Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

В работах [1-3] описаны две компоненты конвекции ионосферной плазмы, которые существуют в возмущенных условиях, наряду с конвекцией, создаваемой квазивязким взаимодействием. Первая, доминирующая в дневном секторе, контролируется параметрами межпланетного магнитного поля (ММП) и создается процессом пересоединения на дневной магнитопаузе. Вторая, доминирующая в ночном секторе, создается пересоединением в ночном хвосте. До настоящего времени, вариации этих компонент ионосферных электрических полей в ходе суббури изучены недостаточно.

Задачей этой работы является исследование вариаций этих компонент ионосферных электрических полей в ходе суббури и изучение их корреляционных связей с индексами магнитной активности.

Исходными данными были стандартные индексы авроральной магнитной активности АЕ, AL и индекс магнитной активности в северной полярной шапке PCN, а также геомагнитные измерения на 90 станциях мировой сети, полученные в период выполнения исследований по международной программе CDAW-9C [4]. Далее на основе «техники инверсии магнитограмм» [5], с использованием модели проводимости ионосферы [6, 7], были вычислены пространственные распределения электрических потенциалов U через 6 минут в интервале (00.00-12.00)UT 03.05.1986 г., где были отмечены 4 последовательные суббури.

Затем по данным U вычислялись значения U_pc , U_pc ⁽¹⁾ и U _pc ⁽²⁾ по методу [8]. Согласно этому методу, U_pc - максимальная разность электрических потенциалов, через полярную шапку, по всей области Ф>60^o. U _pc и U_pc - разности между максимальными и минимальными значениями электрического потенциала, через полярную шапку, в дневном и ночном секторах области Ф>60^o, соответственно.«Экстремальные» значения потенциала определяются как значения в фокусах утреннего и вечернего вихрей, когда вихри видны на картах пространственного распределения изолиний электрического потенциала в рассматриваемом (дневном или ночном) секторе. В случаяхналичия только двух вихрей, охватывающих утренний и вечерний сектора, разность потенциалов определяется как разность его экстремальных значений, в дневном и ночном секторах отдельно (примеры см. [8]).

Анализ данных U_pc , U_pc ⁽¹⁾ и U_pc ⁽²⁾ показали, что в их временном изменении имеется общее. Это - отрицательный тренд (т.е. значения U _pc , U _pc ⁽¹⁾ и U_pc ⁽²⁾ в среднем уменьшаются от 1-ой суббури к 4-ой), связанный с уменьшением магнитной активности. В тоже время имеются следующие особенности в вариациях U _pc , U _pc ⁽¹⁾ и U_pc ⁽²⁾ в ходе этих суббурь:

1) Основные различия приходятся на активные фазы суббурь, хотя корреляция между U_рс и U _pc ⁽¹⁾  очень высокая (r=0.91), высокая между U_рс и U _pc (2) (r=0.86) и хорошая между U _pc ⁽¹⁾ и U_pc ⁽²⁾ _{(r=0.66). Полученный результат вполне закономерен, учитывая, что в Uрс  вносят вклад обе разности потенциалов U pc ⁽¹⁾ и Upc ⁽²⁾ , а последние две создаются разными источниками в магнитосфере.}

2) Из данных изменений U_pc⁽¹⁾ следует, что с началом активных фаз его значение падает, особенно резко с началом фазы расширения, что связано с уменьшением и прекращением пересоединения на дневной магнитопаузе;

3) Из данных изменений U_pc ⁽²⁾ следует, что с началом активных фаз его значение растет, которое резко усиливается с началом фазы расширения, что вызвано усилением пересоединения вночном хвосте.

Далее были исследованы корреляционные связи между мгновенными значениями U _pc , U _pc ⁽¹⁾ и U_pc ⁽²⁾  и индексами магнитной активности AE, PCN, AL с вычислением соответствующих уравнений регрессии.

