Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геомагнитные пульсации и тонкая структура магнитосферных возмущений

ВАК РФ 04.00.23, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Геомагнитные пульсации и тонкая структура магнитосферных возмущений"

О

од

I , ИМ

На правах рукописи УДК 550.385.37

СОЛОВЬЕВ СТЕПАН ИВАНОВИЧ

ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ И ТОНКАЯ СТРУКТУРА МАГНИТОСФЕРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ

04.00.23 - Физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Якутск -1997

Работа выполнена в Институте космофизических исследований и аэрономии Якутского научного центра Сибирского отделения Российской Академии Наук

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

A.C. Потапов

доктор физико-математических наук профессор В.А. Пархомов доктор физико-математических наук Н.Г. Клейменова

Ведущая организация: Полярный геофизический институт КНЦ РАН

Защита диссертации состоится "_" февраля 1997 г.

в_часов на заседании диссертационного совета

Д.003.24.01 в Институте солнечно-земной физики СО РАН по адресу: 664033 г.Иркутск, ул.Лермонтова, 126.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСЗФ СО РАН Автореферат разослан " декабря 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

А.И.Галкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена экспериментальному исследованию естественных сверхнизкочастотных излучений (f = 5 -10' Гц) - геомагнитных пульсаций и сопровождающих их быстропротекающих процессов с временными масштабами от 1 до -1000 с в течение магнитосферной суббури и магнитной бури на ночной стороне Земли.

Актуальность проблемы. Существует широкий класс суббуревых геомагнитных пульсаций, возбуждение которых однозначно связано с началом и развитием магнитосферных возмущений. Альвеновские и магнитозвуковые волны, ответственные за геомагнитные пульсации, ULF- волны, распространяясь в магни-тосферно-ионосферной системе, несут в себе детальную информацию о происходящих в ней динамических процессах. Геомагнитные пульсации легко обнаружить, их характеристики позволяют довольно просто распознавать и классифицировать колебания, поэтому они могут широко использоваться для решения проблемы всепогодного мониторинга развития возмущений. Для этого, во-первых, необходимо дать правильную физическую интерпретацию основных параметров пульсаций, т.е. решить главную задачу физики геомагнитных пульсаций - выяснить механизм их генерации. Во-вторых, необходимо найти однозначное соответствие между режимом возбуждения колебаний различных типов и магнитосферно-ионосферными процессами.

Однако выяснение механизма генерации геомагнитных пульсаций и их использование для мониторинга динамических процессов невозможно без детальной информации об условиях возбуждения различных типов колебаний, что предполагает комплексное исследование процессов в частотном диапазоне геомагнитных пульсаций, т.е. с длительностью At = 1-1000 с.

Как показывают наблюдения, ионосферные процессы в таком частотном диапазоне протекают со скоростями от единиц до десятков километров в секунду и имеют пространственные масштабы от ~1 до -500 км. Быстропротекающие и сравнительно мелкомасштабные процессы определяют тонкую и сверхтонкую структуру магнитосферной суббури и их учет необходим для построения ее глобальной модели. При этом определенный вклад в структуру и микроструктуру магнитосферных возмущений могут вносить ULF-волны, которые, вступая во взаимодействие с заряженными частицами, приводят к их питч-угловой диффузии и высыпанию на ионосферные высоты, а также к их ускорению.

Таким образом, исследование геомагнитных пульсаций и сопровождающих их быстропротекающих процессов в течение магнитосферно-ионосферных возмущений представляет собой актуальную задачу как с точки зрения физики геомагнитных колебаний и их практического использования, так и

для понимания тонкой структуры развития магнитосферной суббури.

Цель и задачи работы. Цель работы - экспериментальное исследование физических условий и механизмов возбуждения суббуревых геомагнитных пульсаций на основе комплексного анализа явлений и процессов, определяющих тонкую структуру развития магнитосферной суббури.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. Организация и проведение экспедиционных наблюдений вариаций магнитного поля с высоким пространственным и временным разрешением. Создание на территории Якутии постоянно действующей цепочки станций, оснащенной современными цифровыми магнитометрами и ТУ-камерами полярных сияний.

2. Исследование географического распределения областей возбуждения суббуревых геомагнитных пульсаций, локализации и закономерностей дрейфа источников колебаний, их связи с местоположением и динамикой авроральных электроструй, дискретных и диффузных форм сияний.

3. Комплексное исследование тонкой структуры авроральных и субавро-ральных возмущений и выявление закономерностей связи геомагнитных пульсаций с волновыми и быстропротекающими процессами суббури малых и средних масштабов (-1-500 км).

4. Выяснение физических условий возбуждения и формирования спектра различных типов геомагнитных пульсаций, одновременно регистрируемых в различных временных секторах на широтах авроральной и субавроралыюй ионосферы во время суббури.

5. Обобщение полученных экспериментальных данных с целью выделения основных магнитосферно-ионосферных процессов, определяющих режим и параметры суббуревых геомагнитных пульсаций, и их интерпретация.

Научная новизна. В работе впервые представлена обобщенная картина магнитосферно-ионосферных процессов, определяющих условия возбуждения, распространения и формирования спектра различных типов суббуревых геомагнитных пульсаций, в которой главная роль отводится волновым и быстропроте-кающим процессам суббури с пространственными масштабами -1-500 км. Комплексный анализ явлений, одновременно наблюдаемых в различных секторах местного времени и на разных широтах, позволил впервые построить "волновой" сценарий развития суббури в геомагнитных пульсациях, отражающий тонкую структуру взрывного процесса суббури и разные типы (моды) магнитосферного возмущения.

Получены следующие оригинальные результаты:

1. Установлено, что зоны географического распределения области возбуждения суббуревых геомагнитных пульсаций отражают крупномасштабную кар-

тину высыпания частиц и распределения ионосферных токов. Источники колебаний локализованы на экваториальном крае авроральных электроструй и на (или вблизи) резких границах высыпаний. Режим и закономерности дрейфа колебаний определяются типом магнитосферного возмущения, его фазой и немонотонным характером развития.

2. Выявлена амплитудная модуляция высокочастотных пульсаций (Рс1-2, КУП и РПС) с периодами низкочастотных колебаний (Рс5 и Рб6) во время формирования крупномасштабных волн свечения на экваториальной и высокоширотной диффузной границах в вечернем и утреннем секторах.

3. Найдено, что период колебаний Т низкочастотных геомагнитных пульсаций (Т > 30 с) и длина волны X аврорального свечения (к > 50 км) в дискретных дугах и на высокоширотной и экваториальной границах диффузных сияний связаны соотношением Т = Х/У, где V - скорость распространения волны по направлению конвекции.

4. Показано, что следует различать два типа пульсаций Рб6, имеющих разные токовые системы и характеризующих два вида движений на высокоширотной границе диффузных сияний, возникающих при разных геофизических условиях: пространственные (извивающиеся) колебания границы на фоне ее экваториального и полюсного движения и выбросы "языков" свечения к полюсу (аврорапьные факелы), распространяющиеся на восток вдоль неподвижной границы.

5. Обнаружено, что геомагнитные (РПС) и авроральные импульсы длительностью Д1-5-10 с, равной времени жизни аврорального пятна, состоят из микроимпульсов с Д1 ~ 0,2-2 с, отражающих микроструктуру свечения пульсирующего пятна.

6. Установлено, что уярчение дуги сияний в начале суббури происходит в виде последовательного усиления яркости её отдельных волокон и их продвижения вдоль дуги со скоростью до -20-30 км/с с последующим формированием волн свечения с X < 50-200 км, распространяющихся вдоль дуги по направлению конвекции со скоростью 1-5 км/с.

7. Получены новые сведения о немонотонном характере ра!вития взрывного процесса суббури на широтах диффузной зоны сияний экваториальное овала и вдали от сектора развивающейся аврорапьной выпуклости, проявляющемся в возбуждении всплесков пульсаций Рс1-2, КУП, РПС или их амплитудной модуляции, в пространственно-временных вариациях области диффузного свечения и центров тяжести конвективных электроструй.

8. Впервые исследованы свойства пульсаций Рс1-2, КУП в связи с нестационарными процессами на широтах субавроральной ионосферы. Установлено, что эти пульсации возбуждаются на широтах экваториальной границы диффуз-

ных сияний вблизи области субаврорапьного ионного дрейфа и могут сопровождаться образованием крупномасштабных волн свечения на границе сияний и появлением узких провалов ионизации в области Б ионосферы.

9. Сделан вывод, что основным механизмом роста частоты излучения в сериях КУП длительностью ~5-60 мин является радиальный дрейф источника колебаний в крупномасштабном электрическом поле конвекции и локальных электрических полях, возникающих при развитии низкочастотной плазменной неустойчивости.

10. На основании полученных результатов предложены сценарии возбуждения и формирования спектра суббуревых геомагнитных пульсаций, согласно которым основные свойства колебаний определяются процессами, ведущими к генерации волн на плазменных границах внутренней магнитосферы и турбулиза-ции продольного тока.

Научная и практическая ценность. Выяснены физические условия возбуждения и формирования спектра суббуревых геомагнитных пульсаций и сужен круг основных механизмов, ответственных за их генерацию. Новые экспериментальные факты указывают на необходимость пересмотра известных теоретических представлений о природе геомагнитных пульсаций и расширяют знания о их роли в процессах магнитосферно-ионосферного взаимодействия. Полученные результаты существенно дополняют картину развития магнитосферного возмущения, поэтому могут быть полезны для понимания его тонкой структуры и для построения модели суббури.

Ряд результатов, свидетельствующих о тесной связи свойств РПВ, Р12 с процессами уярчения дуги сияний и формирования авроральной выпуклости, о локализации источников колебаний вблизи резких границ высыпаний частиц и центров тяжести авроральных электроструй, о возможности определения по данным геомагнитных пульсаций направления и скорости распространения возмущения и др., имеет практический интерес и может быть непосредственно использован при разработке системы всепогодного мониторинга динамических процессов в возмущенной магнитосфере.

