М., Бродская Р.Е., Злотин Г.Н., Кикнадзе И.Н., Тюрмина Л.О. Каталог измеренных и вычисленных значений модуля напряженности геомагнитного поля вдоль орбит спутника “Космос-49”. 24 октября – 4 ноября. Ред. В.П. Орлов. М.: ИЗМИРАН (в 3-х томах). 1967.
  6. Ермолаев Ю.И., Ермолаев М.Ю., Лодкина И.Г., Николаева Н.С. Статистическое исследование гелиосферных условий, приводящих к магнитным бурям // Космич. исслед. Т. 45. № 1. С. 3-11. 2007. https://doi.org/10.1134/S0010952507010017
  7. Соловьев А.А. Некоторые задачи геомагнетизма, решаемые по данным наземных и спутниковых наблюдений // Геология и геофизика. Т. 64. № 9. С. 1330–1356. 2023. https://doi.org/10.15372/GiG2023112
  8. Alken P., Thébault E., Beggan C.D. et al. International Geomagnetic Reference Field: the thirteenth generation // Earth, Planets and Space. V. 73. № 49. 2021. https://doi.org/10.1186/s40623-020-01288-x
  9. Cain J.C., Hendricks S.J., Hudson W.V., Langel R.A. A proposed model for the international geomagnetic reference field-1965 // J. Geomagn. Geoelectr. V. 19. № 4. P. 335–355. 1967. https://doi.org/10.5636/jgg.19.335
  10. Formisano V. On the March 7–8, 1970, event // J. Geophys. Res.:Space Physics. V. 78. № 7. P. 1198–1202. 1973. https://doi.org/10.1029/JA078i007p01198
  11. Friis-Christensen E., Lühr H., Hulot G. Swarm: A constellation to study the Earth’s magnetic field // Earth, Planets and Space. V. 58. № 4. P. 351–358. 2006. https://doi.org/10.1186/BF03351933
  12. Holme R., James M.A., Lühr H. Magnetic field modelling from scalar-only data: Resolving the Backus effect with the equatorial electrojet // Earth, Planets and Space. V. 57. № 12. P. 1203–1209. 2005. https://doi.org/10.1186/BF03351905
  13. Jackson J.E., Vette J.I. OGO Program Summary. Washington, D.C., USA: NASA, 330 р. 1975.
  14. Khokhlov A., Hulot G., Le Mouel J.-L. On the Backus effect—I // Geophys. J. Int. V. 130. № 3. P. 701–703. 1997. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1997.tb01864.x
  15. Kozyreva O.V., Pilipenko V.A., Soloviev A.A., Engebretson M. J. Virtual magnetograms - a tool for the study of geomagnetic response to the solar wind/IMF driving // Russ. J. Earth Sci. V. 19. № 2. 2019. https://doi.org/10.2205/2019ES000654
  16. Krasnoperov R., Peregoudov D., Lukianova R., Soloviev A., Dzeboev B. Early Soviet satellite magnetic field measurements in the years 1964 and 1970 // Earth Syst. Sci. Data. V. 12. № 1. P. 555–561. 2020. https://doi.org/10.5194/essd-12-555-2020
  17. Love J.J., Chulliat A. An international network of magnetic observatories // Eos. V. 94. № 42. P. 373–374. 2013. https://doi.org/10.1002/2013EO420001
  18. Lühr H., Maus S., Rother M. Noon-time equatorial electrojet: its spatial features as determined by the CHAMP satellite // J. Geophys. Res. V. 109. № A1. 2004. https://doi.org/10.1029/2002JA009656
  19. Mandea M. Magnetic satellite missions: where have we been and where are we going? // Cr. Geoscience. V. 338. № 14–15. P. 1002–1011. 2006. https://doi.org/10.1016/j.crte.2006.05.011
  20. Meng X., Tsurutani B.T., Mannucci A.J. The solar and interplanetary causes of superstorms (minimum Dst ≤ −250 nT) during the space age // J. of Geophys. Res.: Space Physics. V. 124. № 6. P. 3926–3948. 2019. https://doi.org/10.1029/2018JA026425
  21. Newell P.T., Liou K., Zhang Y., Sotirelis T., Paxton L.J., Mitchell E. J. OVATION Prime-2013: Extension of auroral precipitation model to higher disturbance levels // Space Weather. V. 12. № 6. P. 368–379. 2014. https://doi.org/10.1002/2014SW001056
  22. Olsen N., Hulot G., Sabaka T.J. Measuring the Earth’s Magnetic Field from Space: Concepts of Past, Present and Future Missions // Space Sci. Rev. V. 155. P. 65–93. 2010. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9676-5
  23. Petrov V.G., Krasnoperov R.I. The aspects of K-index calculation at Russian Geomagnetic Observatories // Russ. J. Earth Sci. V. 20. № 6. 2020. https://doi.org/10.2205/2020ES000724
  24. Skuridin G.A. Mastery of outer space in the USSR, 1957–1967 (translation of “Osvoyeniye kosmicheskogo Prostranstva v SSSR, 1957–1967”, Moscow, “Nauka” Press, 1971). Washington, D.C., USA: NASA. 1975.
  25. Soloviev A.A., Peregoudov D.V. Verification of the geomagnetic field models using historical satellite measurements obtained in 1964 and 1970 // Earth, Planets and Space. V. 74. № 187. 2022. https://doi.org/10.1186/s40623-022-01749-5
  26. Stern D.P., Bredekamp J.H. Error enhancement in geomagnetic models derived from scalar data // J. Geophys. Res. V. 80. № 13. P. 1776–1782. 1975. https://doi.org/10.1029/JA080i013p01776
  27. Vorobev A.V., Pilipenko V.A., Krasnoperov R.I., Vorobeva G.R., Lorentzen D.A. Short-term forecast of the auroral oval position on the basis of the “virtual globe” technology // Russ. J. Earth Sci. V. 20. № 6. 2020. https://doi.org/10.2205/2020ES000721
  28. Vorobev A.V., Soloviev A.A., Pilipenko V.A., Vorobeva G.R. Internet application for interactive visualization of geophysical and space data: approach, architecture, technologies // Journal of the Earth and Space Physics. V. 48. № 4. P. 151–160. 2023. https://doi.org/10.22059/jesphys.2023.350281.1007467
  29. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Yu.V. Auroral Precipitation Model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies // J. Atmos. Sol.- Terr. Phys. V. 102. P. 157–171. 2013. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.05.007
  30. Yamazaki Y., Maute A. Sq and EEJ – A Review on the Daily Variation of the Geomagnetic Field Caused by Ionospheric Dynamo Currents // Space Sci. Rev. V. 206. P. 299–405. 2017. https://doi.org/10.1007/s11214-016-0282-z