Зависимость U_pc от стандартного индекса AE описывается уравнением регрессии U_pc (кВ) =29.52+0.084АЕ(нТл) с высоким коэффициентом корреляции r=0.87, которое достаточно хорошо согласуется с прямыми регрессии, полученных в других работах:

U_pc (кВ) = 19.2 + 0.116 АЕ (нТл)   [9],

U _pc (кВ) = 36 + 0.089 АЕ (нТл)    [10, 11] и

U _pc  (кВ) = 21.6 + 0.10 АЕ (нТл)    [12].

Зависимость U _pc ⁽¹⁾  от индекса PCN выражается уравнением регрессии

U _pc ⁽¹⁾  (кВ)=23.75+24.08PCN

с высоким коэффициентом корреляции r=0.88 и указывает на тесную корреляционную связь этого индекса с ионосферным электрическим полем дневного сектора, которое контролируется параметрами ММП и солнечного ветра, и показывает, что индекс PCN вполне может быть использован для диагностики значений U _pc ⁽¹⁾в ходе суббури.

Далее зависимость U_pc ⁽²⁾   от модуля индекса AL с уравнением регрессии

U_pc ⁽²⁾ (кВ) = 24.12 + 0.08|AL| (нТл) 

с r=0.83 также показывает на существование сильной корреляционной связь индекса AL с электрическим полем в ночном секторе ионосферы, контролируемого в ходе суббури пересоединением в хвосте магнитосферы, и на возможность использования AL для диагностики значений U_pc (2) в течение развития суббури.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Lockwood M. On flow reversal boundaries and transpolar voltage in average models of high-latitude convection // Planet. Space Sci. 1991. V.39, N3, P.397-409.
2. Lockwood M., Cowley S.W.H. Ionospheric convection and the substorm cycle // Proc. First International Conference on Substorms (ICS-1). Kiruna. Sweden. 23-27 March 1992 (ESA SP-335). 1992. P. 99-109.
3. Cowley S.W.H., Lockwood M. Excitation and decay of solar wind-driven flows in the magnetosphere-ionosphere system // Annales Geophys. 1992. V.10, P.103-115.
4. Mishin V.M., Bazarzhapov A.D., Saifudinova T.I., Lunyushkin S.B., Opgenoorth H. Investigation of the CDAW9C-1 substorm // Proc. Third International Conference on Substorms (ICS-3). Versailles. France. 12 - 17 May 1996 (ESA SP-389). 1996. P.121-125.
5. Mishin V.M. The magnetogram inversion technique and some applications // Space Sci. Rev. 1990. V.53, P.83-164.
6. Robinson R.M., Vondrak R.R. Measurements of E region ionization and conductivity produced by Solar illumination at high latitudes // J. Geophys. Res. 1984. V.89. P. 3951-3956.
7. Ширапов Д.Ш., Мишин В.М., Базаржапов А.Д., Сайфудинова Т.И. Адаптированная динамическая модель проводимости ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т.40. №4. С. 69-73.
8. Ширапов Д.Ш., Мишин В.М., Урбанович В.Д. Эффект насыщения ионосферного электрического поля во время сильных возмущений // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т.42. №1. С. 83-87.
9. Weimer D.R., Maynard N.C., Burke W.J., Liebrecht C. Polar cap potentials and the auroral electrojet indices // Planet. Space Sci. 1990. V.38. P. 12071222.
10. Ahn B.-H., Akasofu S.-I., Kamide Y., King J.H. Cross-polar cap potential drop and the energy coupling function // J. Geophys. Res. 1984. V. 89, P.11028-11032.
11. Ahn B.-H., Kamide Y., Kroehl H.W., Gorney D.J. Cross-polar cap potential difference, auroral electrojet indices, and solar wind parameters // J. Geophis. Res. 1992. V. 97, P.1345-1352.
12. Фещенко Е.Ю. и Мальцев Ю.П. Распределение электрического потенциала в высокоширотной ионосфере при различных геофизических условиях // Геомагнетизм и аэрономия. 2005. Т.45. № 2. С. 225-233.