Некоторые результаты были использованы при выполнении хоздоговорных тем и переданы заказчикам. Экспериментальный материал, полученный на территории Якутии с помощью цифровых магнитных станций, широко используется в научных целях в нашей стране и за рубежом, в том числе для решения задач в координированных наземно-спутниковых экспериментах.

Достоверность полученных в работе результатов определяется использованием стандартизированной аппаратуры, привлечением большого объема комплексных геофизических данных, согласованием экспериментальных результатов с теоретическими оценками и результатами исследований других авторов.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа пространственно-временного распределения областей возбуждения суббуревых геомагнитных пульсаций и их локализации относительно местоположения авроральных электроструй.

2. Закономерности связи возбуждения геомагнитных пульсаций с волновыми процессами суббури, протекающими на границах высыпания частиц.

3. Экспериментальные результаты, позволившие выявить физические условия возбуждения и формирования спектра иррегулярных геомагнитных пульсаций.

4. Новые сведения о процессах и явлениях, характеризующих тонкую и сверхтонкую структуру авроральных возмущений, а именно:

- филаментарный процесс уярчения дуги сияний в начале суббури;

- проявления тонкой структуры взрывного процесса суббури в пульсациях и сияниях;

- пульсации, отражающие микроструктуру свечения пульсирующих пятен.

5. Экспериментальные доказательства возбуждения ионно-циклотронных волн Рс1-2, КУП в вечернем секторе на широтах экваториальной границы диффузных сияний вблизи полосы субавроралыюго ионного дрейфа, сопровождающихся формированием крупномасштабных волн свечения на границе сияний и образованием узких провалов ионизации в области Р ионосферы.

6. Создание на территории Якутии постоянно действующей цепочки станций, оснащенных цифровыми магнитометрами и ТУ-камерами полярных сияний, одной из задач которой является проведение гидромагнитного мониторинга суббури.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих отечественных и международных научных конференциях: Всесоюзном совещании по геомагнетизму и земным токам (Москва, 1965), всесоюзных симпозиумах по результатам комплексных геофизических исследований (Якутск, 1969,1970), XV Генеральной Ассамблее МСГГ (Москва, 1971), Международном симпозиуме по проекту "Геомагнитный меридиан" (Ленинград, 1976), XIV и XVII всесоюзных совещаниях по полярным сияниям и свечению ночного неба (Якутск, 1978, Апатиты, 1987), Всесоюзном семинаре "Энергичные частицы в магнитосфере" (Апатиты, 1981), Всесоюзном совещании по итогам выполнения проекта МИМ (Ашхабад, 1981), Всесоюзном совещании "Крупномасштабная структура высокоширотной ионосферы" (Якутск, 1981), Всесоюзном семинаре "Сравнительные аспекты динамики и структуры магнитосферы" (Москва, 1983), Всесоюзном семинаре "Перспективные исследования геомагнитных пульсаций" (Иркутск, 1984), 7-й школе-семинаре по ОНЧ излучениям (Якутск, 1985), Меж-

дународном симпозиуме "Полярные геомагнитные явления" (Суздаль, 1986), Всесоюзном совещании "Геофизические явления в авроральной зоне" (Норильск, 1988), Симпозиуме КАПГ по солнечно-земной физике (Самарканд, 1989), XX Генеральной Ассамблее МСГГ (Вена, 1991), на 4-м Японском симпозиуме СТЕП (1993), 8-м Международном симпозиуме по солнечно-земной физике (Сендай, 1994), Генеральных ассамблеях МАГА (Прага, 1985, Буэнос-Айрес, 1993 и Боулдер, Колорадо, 1995), а также на ежегодных семинарах ПГИ "Физика авроральных явлений" (Апатиты), семинарах ИФЗ (Москва), ИЗМИРАН (Троицк) и СибИЗМИР (Иркутск).

Личный вклад автора заключается в постановке задачи комплексного исследования быстропротекающих процессов суббури, в организации и участии в проведении эксперимента на цепочке станций Якутского меридиана, в разработке методики исследования, анализе и интерпретации результатов.

Автор в течение 1964-1969 гг. проводил регулярные наблюдения вариаций геомагнитного поля в б.Тикси. Под его руководством и личном участии организованы и проведены экспедиционные наблюдения геомагнитных пульсаций и медленных вариаций поля на меридиональной (зимние сезоны 1973 и 1974 гг.), и крестообразной (1976,1979 и 1987 гг.) цепочках станций в районах Заполярья и на островах Северного Ледовитого океана (о.Столбовой, Котельный).

При активном участии диссертанта на территории Якутии создана постоянно действующая цепочка из шести станций. Эти станции оснащены современными индукционными флюксметрами с записью информации на магнитную ленту, цифровыми магнитометрами и ТУ-камерами всего неба на Ь=4 и 6 и являются наиболее высокоширотной частью (Ф' = 56-70°) сети из 24-х магнитометрических станций, установленных в рамках Международного проекта "Глобальные наблюдения вдоль 210° магнитного меридиана".

Основные научные результаты и выводы, изложенные в диссертации, получены непосредственно автором или под его научным руководством. В диссертацию включены результаты, полученные совместно с Барковой Е.С. и Моло-чушкиным Н.Е., руководителем диссертационных работ которых был автор, а также результаты, полученные совместно с аспирантом Баишевым Д.Г. В рабо-1л\, выполненных совместно с другими авторами, соавторам принадлежат равные вклады.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Объем основного текста составляет 203 страниц, 96 рисунков, 9 таблиц, библиография - 307 наименований на 31 страницах. Общий объем -346 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы предмет работы, ее актуальность, новизна и кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе рассматриваются пространственно-временные закономерности геомагнитных пульсаций типа РИС, Рс1-2, КУП и их связь с локализацией и развитием авроральных электроструй.

Вначале приведены сведения об экспериментальных работах по наблюдению вариаций геомагнитного поля на территории Якутии, анализ которых соста- ' вил основу данной диссертации. В течение нескольких зимних сезонов выполнены экспедиционные наблюдения геомагнитного поля на высоких широтах. Наблюдения охватывали практически весь частотный диапазон геомагнитных вариаций (f~ 1-10"4 Гп) и проводились на геомагнитных широтах от Ф' = 56° до Ф' = 70° и долготах X = 190-235°. Станции располагались друг от друга не далее -200 км по широте и -700-1000 км по долготе в авроральной зоне. В настоящее время в якутском регионе организована постоянно действующая цепочка из шести магнитометрических станций: о.Котельный (L = 8,3), б.Тикси (L = 5,6), Чокурдах (L=5,5), Жиганск (L = 4,1), Зырянка (L = 4,0) и Якутск (L = 3,2), расположенных на магнитных меридианах-195° и 210°. Станции оснащены цифровыми магнитометрами в основном с 1-секундным разрешением (6 станций) и индукционными флюксметрами с записью информации на магнитную ленту (3 станции). На двух станциях - Тикси и Жиганск - установлены телевизионные камеры всего неба для регистрации полярных сияний с 4-секундным разрешением и с записью информации на видеокассеты. Начиная с 1992 г., работы ведутся в рамках Международного проекта "Глобальные наблюдения вдоль 210° магнитного меридиана" на 24 магнитометрических станциях, вытянутых от авроральной зоны до экватора, в том числе на низкоширотных станциях в северном и южном полушариях.

По данным наблюдений на крестообразной цепочке флюксметрических и магнитных станций Якутского меридиана, а также по материалам, полученным на других меридианах, построены зоны географического распределения максимальной интенсивности длительных (At > 0,5-1 ч) пульсаций PilC и Рс1-2, КУП, которые наблюдаются, соответственно, в ночные-утренние и вечерние часы и сопровождаются усилением интенсивности западной и восточной электроструй. Определены области локализации максимальной интенсивности пульсаций (источников колебаний) относительно центров тяжести ионосферных токов и выяснены основные закономерности дрейфа источников колебаний в течение развития магнитной суббури.

Установлено, что имеются две области повышенной интенсивности гори-

зонтальной компоненты пульсаций РИС - основная, вытянутая вдоль южной границы дискретного аврорального овала, и дополнительная, находящаяся в ночные-утренние часы на квазипостоянной широте южнее основной области. В меридиональном распределении интенсивности вертикальной компоненты РИС выделен аномальный максимум на станции Тикси, что связывается с береговым эффектом в геомагнитных вариациях. Источник пульсаций РИС для разных суббурь в процессе развития активной фазы движется или к экватору, или к полюсу с преимущественными скоростями -0,1-0,5 км/с и одновременно перемещается на восток со скоростью ~ 0,5-1 км/с. На восстановительной фазе суббури источник РИС перемещается в северо-восточном направлении с подобными значениями скоростей, что и на активной фазе. Выявлено наличие серий РИС с "неподвижным" источником, когда основные свойства колебаний обусловлены эффектом суточного вращения Земли, хотя одновременно могут наблюдаться отдельные всплески интенсивности, показывающие наличие восточного дрейфа источника РИС.

Рассмотрено местоположение источника пульсаций РИС относительно западной электроструи по времени магнитной суббури. Построены среднестатистические распределен™ изолиний интенсивности РИС и осредненные токовые системы геомагнитных бухт при разных уровнях магнитной активности. Обнаружено, что движение источника РИС по меридиану всегда происходит синхронно с перемещением центра тяжести западной электроструи, однако, источник длительных РИС локализован на 1-2° южнее электроструи. Во время появления двух максимумов в меридиональном распределении амплитуды РИС происходит раздвоение западной электроструи.

Анализ пространственного распределения РИС, их связи с пульсациями диффузного свечения полярных сияний по данным о.Столбовой (Ф' = 67,8°) и Тикси (Ф' = 65,6°) и по литературным данным о зоне пульсирующих сияний показал, что области РИС и авроральных пульсаций по широте совпадают, а зона пульсирующих сияний в определенные периоды суббури так же, как и зона РИС, расслаивается на две области.