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Значения Dst-индекса с 20 января по 13 марта 1970 г. (https://omniweb.gsfc.nasa.gov).

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Параметры межпланетного магнитного поля и солнечного ветра за 6−10 марта 1970 г.: (а) – компоненты Bz и By в системе координат GSE, скорость V и плотность n; (б) – индексы геомагнитной активности Kp, AE и Dst. Кругами на графике Dst обозначены временные отметки витков 744, 745−746 и 760 спутника Космос-321.

Скачать (75KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Витки спутника Космос-321, данные по которым приведены в каталоге [Долгинов и др., 1976], с указанием их номеров.

Скачать (39KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пролет спутника Космос-321 над полярной шапкой южного полушария на витке 760 в координатах “исправленная геомагнитная широта”–“местное магнитное время”. Показаны траектория движения спутника с указанием отсчетов UT, возмущенная составляющая поля δT вдоль траектории и положение аврорального овала [Долгинов и др., 1972].

Скачать (22KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменчивость возмущенной составляющей поля dF за период с 00:00 UT 8 марта по 23:59 UT 9 марта 1970 г. Черным обозначены пролеты на ночной стороне, серым – на дневной.

Скачать (43KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Характер изменения возмущенной составляющей поля dF за виток q1 по данным спутника OGO-6 с дополнительными параметрами: (а) – ромбом отмечены значения индекса AE (временное разрешение исходных данных – 1 час), кругом отмечен индекс Kp (разрешение исходных данных – 3 часа), крестиком отмечен индекс Dst (разрешение исходных данных – 1 час); (б) – ромбом отмечены значения скорости солнечного ветра, кругом – температуры плазмы, крестиком – плотности протонов (разрешение всех этих данных – 1 час). Легенда и шкала по дополнительным параметрам находятся справа от графика. Вертикальные пунктирные линии отмечают место пересечения условного терминатора (смены дневной стороны на ночную и наоборот).

Скачать (86KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Характер изменения возмущенной составляющей поля dF за виток q2 по данным спутника OGO-6. Обозначения аналогичны рис. 6а.

Скачать (42KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Характер изменения возмущенной составляющей поля dF по данным спутника OGO-6: (а) – за виток d1

Скачать (38KB)
Метаданные
10. Рис. 8 (продолжение). Характер изменения возмущенной составляющей поля dF по данным спутника OGO-6: (б) – за виток d2, (в) – за виток d3, (г) – за виток d4. Обозначения аналогичны рис. 6.

Скачать (121KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Области диффузных высыпаний (A), аврального овала (B) и мягких диффузных высыпаний (C): (а) – на 06:00 UT 6 марта 1970 г. (~виток q1), (б) – на 23:00 UT 9 марта 1970 г. (~виток d4), (в) – на 12:00 UT 10 марта 1970 г. (~виток q2). Пунктирной линией показаны фрагменты траекторий спутника при пересечении полярной области и указаны временные отметки UT на их концах. Карты приведены в координатах “географическая широта”-“местное время”. Карты построены согласно усовершенствованной программной реализации модели авроральных высыпаний APM.

Скачать (75KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024