Далее в этой главе представлены результаты пространственного распределения пульсаций типа Рс 1-2, КУП и поведения восточной электроструи в течение суббури. Установлено, что зона географического распределения максимальной интенсивности КУП при одном и том же уровне геомагнитной активности имеет овалоподобную форму и расположена в ночные часы на более низких широтах по сравнению с дневными. С увеличением уровня магнитной активности область возбуждения КУП перемещается на более низкие широты. Часто одновременно с КУП, но на более западных станциях, регистрируются пульсации типа Рс1-2 с периодами колебаний, равными начальному периоду пульсаций

КУП. Показано, что плавный рост частоты излучения Рс1-2 в длительных сериях с At ~ 2-4 ч скорее всего вызван эффектом суточного вращения станции наблюдения под областью возбуждения Рс1-2, имеющей овалоподобную форму.

По данным шести меридиональных станций изучалась зависимость широты области максимальной интенсивности КУП от периода колебаний во время отдельных серий пульсаций. Получено, что независимо от времени суток область максимальной интенсивности колебаний смещается на более низкие широты с уменьшением их периода. Разница в местоположении областей максимальной интенсивности для начального и конечного периодов колебаний составляет ~2° при проекции на земную поверхность. Рассмотрены также особенности движения источника КУП вдоль авроральной зоны по данным станций, отстоящих по долготе на АХ ~ 15-80°. Показано, что в событиях многократных КУП первые серии пульсаций регистрируются на более восточных станциях, а последующие - на более западных. По наблюдениям на данном меридиане часто происходит последовательная смена режима колебаний - переход Рс1-2 в КУП, а после КУП обычно регистрируются пульсации Рс1-2 или PilC. Появление пульсаций КУП на разных меридианах может перекрываться по времени. При этом: а) пульсации могут начинаться и оканчиваться раньше на более восточных станциях по сравнению с более западными; б) начальный период колебаний больше на станциях, расположенных на большем расстоянии от полуночного меридиана; в) наклон спектра КУП не испытывает заме шых изменений при переходе от восточных к более западным станциям.

Пульсации Рс1-2, КУП сопровождаются усилением западной и восточной электроструй. Область возбуждения пульсаций Рс1-2, КУП всегда расположена на южном крае восточной электроструи и движется к югу синхронно с перемещением ее центра тяжести. Во время возбуждения КУП области локализации восточной и западной электроструй расширяются в сторону вечернего сектора.

Полученные в первой главе результаты позволяют заключить, что географическое распределение области возбуждения суббуревых геомагнитных пульсаций Рс1-2, КУП и PilC отражает крупномасштабную структуру ионосферных токов. Источники этих колебаний локализованы на экваториальном крае авро-ральных электроструй и "следят" за их перемещением вдоль меридиана наблюдения.

Во второй главе анализируются свойства всплесков пульсаций PilB, Pi2 в связи с тонкой структурой авроральных активизаций и суббуревой экспансией сияний к полюсу в околополуночном секторе.

По данным телевизионных наблюдений полярных сияний с полным обзором неба и с 4-секундным разрешением в б.Тикси и вариаций магнитного поля рассмотрены характеристики авроральных и геомагнитных активизаций с дли-

телыюстью ~5 мин, наблюдающихся в течение сравнительно спокойного периода и на фазе роста суббури (классифицируемые как псевдобрейкапы), а также во время ее взрывной фазы. Показано, что независимо от уровня геомагнитной активности и фазы суббури авроральные и геомагнитные активизации имеют следующие основные характеристики:

а) начальное уярчение дуги с продвижением градиента яркости по направлению конвекции со скоростью от нескольких до> 10 км/с;

б) пространственные деформации дуги с образованием волн свечения с /„=50-200 км и амплитудой А~ 10-70 км, распространяющихся по направлению конвекции со скоростью Уф=1-5 км/с;

в) возможное перемещение уярчающейся дуги к полюсу или экватору со скоростью V~ 0,5-1 км/с;

г) импульсное усиление интенсивности магнитного поля (токов дуги сияний) и всплеска пульсаций Pi2 и Pi 1В.

Анализ двух периодов слабой активности 03.03.76 и 23.03.79 по одновременным данным наземных комплексных наблюдений в ночной авроральной зоне и на спутниках IMP-8 и ISEE-1 показал, что авроральные активизации имеют тесную связь со всплесками энергичных частиц в плазменном слое.

По материалам, полученным на узкоугольной телевизионной установке, разработанной в ИКФИА, имеющей пространственное разрешение <1 км на ионосферных высотах и скорость съемки 8 кадров в секунду, рассмотрена пространственно-временная структура уярчающейся дуги сияний в начале суббури. Анализировались события, наблюдающиеся в зените станции, когда удалось проследить движение конца уярчающейся дуги. Установлено, что процесс начального уярчения дуги представляет собой последовательное усиление яркости ее отдельных волокон и их продвижение вдоль дуги со скоростью от ~1,0 до ~20-30 км/с. Отмечена тенденция уярчения вначале более северных, а затем более южных волокон и возможный переход от быстрого (V>10 км/с) к медленному (~1 км/с) продвижению волокна в течение -1 с. Время жизни волокон ~ 1 -10 с и совпадает с периодами колебаний одновременно регистрируемых всплесков PilB.

Проанализирована связь параметров высокоширотных пульсаций Pi2 с характеристиками авроральных активизаций, наблюдающихся при различной геофизической возмущенности. Исследовались 10-секундные данные камеры полярных сияний С-180 и данные TV-камеры всего неба с разрешением 4с в б.Тикси. Установлено, что как в периоды активизаций, во время которых уярчающаяся дуга не перемещается по меридиану, так и в течение активизаций, когда она перемещается к экватору или полюсу, вслед за уярчением дуги наблюдаются пространственные волнообразные колебания дуги, или волны

свечения дуги. Волны свечения с длиной волны от ~50 до -200 км распространяются преимущественно на запад до полуночи и на восток - вблизи и после полуночи, со скоростями, близкими к скорости конвекции. Периоды пространственных колебаний дуги, определяемые как отношение длины волны свечения к скорости ее распространения (Л/V), составляют ~30-150 с и находятся в диапазоне периодов Pi2 (Т-40-150 с). Сравнение конкретных событий показало, что спектры мощности (или преимущественные периоды) волнообразных пространственных колебаний дуги подобны соответствующим спектрам (или совпадают с периодами колебаний) сопутствующих Pi2. Этот результат свидетельствует о том, что причина формирования спектра волн свечения дуги и пульсаций Pi2 является общей.

По данным двух станций, расположенных на близких авроральных широтах, но отстоящих по долготе на ~750 км, получено, что сигналы Pi2 распространяются вдоль авроральной зоны по направлению конвекции, как и градиент яркости и волны свечения дуги. Однако, сигналы Pi2 распространяются с фазовыми скоростями ~40-70 км/с, которые близки к скорости продвижения градиента яркости вдоль дуги, но в 10 и более раз превышают скорость распространения волн свечения дуги.

Сравнение амплитуды Pi2 с интенсивностью волн свечения показывает, что амплитуда Pi2 увеличивается с ростом амплитуды волн свечения дуги, однако, она в большей степени определяется интенсивностью геомагнитного возмущения. Эта особенность наиболее ярко проявляется в изменении амплитуды Pi2 в периоды перехода от предварительной фазы суббури к ее взрывной фазе. В эти периоды, несмотря на отсутствие существенных изменений в динамическом спектре Pi2 и на небольшие увеличения амплитуды волн свечения (не более в 1,5-2 раза), амплитуда Pi2 может возрасти до порядка величины, но только на станциях, где происходит подобный рост интенсивности западной электроструи.

Выполнен анализ широтного хода амплитуды и фазы ~20 всплесков Pi2 по 1-секундным данным Н- и D-компонент поля цепочки станций 210° магнитного меридиана. Отбирались события Pi2 с когерентностью спектра колебаний (К) на авроральных и низких широтах, превышающей К = 0,5. Эти данные показали, что весь диапазон периодов Pi2 имеет наибольшую амплитуду в авроральной зоне. С переходом от авроральных к экваториальным широтам D-компонента Pi2 затухает по экспоненциальному закону. Однако амплитуда Н-компоненты Pi2 вначале уменьшается на порядок величины, а затем сохраняет постоянное значение на Ф' = 10-50°, т.е. на широтах плазмосферы. Подобное распределение имеет место и для интенсивности магнитных бухт, сопровождающихся Pi2.

Далее в этой главе приведены результаты изучения связи свойств пульсаций PilB с импульсными вариациями магнитного поля во время уярчения дуги.

Проанализирована динамика источника всплесков PilB и Pi2 в периоды развития взрывной фазы суббури в связи с формированием авроральной выпуклости и развитием суббуревых радиосияний.

Геомагнитные вариации, сопровождающиеся кратковременными уярче-ниями дуг сияний, представляют собой короткие (At=3-10 мин) отрицательные (положительные) магнитные импульсы с АН = 20-300 нТл в околополуночном (вечернем) секторе авроральной зоны и, вероятно, связаны с усилением токов в уярчающейся авроральной дуге. Установлено, что амплитуда PilB линейно возрастает с увеличением интенсивности магнитного импульса, а их максимальные значения наблюдаются на одной и той же широте (Ф' = 68° - при умеренной магнитной активности) и резко затухают с удалением к северу и югу. Направления вращения горизонтального вектора пульсаций PilB и импульсной бухты подобны.

Используя данные достаточно плотной крестообразной цепочки флюкс-метрических станций и материалы наблюдений полярных сияний, показано, что начало суббури часто имеет две стадии - начальное уярчение дуги и быстрое расширение сияний к полюсу. На первой стадии источник PilB движется в западном и/или восточном направлении с кажущейся скоростью от ~1 до 30-40 км/с, а на второй стадии - к полюсу со скоростью ~1 км/с. В случае многократных всплесков PilB область возбуждения колебаний скачкообразно расширяется в северо-западном направлении и сопровождается аналогичным расширением области появления магнитных импульсов. Наблюдаемые азимутальные скорости движения источника PilB согласуются со скоростями продвижения градиента яркости дуги, а динамика области возбуждения колебаний подтверждает известные' результаты северо-западного расширения авроральной выпуклости за счет последовательных "вспышек" новых дуг, полярнее предыдущих, а также их непрерывного движения к полюсу со скоростью до ~1 км/с.

Сравнение пространственных характеристик PilB и суббуревых радиосияний 2-го типа по данным радиолокатора с остановленной в направлении на север антенной показало, что, во-первых, область радиоотражения наблюдается на широтах максимальной интенсивности PilB. Во-вторых, радиосияния появляются не во всех всплесках PilB, Pi2 и имеют меньшую продолжительность. Это различие объясняется тем, что радиолокатор, в отличие от флюксметра, реагирует только на возмущения, попадающие в зону его обзора, имеющую размеры по азимуту —200 км. Оценки кажущейся азимутальной скорости распространения PilB по данным цепочки станций и радиолокатора согласуются между собой.

Таким образом, полученные результаты в этой главе свидетельствуют о том, что возбуждение всплесков PilB и Pi2 и их основные свойства отражают процессы начального уярчения дуги, имеющие филаментарный характер, образо-

вания в ней волн свечения и суббуревой экспансии дискретных форм сияний в околополуночном секторе. Заметный вклад в усиление амплитуды Р12 в начале взрывной фазы суббури, вероятно, вносит резкий скачок интегральной ионосферной проводимости.

В третьей главе исследуется немонотонный характер развития геофизических явлений во время активной фазы суббури на широтах диффузной аврораль-ной зоны.

В большинстве известных работ изучение взрывных активизаций суббури (микро-суббурь) ограничивается явлениями, развивающимися в области формирования авроральной выпуклости. Поэтому считается, что каждая микросуббуря включает в себя внезапное уярчение авроральной дуги, всплески пульсаций РПВ и Р12, распространяющуюся к северо-западу волну сияний (\УТ8) и токовый клин, следующий за этой волной свечения.

В данной главе суммированы результаты исследования проявления от-■ дельных активизаций, или многократных начал суббури, на широтах диффузной авроральной зоны, расположенной экваториальнее дискретного овала, а также на достаточном удалении от сектора развивающейся авроральной выпуклости - на вечерней и утренней сторонах Земли. Рассматривалась реакция пульсаций Рс1-2, КУП и РИС, область возбуждения которых находится на широтах диффузной зоны, а также электроструй и диффузных высыпаний на начало суббури, определяемое по данным ?\2 на средних широтах (Якутск), а в ряде событий по моментам аврорального брейкапа и началу низкоширотной магнитной бухты. Использовались материалы крестообразной цепочки магнитных станций с охватом по долготе до -120° и данные наблюдений полярных сияний на станциях Тикси, о.Котельный, о.Жохова и Норильск.

Анализ амплитудной вариации пульсаций Рс1-2, КУП и динамических спектров позволил выделить короткие всплески с длительностью-5-15 мин, в течение которых либо не происходит заметного изменения периода колебаний (Т= 4-6 с) - всплески Рс1-2, либо регистрируется постепенное уменьшение периода колебаний - всплески КУП. Было установлено, что возбуждение всплесков Рс1-2, КУП в вечернем секторе происходит одновременно или с запаздыванием, не превышающим 5-10 мин, с началом Р12, РПВ в околополуночные часы. В течение взрывной фазы суббури всплески Рс1-2, КУП могут повторяться с квазипериодом -10-20 мин, и поэтому динамический спектр длительных серий этих пульсаций (Д1- 1 ч) часто состоит из серии дискретных элементов, появление которых отражает дискретный характер развития суббури.

По данным долготного распределения полярных сияний и электрических токов были изучены особенности активизаций, во время которых в вечерние часы регистрировались всплески Рс1-2, в отличие от активизаций, когда наблю-

дался переход Ре1-2 в КУП. Оказалось, что всплески Рс1-2 наблюдаются в первых активизациях, когда области активных сияний и электрических токов западного направления локализованы в ночном секторе. Всплески же КУП регистрируются в последующих активизациях и сопровождаются скачкообразным расширением активных сияний и западной электроструи в сторону вечернего сектора.

Проанализированы пространственные характеристики всплесков Рс1-2, КУП на долготной цепочке станций и их связь с динамикой источника РПВ. Установлено, что всплески Рс1-2, КУП могут наблюдаться одновременно на станциях, разнесенных по долготе на АХ < 40°. При больших удалениях первые всплески колебаний регистрируются на станциях, расположенных ближе к полуночному сектору, а последующие всплески - на более западных станциях. Это указывает на перемещение источника колебаний, или области возбуждения пульсаций, в западном направлении. При этом смещение к западу происходит одновременно с расширением области возбуждения всплесков РПВ к северо-западу, а временные вариации амплитуды РПВ и Рс1-2, КУП подобны. Поэтому предполагается, что динамика области возбуждения всплесков Рс1-2, КУП по долготе, так же как пульсаций РПВ, обусловлена тенденцией скачкообразного северо-западного развития активной фазы суббури.

Внезапное расширение сияний и западной электроструи на вечернюю сторону и связанный с этим переход пульсаций Рс1-2 в КУП находят отражение и в поведении восточной электроструи. Показано, что в такие периоды происходит быстрое усиление интенсивности восточной электроструи и ее перемещение к экватору с одновременным ростом амплитуды положительной низкоширотной магнитной бухты. Во время многократных (до 4-х событий) серий КУП в течение магнитной бури восточная электроструя последовательно опускается на все более низкие широты и доходит до Ф' = 58°. Перемещение электроструи сопровождается одновременным движением в сторону экватора области возбуждения КУП и ростом интенсивности кольцевого тока.

Далее приведены результаты исследования реакции утреннего сектора на многократные начала суббури. Установлено, что следующие друг за другом взрывные активизации приводят к возбуждению всплесков РПС с длительностью от ~5 до 20-30 мин. Начало всплесков Р11С как в ночном, так и в утреннем секторах, наблюдается одновременно с началами РПВ, Р12, и по данным утреннего сектора (04-07 ЬТ) время запаздывания не превышает 1-5 мин. Во время взрывных активизаций происходит уярчение высокоширотной границы диффузных сияний (ВГДС) с продвижением градиента яркости на восток со скоростью V > 10 км/с, что, вероятно, обеспечивает почти одновременное усиление амплитуды РПС с началом Р12.

В суббурях, в которых ВГДС находится на Ф'>65°, появление всплесков РИС обусловлено немонотонным (колебательным) характером движения границы к экватору. В процессе многократных активизаций граница, несмотря на кратковременное смещение к полюсу между активизациями, постепенно уходит к экватору. Начальное экваториальное смещение границы на меридиане 04-07 ЬТ происходит спустя -2-15 мин после всплеска Р12. Причем, время запаздывания максимально дЛя первой активизации и уменьшается в течение последующих активизаций. Это указывает на то, что движение границы к югу происходит в локальной по долготе области вблизи полуночного меридиана, которая в ходе развития активной фазы постепенно расширяется на восток.

В течение суббурь, когда авроральный брейкап начинается на сравнительно низких широтах (Ф' < 61-63°), появление всплесков РПС отражает суббуревую экспансию диффузного фона к полюсу и на восток в виде отдельных вспышек свечения. Расширение диффузных сияний к полюсу приводит к перемещению области возбуждения пульсаций РИС на более высокие широты.

В конце этой главы рассмотрен характер полюсного расширения сияний в околополуночные часы с использованием данных ТУ-наблюдений полярных сияний. Показано, что наряду с образованием выпуклости в виде последовательных "вспышек" новых дуг полярнее предыдущих и их непрерывного движения со скоростью -0,5-2 км/с имеют место броски сияний к полюсу с начальной скоростью -7-8 км/с, которая в последующем уменьшается до ~1-3 км/с. Особенностью последних возмущений является расположение очага суббури на сравнительно низких широтах (Ф' < 61-62°) и повышенный уровень интенсивности диффузного фона.

Таким образом, немонотонный (дискретный) характер развития взрывной фазы суббури, кроме области формирования дискретной авроральной выпуклости, проявляется также на широтах диффузной авроральной зоны экваториаль-нее овала и на достаточном удалении от сектора развивающейся авроральной выпуклости. На этих широтах происходит расширение области активных процессов в ходе последующих активизаций суббури из околополуночного сектора на вечернюю и утреннюю стороны и в сторону экватора.

В четвертой главе изучается неоднородная структура диффузных сияний и связанные с ней возбуждение пульсаций Рб6, модуляция интенсивности РПС и их микроструктура.

После краткого обзора свойств волнообразных структур на высокоширотной границе диффузных сияний и пульсаций типа Рб6 приведены результаты исследования динамики ВГДС в ходе суббури по данным камеры полярных сияний С-180 в б.Тикси с 1974 по 1987 гт.

Анализ закономерностей изменения положения ВГДС по меридиану и

структуры свечения на этой границе показал, что существует два вида движений, как на активной фазе суббури (рассмотренных в главе 3), так и на ее восстановительной фазе. Первый вид выглядит как колебательные (извивающиеся) движения границы в северо-южном направлении с одновременным расширением области колебаний на восток со скоростью ~1 км/с. Такие колебания наблюдаются на фоне постепенного перемещения границы к экватору или к полюсу, в зависимости от фазы суббури, со средней скоростью-0,1-0,3 км/с и интерпретируются как распространение вдоль границы волн свечения с масштабами -100-500 км. Второй вид движений происходит на фоне неподвижной границы и представляет собой выбросы "языков" диффузного свечения в сторону полюса (авроральные факелы по определению Акасофу), распространяющихся вдоль границы в восточном направлении со скоростью -1 км/с. По статистическим данньм во время первого вида движения первоначальное положение границы на активной фазе суббури находится на Ф'> 65° и в течение примерно часа смещается по широте на расстояние -400-500 км, доходя до Ф'=58-60° в периоды умеренной магнитной бури. Во время второго вида движения граница в течение одного или более часов сохраняет стабильное положение по меридиану и расположена на Ф'<61 -63°.

Оба вида движений возникают при южной компоненте ММП, средней скорости солнечного ветра -500 км/с и характеризуются сравнительно высокой геомагнитной активностью (АЬ~400 нТл). Однако, факельные структуры сияний на фоне неподвижной границы по сравнению с периодами, когда граница, совершая колебания, движется к экватору, наблюдаются при больших отрицательных значениях В7 ММП и большей геомагнитной активности. Это, вероятно, свидетельствует о том, что первый вид движения границы соответствует периодам усиления уровня магнитосферной конвекции, а второй вид - периодам суббури, когда магнитосферная конвекция, хотя и наиболее развита, но достаточно продолжительное время является квазистационарной. Это подтверждается примерами событий, когда в течение более часа регистрации факельных структур значения | В | и В2 ММП оставались на постоянном уровне.

С учетом обеих фаз суббури оба вида движения на границе приводят к возбуждению геомагнитных пульсаций Рб6 с преимущественными периодами колебаний -5-20 мин и синхронной модуляцией амплитуды РИС и уровня поглощения космического шума (риометрические Рэб). Динамические спектры геомагнитных и риометрических Рзб подобны.

Во время первого вида (колебательного) движения границы центр тяжести западной электроструи "следит" за перемещением границы и также совершает колебания. При этом кратковременные смещения границы вначале к югу, а затем к северу, приводят к последовательному усилению и ослаблению интенсивности

западной электроструи. На магнитограммах на фоне общего роста или затухания интенсивности отрицательной магнитной бухты (в зависимости от фазы суббури) это проявляется в виде отрицательных и положительных магнитных импульсов в Н- и Б-компонентах поля соответственно, а также в усилении амплитуды пульсаций РИС. По данным меридиональной цепочки магнитных и риометрических станций максимальная интенсивность магнитных импульсов (амплитуды Рэб), всплесков РИС и импульсов аврорального поглощения (риометрических Рб6) наблюдается тогда, когда ВГДС, двигаясь к югу, находится над станцией наблюдения. Причем, станции, находящиеся вдали от этой границы, вообще не регистрируют Рэб и всплески РИС. На примере магнитной бури 31.01.89 рассмотрена связь появления геомагнитных и риометрических Ряб, имеющих достаточно высокую интенсивность. Установлено, что максимальная амплитуда положительных пиков О-компоненты Рэб отмечается позже на несколько минут по сравнению с максимальной интенсивностью соответствующих им импульсов поглощения. При этом максимум импульса поглощения по времени соответствует пересечению меридиана наблюдения гребнями волн свечения, распространяющихся вдоль границы на восток. Эти данные свидетельствуют о том, что источник пульсаций локализован на высокоширотной границе диффузных сияний, а извивающиеся токи, ответственные за геомагнитные Рэб, текут вдоль неоднородной границы в западном направлении.

Во время второго вида движения появление Рб6 и всплесков РИС вызвано пересечением меридиана наблюдения дрейфующими на восток факельными структурами свечения вдоль неподвижной ВГДС (число которых может достигать ~10). В этом случае максимальные интенсивности положительного пика О-компоненты Рб6, импульса поглощения и всплесков РИС наблюдаются одновременно и соответствуют моменту пересечения меридиана наблюдения средней частью факела. Импульсы поглощения радиоволн могут регистрироваться одновременно на станциях, отстоящих друг от друга по меридиану на сотни километров. С учетом вариаций Н- и 2-компонент пульсаций Рб6, токи текут внутри факела и имеют южное или юго-западное направление. При этом направление тока определяется формой факела (соотношением его широтных и долготных размеров) и его ориентацией относительно границы. Таким образом, источник геомагнитных и риометрических Рэб локализован внутри аврорального факела.

В этой главе также исследовалось поведение ВГДС на широтах Ф'<61-63°, которых она достигает в процессе немонотонного экваториального смещения в течение ~1 ч. Установлено, что при этом возможны две ситуации. Во-первых, после достижения наиболее южного положения ВГДС затем постепенно в течение ~1 ч уходит обратно к полюсу. Во-вторых, в этот момент времени происходит резкая активизация процессов, и граница быстро движется к полюсу

и может переместиться на расстояние -8-10 градусов. Это сопровождается возбуждением низкоширотных РИ, усилением интенсивности западной электроструи и риометрического поглощения и их расширением к полюсу. После такой "вспышки" активности возможно повторение описанных явлений, т.е. новое экваториальное движение границы в течение ~1 ч с последующим ростом активности и ее перемещением к полюсу.

В конце главы рассмотрена микроструктура свечения пульсирующих пятен диффузного свечения и связанных с ними пульсаций РИС. Известно, что пульсации РИС на широтах Ь < 4-5 имеют вид односторонних импульсов с длительностью -5-10 с , равной времени жизни отдельного пятна. Использовались данные наблюдений авроральных и геомагнитных пульсаций на Ь=3-4 с применением активных полосовых фильтров. Обнаружено, что авроральный и магнитный импульсы состоят из набора микроимпульсов с периодами колебаний Т = 0,2-2 с. Высокочастотные иррегулярные геомагнитные пульсации имеют амплитуду, в 10-60 раз меньшую по сравнению с низкочастотными РПС (Т-5-10 с), и наблюдаются на их фоне преимущественно в периоды повышенной геомагнитной активности (Кр > 4).

Результаты, полученные в этой главе, с учетом результатов главы 3 свидетельствуют о том, что возбуждение пульсаций Рб6 и амплитудная модуляция -РПС с периодами колебаний Рб6 отражают процессы генерации нестационарных волнообразных структур диффузного свечения на высокоширотной границе сияний в течение суббури. Эти структуры в зависимости от геофизических условий представляют собой либо крупномасштабные волны свечения на фоне движущейся к югу границы, либо имеют вид вытянутых к полюсу "языков" свечения (авроральных факелов), распространяющихся на восток вдоль неподвижной границы.

В пятой главе рассматриваются свойства ионно-циклотронных волн Рс1-2, КУП в связи с динамическими процессами, протекающими на широтах их возбуждения, т.е. в области контакта горячих частиц кольцевого тока с холодной плазмой вечерней выпуклости плазмопаузы.

На этих широтах наблюдаются явления и процессы, менее выраженные или отсутствующие в других широтных зонах - поляризационный джет, или субавроральный ионный дрейф (САИД), образование узких провалов ионизации на высотах области Б ионосферы, формирование крупномасштабных волн свечения на экваториальной диффузной границе, свечение верхней атмосферы из-за высыпания частиц из области кольцевого тока и др. Однако, проявление этих явлений и процессов в геомагнитных пульсациях практически не исследовано.

В начале главы по известным спутниковым данным о положении полосы субаврорального ионного дрейфа и полученным данным о географическом

распределении области возбуждения КУП (глава 1) при КР > 3 показано, что они находятся на близких широтах. Этот результат подтверждает появление во время КУП дополнительных следов ионосферных отражений от области Р. По данным вертикального и возвратно-наклонного зондирования (ВИЗ) ионосферы по наблюдениям в Жиганске (Ь=4,1) установлено, что во время регистрации пульсаций с максимальной интенсивностью на Ь = 4-6, на ВНЗ-ионограммах видны дополнительные отражения на большей дальности и с меньшей электронной концентрацией по сравнению с регулярным слоем Б2, которые относят к спорадическим слоям БЗз. Получено, что область этих отражений перемещается к экватору со скоростями, близкими к скорости движения области возбуждения пульсаций КУП. Считается, что отражения типа Р3$ являются ионосферным автографом САИД и связаны с формированием субпровала ионизации в области Р ионосферы.

Далее рассмотрены изменения параметров Рс1-2, КУП в периоды магнитной бури, когда экваториальная граница диффузных высыпаний становится неустойчивой и на ней формируются крупномасштабные волны свечения. По данным пролетов спутников серии ОМБР вблизи Якутского меридиана установлено, что в такие периоды происходит модуляция амплитуды Рс1-2, КУП с Т~3-8 мин и возбуждение низкочастотных пульсаций Рс5. Преимущественный период амплитудной вариации Рс1-2, КУП равен периоду колебаний Рс5 и согласуется с периодами наблюдаемых волн свечения с длиной волны -200-500 км, при предположении их распространения со скоростью конвекции У0 = 1 км/с. Максимальная интенсивность пульсаций КУП наблюдается на широтах формирования волн свечения и максимальных потоков высыпающихся энергичных протонов с энергией несколько кэВ. В периоды регистрации волн свечения центр тяжести восточной электроструи находится в области диффузных высыпаний и вместе с областью возбуждения КУП движется к экватору.

В предположении, что причиной наблюдаемой амплитудной вариации Рс1-2, КУП в периоды генерации волн свечения может быть модуляция инкремента ионно-циклотронной неустойчивости (ИЦН) низкочастотными волнами Рс5, проанализированы широтные вариации фазы Рс5 во время магнитной бури по данным цепочки станций 210° магнитного меридиана. Показано, что, во-первых, максимальная интенсивность всплесков Рс1-2 по времени соответствует отрицательным полупериодам пульсаций Рс5 на Ь = 5-6, а одновременно с увеличением амплитуды возможен рост частоты излучения Рс1-2. Во-вторых, наблюдаются два типа широтного распределения фазы пульсаций Рс5. Для обоих типов Рс5 происходит обращение фазы Н-компоненты с переходом с высоких (Ь = 5-6) на низкие широты, причем, она остается неизменной на низкоширотных станциях северного и южного полушарий. Однако, имеется различие в пове-

дении фазы D-компоненты Рс5, которая либо не изменяется на низкоширотных станциях противоположных полушарий (1-й тип), либо происходит обращение фазы на ~180° (2-ой тип). Полученные данные согласуются с моделью модуляции инкремента ИЦН симметричной (1 тип) и асимметричной (2 тип) модами стоячих альвеновских волн Рс4-5.

В конце главы приведены результаты изучения ионосферного проявления эффектов высыпания заряженных частиц при их взаимодействии с ионно-циклотронными волнами Pel и КУП. Анализировались оптические и ионосферные данные во время регистрации Pel и КУП на широтах Жиганска и Якутска (L = 3-4). Получено, что появление п>льсаций Pel или КУП сопровождается усилением интенсивности свечения верхней атмосферы в эмиссиях 557,7 и 427,8 нм, ослабляющейся с прекращением тльаипш. Интенсивность аврораль-ного свечения пульсирует с периодами, ¡хишыми периодам колебаний геомагнитных пульсаций. Наблюдается амшипхлмая модуляция интенсивности свечения и огибающей амплитуды геомагнитных пульсаций с Т=5-100с. Динамические спектры огибающей интенсивности Pel и аврорального свечения, полученные по 5-секундным значениям, подобны и содержат два максимума на Ti = 30-35 с и Т2= 60-90 с. Записи Pel, КУП и вариации интенсивности свечения, полученные с лучшим временным разрешением, показывают также наличие модуляции амплитуды с Т3 = 5-20 с, совпадающими с преимущественными периодами колебаний Pi 1С, одновременно наблюдающихся на более высоких широтах и сопровождающихся усилением аврорального свечения (б.Тикси). Во время интенсивных пульсаций Pel с Т = 1,0 с с максимальной амплитудой в Якутске (А~4 нТл) с помощью чувствительной фотокамеры вблизи зенита Якутска зарегистрирована диффузная дуга шириной ~50 км, пульсирующая с периодом, равным периоду колебаний Pel.

По данным зондирования ионосферы получено, что во время КУП, сопровождающихся свечением верхней атмосферы, на высотах области F регистрируются спорадические отражения типов F3shF2s, а в периоды возбуждения Pel в области Е ионосферы наблюдаются спорадические слои Esr на высотах -120-130 км.

Перечисленные данные, свидетельствующие о связи параметров Рс1-2, КУП с характеристиками аврорального свечения, интерпретируются как эффекты высыпания энергичных протонов при их взаимодействии с ионно-циклотронными волнами, промодулированными по интенсивности низкочастотными волнами диапазона РсЗ-5, с учетом изменяющихся во времени свойств отражающего зеркала ионосферной стенки магнитосферного резонатора (альвеновского мазера). Полученные результаты в этой главе позволяют заключить, что генерация ионно-циклотронных волн Рс1-2, КУП происходит на широ-

тах экваториальной границы диффузной зоны сияний. В течение магнитной бури возбуждение пульсаций Рс5 и амплитудная модуляция Рс1-2, КУП тесно связаны с процессами генерации крупномасштабных волн свечения на этой границе. Определенный вклад в высыпания на этих широтах могут вносить процессы взаимодействия частиц с МГД-волнами.

В шестой главе обсуждаются результаты, полученные в предыдущих главах, и рассмотрены возможные механизмы возбуждения и формирования спектра суббуревых геомагнитных пульсаций.

Вначале приведены современные представления по литературным данным о типах магнитосферных возмущений и моделях суббури. Дано описание последовательности развития магнитосферного возмущения. Существующие до сих пор схемы развития суббури в геомагнитных пульсациях описывают только усредненную и "классическую" последовательность развития возмущения, состоящую из трех фаз, и не отражают наличие разных мод магнитосферного возмущения и его тонкой структуры. Исходя из полученных результатов, построена картина пространственно-временного распределения и эволюции суббуревых геомагнитных пульсаций для кратковременных активизаций суббури (псевдобрейкапов и микросуббурь), конвекционных, квазистационарных возмущений и возмущений взрывного типа (фазы экспансии суббури). Показано, что режим и динамика источников колебаний определяются типом, или модой возмущения, его фазой и отражают тонкую структуру взрывного процесса суббури. Полученные данные свидетельствуют о существовании двух активных фаз суббури.

Затем выделены основные процессы, определяющие возбуждение и параметры суббуревых геомагнитных пульсаций. Наблюдения показали, что геомагнитные пульсации имеют максимальную интенсивность на широтах локализации дискретных авроральных дуг, на границах диффузной зоны полярных сияний эк-ваториальнее овала и на южном крае конвективных электроструй, или на широтах зоны 2 продольных токов. Отмечается тесная связь между свойствами геомагнитных пульсаций и характеристиками волнообразных структур свечения в дискретных дугах и на границах диффузных сияний. Согласно существующим представлениям (Гальперин и Фельдштейн, 1989), авроральные дуги проектируются на магнитосферу в область центрального плазменного слоя, а диффузная зона экваториальнее овала и зона 2 продольных токов - на область между внутренней границей плазменного слоя и плазмопаузой. Отсюда следует, что источники колебаний локализованы на плазменных границах внутренней магнитосферы и в области формирования дуг сияний, где создаются благоприятные условия для развития низкочастотных неустойчивостей и генерации волн, а также в областях повышенной интенсивности продольного тока зоны 2.

Возбуждение длиннопериодных пульсаций (Р12, Рб6, буревые Рс5) сопровождается генерацией волн свечения, которые распространяются по направлению конвекции и со скоростью, близкой к скорости конвекции У0 ~ 1 км/с. С увеличением периода колебаний Т пульсаций Р12 (Т~40-150 с), Рс5 (Т~150-600 с) и Рб6 (Т~300-1000 с) длина волны структур свечения X возрастает от ~ 50 до 1000 км, так что период геомагнитных пульсаций определяется величиной отношения X / У0 . Этот результат подтверждает вывод о наличии в магнитосфере универсального соотношения между пространственными и временными масштабами (Пономарев, 1985).

Возбуждение короткопериодных пульсаций (РПВ, РИС) коррелируют с более мелкомасштабными (1-50 км) процессами, протекающими в дискретных дугах и диффузном фоне со скоростью на порядок превышающей скорость конвекции, которые, вероятно, обусловлены турбулизацией продольного тока. Полученные данные показывают, что: а) азимутальные скорости распространения РПВ (У» 1-4-30 км/с) сравнимы по величине со скоростью движения волокон дуги; б) периоды колебаний геомагнитных пульсаций порядка времени жизни отдельных волокон дуги (РПВ) и авроральных пятен (РИС), включая обнаруженные иррегулярные пульсации с Т~0,2-2 с, отражающие микроструктуру свечения пульсирующего пятна; в) пульсации РПВ обнаруживают тесную связь с развитием суббуревых радиосияний, причиной которых является мелкомасштабная (~1 км) ионосферная турбулентность; г) имеет место амплитудная модуляция высокочастотных пульсаций с периодами колебаний низкочастотных пульсаций. Как следует из спутниковых наблюдений мелкомасштабную структуру (-2-8 км на ионосферных высотах) имеют интенсивные продольные токи на высоких широтах и электрические поля с напряженностью до -1 В/м на высотах -1 ЯЕ. •

Таким образом, возбуждение длиннопериодных геомагнитных пульсаций (Т>30 с) обусловлено процессами генерации крупномасштабных волн, переносимые конвектирующей плазмой, на плазменных границах внутренней магнитосферы. Возбуждение короткопериодных пульсаций (Т<30 с) определяется более мелкомасштабными процессами, протекающими со скоростью на 1-2 порядка превышающими скорость конвекции в областях повышенной интенсивности продольных токов.

Далее в этой главе дана физическая интерпретация наблюдательных данных и с учетом известных результатов теоретических исследований рассмотрены возможные сценарии возбуждения и формирования спектра колебаний.

Всплески РПВ, Р12 возбуждаются при внезапном уярчении авроралыюй дуги во время псевдобрейкапов и многократных начал суббури и отражают процессы филаментарного уярчения дуги и формирования в ней волн свечения с X = 50-200 км. Высыпающиеся потоки электронов, рост вытекающего продольно-

го тока и электрического поля приводят к усилению токов в дуге сияний. Хол-ловские токи дуги имеют западное (восточное) направление для дуг, возникающих в ночном-утреннем (вечернем) секторах и являются причиной появления отрицательных (положительных) магнитных импульсов Н-компоненты поля, сопровождающих PilB, Pi2.

Сдвиговые течения струйного типа ведут к развитию в магнитосфере неустойчивости Кельвина-Гельмгольца (К-Г) и к генерации поверхностных волн, распространяющихся вдоль дуги по направлению конвекции. Электрические поля поверхностных волн создают электрические токи в области повышенной ионосферной проводимости и наблюдаются на Земле как всплески Pi2. Амплитуда Pi2 в ионосфере испытывает параметрическое усиление из-за резкого скачка интегральной ионосферной проводимости в начале суббури и заменю возрастает по сравнению с предфазой. Оценки эффекта параметрического усиления колебаний показали, что амплитуда Pi2 может возрасти от 3 до 7 раз. Сигналы Pi2 распространяются в ионосфере в виде гиротропных поверхностных волн или диффузионным путем с фазовой скоростью, на порядок величины превышающей скорость конвекции. Это может объяснить разницу в наблюдаемых значениях скорости азимутального распространения Pi2 и волн свечения дуги.

Возбуждение PilB связывается с турбулизацией и расслоением вытекающего продольного тока дуги сияний и, как следствие, с появлением флуктуирующих по интенсивности мелкомасштабных (~1 км на ионосферном уровне) электрических полей и токов. Причиной расслоения токов может быть генерация кинетических альвеновских волн. Периоды колебаний PilB порядка времени жизни отдельных волокон дуги и близки к собственным частотам ионосферно-альвеновского резонатора. Предлагаемый сценарий возбуждения Pi2, PilB хорошо объясняет известные свойства этих колебаний.

Возбуждение пульсаций Рс1-2, КУП обусловлено развитием ионно-цпклотронной неустойчивости в области контакта частиц кольцевого тока с холодной плазмой плазмосферы. Из сравнения полученных экспериментальных данных с возможными механизмами формирования нестационарности спектра КУП сделан вывод, что основным механизмом роста частоты в сериях с длительностью ~ 5-60 мин является радиальный дрейф источника в результате проникновения на широты развития неустойчивости электрических полей магнитосферной конвекции в течение активной фазы суббури. Плавный рост частоты в длительных сериях Pcl-2 (At = 2-4 ч), вероятно, является следствием суточного вращения станции наблюдения под областью неустойчивости, имеющей овальную форму. В периоды магнитных бурь в вариации амплитуды Рс1-2 и кратковременный рост частоты колебаний вносят вклад также процессы модуляции инкремента ионно-циклотронной неустойчивости низкочастотными волнами диа-

пазона Рс5. При этом генерация буревых Рс5 и крупномасштабных волн свечения на экваториальной диффузной границе может происходить за счет развития неустойчивости К-Г при сдвиговом течении плазмы в локальных интенсивных электрических полях северного направления Ем. Совпадение по широте области возбуждения пульсаций Рс1-2, КУП с полосой С АИД и тесная связь пульсаций с нестационарными явлениями на границе диффузных высыпаний показывает, что источник Ем локализован вблизи экваториального края горячих ионов плазменного слоя. Как показывают спутниковые наблюдения, в указанной области магнитосферы имеют место резкие радиальные градиенты температуры ионов, поэтому Ем может иметь термоэлектрическую природу.

Пульсации Рб6 и РИС. Полученные данные свидетельствуют о наличии двух типов Рб6, отражающих два вида движений на ВГДС, возникающих при различных условиях в солнечном ветре и ММП.

Первый тип ("конвекционные" Рб6) соответствует конвекционным возмущениям и наблюдается во время роста или спада уровня магнитосферной конвекции. В эти периоды на фоне перемещения высокоширотной границы диффузных сияний к экватору или к полюсу генерируются волны свечения с масштабами -300-1000 км, распространяющиеся в утреннем секторе на восток. Источником волн свечения могут быть дрейфовые волны, возникающие из-за градиента давления или поверхностные волны К-Г, генерирующиеся при сдвиговом течении плазмы. Извивающиеся токи, ответственные за Рб6, текут в западном направлении вдоль неоднородной границы свечения между двумя слоями продольных токов зон 1 и 2 и являются токами Холла.

Второй тип ("квазистационарные" Рвб) наблюдается в периоды наиболее развитой магнитосферной конвекции, когда граница диффузных сияний находится в квазистабильном состоянии на Ф'< 61-63°. Появление Рвб вызвано повторяющимися выбросами "языков" диффузного свечения к полюсу (авроральных факелов), распространяющихся на восток вдоль неподвижной границы. Предполагается, что факелы представляют собой дрейфующие в электрическом поле конвекции силовые трубки с высыпающейся плазмой, образовавшиеся после ее локального выброса в сторону от Земли в околополуночном секторе. Токи, ответственные за "квазистационарные" РБб, локализованы внутри факела с центром вблизи его средней части и имеют южное или юго-западное направление в зависимости от формы и ориентации факела.

Предполагается, что возбуждение пульсаций РИС является следствием хаотических ионосферных токов, отражающих, во-первых, пространственно неоднородную и пульсирующую структуру высыпающихся частиц, во-вторых, наличие мелкомасштабной и флуктуирующей компоненты электрического поля достаточной интенсивности, обеспечивающей скорости расширения пятен и

струения волокон порядка 10-100 км/с. Колебания PilCcT = 5-10c определяются временем жизни отдельного аврорального пятна, а частоты f = 0,5-5 Гц, отражающие микроструктуру свечения пятен, близки к собственным частотам ионосферного альвеновского резонатора и поэтому могут быть вызваны возбуждением в полости резонатора альвеновских вихрей или продольных токов с поперечным масштабом ~1 км.

В конце главы перечислены возможности гидромагнитного мониторинга процессов и явлений в периоды магнитосферной суббури.

В заключении приведены основные результаты.

I. По данным стационарных станций Якутского меридиана и специально организованных геомагнитных наблюдений с хорошим пространственным и временным разрешением на широтах авроральной и субавроральной зон выяснена картина географического распределения суббуревых геомагнитных пульсаций, локализация их источников относительно положения авроральных электроструй, закономерности дрейфа колебаний и зависимость характеристик пульсаций от типа магнитосферного возмущения и фазы суббури.

1. Установлено: а) имеются две области максимальной интенсивности Pi 1С, отражающие овальную и квазикруговую зоны диффузных высыпаний частиц в утреннем секторе; б) область возбуждения Pel-2, КУП имеет овальную форму; в) источники длительных пульсаций Pi 1С и Pel-2, КУП локализованы на экваториальном крае западной и восточной электроструй, соответственно; дрейф пульсаций и центра тяжести токов происходит синхронно.

2. Построена картина пространственно-временного распределения и эволюции суббуревых геомагнитных пульсаций, отражающая тонкую структуру взрывного процесса суббури и разные типы (моды) магнитосферного возмущения. Показано, что режим и закономерности дрейфа колебаний определяются типом, или модой магнитосферного возмущения, его фазой и немонотонным характером развития. Полученные данные свидетельствуют о существовании двух активных фаз суббури.

3. Показано, что пространственные характеристики всплесков PilB, Pi2 отражают процесс формирования авроральной выпуклости в виде суперпозиции скачкообразного и непрерывного дрейфа дуг сияний.

4. Установлено, что с переходом от авроральных к экваториальным широтам D-компонента Pi2 затухает по экспоненциальному закону, а амплитуда Н-компоненты Pi2 вначале также затухает, а затем сохраняет постоянное значение на широтах Ф'<50°.

II. Впервые получены экспериментальные доказательства возбуждения суббуревых геомагнитных пульсаций процессами генерации крупномасштабных волнообразных структур свечения на авроральных и субавроральных широтах.

1. Область максимальной интенсивности всплесков пульсаций локализована на резких границах (или вблизи) диффузных высыпаний частиц и в дугах сияний, где формируются крупномасштабные (Х^50-1000 км) волны свечения.

2. Появление всплесков РИ сопровождается формированием волн свечения авроральной дуги с Х=50-200 км, распространяющихся по направлению конвекции со скоростью ~1-5 км/с.

3. Установлена амплитудная модуляция РИС с периодами колебаний Рвб, обусловленных генерацией волн свечения с >„=300-1000 км и выбросами "языков" диффузного свечения на высокоширотной границе диффузных сияний экваториальнее овала, распространяющихся вдоль границы на восток.

4. Выявлена амплитудная вариация пульсаций Рс1-2, КУП с периодами колебаний Рс5 во время магнитных бурь, сопровождающихся формированием крупномасштабных волн свечения (Х=200-500 км) на экваториальной диффузной границе сияний в вечернем секторе.

5. Найдено соотношение между периодом колебаний (Т) низкочастотных геомагнитных пульсаций и длиной волны (X) волнообразных структур свечения, возникающих в авроральных дугах и на границах диффузных сияний, в виде Т=)УУ, где V - скорость распространения волны свечения по направлению конвекции.

III. Получены новые сведения о немонотонном характере развития взрывного процесса суббури и тонкой структуре возмущения.

1. Установлено, что взрывной процесс суббури проявляется на широтах диффузной зоны сияний экваториальнее овала и вдали от сектора развивающейся авроральной выпуклости и включает в себя:

а) повторяющиеся всплески пульсаций РИС и Рс1-2, КУП длительностью, равной продолжительности микросуббури, генерирующиеся на ночной-утренней и вечерней сторонах Земли;

б) синхронное с началами взрывных активизаций суббури уярчение высокоширотной границы диффузных сияний, кратковременное усиление интенсивности авроральных (конвективных) электроструй, смещение границы высыпаний частиц и токов к экватору и броски диффузного свечения к полюсу с начальной скоростью -7- 8 км/с;

в) скачкообразное расширение области активных процессов в ходе последующих активизаций суббури из околополуночного сектора на вечернюю и утреннюю стороны, а также в сторону экватора.

2. Показано, что уярчение авроральной дуги в начале суббури происходит в виде последовательного усиления яркости ее отдельных волокон и их продвижения по направлению конвекции со скоростью до -20-30 км/с. Усиление токов дуги сияний ведет к возбуждению всплесков пульсаций РИВ с периодами колеба-

ний (Т-1-10 с) порядка времени жизни волокон дуги, распространяющихся в азимутальном направлении со скоростью, сравнимой со скоростью движения волокон.

3. Обнаружено, что геомагнитный (PilC) и авроральный импульсы длительностью -5-10 с, равной времени жизни пульсирующего аврорального пятна, состоят из микроимпульсов с частотой -0,5-5 Гц, характеризующих микроструктуру свечения пятна.

IV. Впервые исследованы свойства пульсаций Pel-2, КУП в связи с нестационарными процессами, характерными для субавроральной ионосферы.

1. Установле1|о, что пульсации Pel-2, КУП возбуждаются на широтах экваториальной границы диффузных сияний вблизи области субаврорального ионного дрейфа и могут сопровождаться образованием узких провалов ионизации на высотах F-слоя ионосферы.

2. Получены экспериментальные доказательства об амплитудной вариации Рс1-2, КУП с Т-3-8 мин в результате модуляции инкремента ионно-циклотронной неустойчивости симметричной и асимметричной модами волн этого диапазона (Рс5).

3. Приведены новые свидетельства о высыпании заряженных частиц в субавроральную ионосферу при их взаимодействии с ионно-циклотронными волнами, промодулированными по интенсивности в частотном диапазоне Рс4-5.

V. На основе полученных экспериментальных данных и известных теоретических работ предложены сценарии возбуждения и формирования спектра суббуревых геомагнитных пульсаций, согласно которым:

1. Возбуждение длиннопериодных (Т>30 с) геомагнитных пульсаций (Ps6, буревых Рс5, Pi2) вызвано генерацией волн, переносимых конвектирующей плазмой, на плазменных границах внутренней магнитосферы. Активную роль в усиление амплитуды и в горизонтальное распространение колебаний играет нижняя ионосфера.

2. Существуют два типа пульсаций Ps6 ("конвекционные" и "квазистационарные") с разными токовыми системами, отражающие два вида движений на высокоширотной границе диффузных сияний, возникающих при различных геофизических условиях.

3. Возбуждение короткопериодных (Т<1-15 с) геомагнитных пульсаций (PilB, PilC) отражает мелкомасштабные процессы (<1-50 км), протекающие со скоростью, на 1-2 порядка большей по сравнению со скоростью конвекции и обусловленные турбулизацией вытекающих продольных токов дуги сияний и зоны 2.

4. Рост частоты излучения в сериях КУП обусловлен радиальным дрейфом источника (для КУП длительностью 5-60 мин) и эффектом суточного вра-

щения станции под областью возбуждения, имеющей овальную форму (для серий длительностью 2-4 часа).

VI. Организована постоянно действующая цепочка станций на территории Якутии, оснащенная современными цифровыми магнитометрами и TV-камерами полярных сияний, одной из задач которой является проведение гидромагнитного мониторинга развития магнитосферных возмущений.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Соловьев С.И., Баркова Е.С. Некоторые закономерности геомагнитных пульсаций Pil по наблюдениям на станциях меридионального профиля // Верхняя атмосфера высоких широт. Вып.1. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1969. С.178-183.

2. Данилов A.A., Соловьев С.И. О сезонных изменениях DS-токовой системы и пульсаций Pil // Физика верхней атмосферы высоких широт. Вып.2. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1974. С.111-119.

3. Калишер АЛ., Попов А.Н., Соловьев С.И., Черноус С.Н. Особенности широтного распределения геомагнитных пульсаций типа Pi 1 // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14. N2. С.328-331.

4. Соловьев С.И., Баркова Е.С., Данилов A.A., Соболев A.B. О географическом положении максимума пульсаций Pil // Физика верхней атмосферы высоких широт. Результаты комплексных геофизических исследований. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1975. С.141-147.

5. Соловьев С.И., Баркова Е.С., Данилов А .А., Соболев A.B. О локализации геомагнитных пульсаций Pil С относительно электроджета // Физика верхней атмосферы высоких широт. Результаты комплексных геофизических исследований. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1975. С.148-153.

6. Соловьев С.И., Баркова Е.С., Данилов A.A., Соболев A.B. О зависимости периода пульсаций Pil (С) от геомагнитной широты//Исследования по космо-физике и аэрономии. Космические лучи и солнечно-земная физика. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1975. С. 113-118.

7. Соловьев С.И., Баркова Е.С., Данилов A.A., Прокопьев В.Н. Всплески иррегулярных пульсаций PilB в периоды магнитных суббурь // Физические процессы в верхней атмосфере высоких широт. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1976. С.46-54.

8. Соловьев С.И., Баркова Е.С., Данилов A.A. О причине нестационарности спектра геомагнитных пульсаций КУП // Бюл. НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии. Якутск: ЯФ СО РАН СССР. Март 1977. С.28-30.

9. Баркова Е.С., Соловьев С.И. О зависимости скорости распространения сигнала геомагнитных пульсаций КУП вдоль авроральной зоны от периода колеба-

ний // Исследования оптического излучения ночного неба. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1979. С.95-100.

10. Соловьев С.И., Баркова Е.С., Прокопьев В.Н. и др. О связи колебаний убывающего периода с развитием магнитной суббури // Магнитосферная суббуря и геофизические явления. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1980. С. 148-154.

11. Баркова Е.С., Соловьев С.И., Щербакова Н.В. Динамические характеристики геомагнитных пульсаций типа PilB // Магнитосферная суббуря и геофизические явления. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1980. С. 140-147.

12. Баркова Е.С., Ефимова Н.В., Соловьев С.И. Геомагнитные пульсации типа КУП и раз-витие магнитной суббури // Бюл. НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, декабрь 1980. С.23-26.

И.Баркова Е.С., Виноградова В.Н., Дымичев Б.С., Савин М.Г., Соловьев С.И. Микроструктура Pi2 по синхронным набл»дениям в Сибири и на Дальнем Востоке // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука. 1981. Вып.53. С.102-106.

14. Баркова Е.С., Соловьев С.И., Иевенко И.Б. Развитие суббури в полярном сиянии и геомагнитных вариациях во время регистрации пульсаций типа КУП // Неоднородности в ионосфере. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1981. С.129-138.

15. Баркова Е.С., Соловьев С.И. О возможной причине связи колебаний убывающего периода с развитием восточного электроджета // Бюл. НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, июль 1981. С.9-12.

16. Баркова Е.С., Соловьев С.И. Развитие отдельных интенсификации суббури в вечернем секторе //Бюл. НТИ. Проблемы космофизики и аэрономии. Якутск: ЯФ СО РАН СССР, май 1982. С.25-30.

17. Иевенко И.Б., Соловьев С.И. Развитие суббури в полярных сияниях и геомагнитных вариациях в период мировой бури 16.02.80 г. // Исследования ионосферно-магнитосферных связей на Якутском меридиане. Сб.научн.трудов. Якутск: ЯФ СО РАН СССР. 1982. С.42-50.

18. Pikkarainen Т., Kangas J., Kisilev В., Maltseva N., Rakhmatulin R., Solovyev S. Type IPDP Magnetic Pulsations and the Development of Their Sources // J.Geophys.Res. 1983. V.88. N0.A8. P.6204-6212.

19. Баркова E.C., Соловьев С.И. Некоторые результаты исследований КУП по данным цепочки станций // Комплексные исследования авроральной и субав-роралыгой ионосферы. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1983. С.67-85.

20. Баркова Е.С., Молочушкин Н.Е., Соловьев С.И. О связи геомагнитных пульсаций типа Pel и Pi 1 с развитием суббури в полярных сияниях и магнитных возмущениях // Магнитосферные исследования. М.: МГК АН СССР. 1984. N 5. С.85-92.

21. Баркова Е.С., Васильев И.Н., Соловьев С.И., Шафтан В.А. Пространственно-временная связь геомагнитных пульсаций с радиосияниями во время микро-суббури (полуночный сектор) // Бюл. НТИ Проблемы космофизики и аэрономии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, июль 1984. С.6-8.

22. Яхнин А.Г., Сергеев В.А., Иевенко И.Б., Соловьев С.И., Рахматулин P.A. Характеристики явлений, сопровождающих локальные вспышки дуг сияний // Магнитосферные исследования. М.: МПС АН СССР. 1984. N 5. С.93-110.

23. Баркова Е.С., Соловьев С.И. Возбуждение геомагнитных пульсаций типа Pel-2, КУП в периоды микросуббурь // Геомагнетизм и аэрономия. 1984. Т.24, N 3. С.467-471.

24. Баркова Е.С., Ефимова Н.В., Соловьев С.И. Проявление различных стадий развития магнитосферной суббури в геомагнитных пульсациях // Физические процессы в околоземной плаЖю. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1984. С.50-58.

25. Sergeev V.A., Yahnin A.G., Rakhmatulin R.A., Solovyev S.I. et al. Permanent Flare Activity in the Magnetosphere during Periods of Low Magnetic Activity in the Auroral Zone//Planet. Space Sei. 1986. V.34, No.12. P.l 169-1188.

26. Соловьев С.И., Молочушкин H.E., Баркова E.C. и др. Геомагнитные пульсации и развитие суббури в ночной магнитосфере // Структура и динамика геофизических явлений в высокоширотной ионосфере. Якутск: ЯФ СО АН СССР. 1987. С.40-61.

27. Баркова Е.С., Соловьев С.И. Формирование спектра геомагнитных пульсаций Pel-2 и КУП в процессе развития суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т.27, N 1. С.115-121.

28. Величко В.А., Соловьев С.И., Молочушкин Н.Е., Самсонов В.П. Уярчение авроральной дуги и изменение ее структуры во время интенсификации суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т.27, N 5. С.850-853.

29. Соловьев С.И., Кириллин A.B., Баркова Е.С., Филиппов В.М. Геомагнитные пульсации типа КУП и динамика ионосферной плазмы на высотах области F // Динамические характеристики естественных низкочастотных излучений. Якутск.: ЯФ СО АН СССР. 1987. С.3-8.

30. Молочушкин Н.Е., Соловьев С.И., Баркова Е.С. Динамика высокоширотной границы диффузного аврорального свечения в период суббурь // Морфология и физика полярных сияний. Апатиты: КФ АН СССР. 1988. С.40-44.

31. Соловьев С.И., Величко В.А., Молочушкин Н.Е. и др. Динамика уярчающейся авроральной дуги во время интенсификации суббури // Морфология и физика полярных сияний. Апатиты: КФ АН СССР. 1988. С.34-39.

32. Соловьев С.И., Молочушкин Н.Е., Баркова Е.С. Характеристики геомагнитных пульсаций Pi 1 в связи с волнообразными движениями на полярной границе диффузных сияний // Электродинамические процессы в высоких широ-

тах. Апатиты: КФ АН СССР. 1988. С.61-66.

33. Баркова Е.С., Соловьев С.И. Формирование спектра геомагнитных пульсаций Pel-2 в течение суббурь // Полярные геомагнитные возмущения и связанные с ними явления. Апатиты: КНЦ АН СССР. 1989. С.69-74.

34. Молочушкин Н.Е., Соловьев С.И., Баркова Е.С. Модуляция интенсивности пульсаций PilC и динамика границы диффузного аврорального свечения // Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т.29, N 5. С.754-759.

35. Соловьев С.И., Белозерцев В.В., Кириллин А.В. и др. Характеристики высокочастотных геомагнитных пульсаций в связи со структурой и динамикой высыпающихся частиц вблизи экваториальной границы диффузных сияний // Проявления суббурь в геофизических явлениях. Якутск: ЯНЦ СО АН СССР. 1989. С.99-109.

36. Соловьев С.И., Молочушкин Н.Е., Баркова Е.С. Дискретное развитие взрывной фазы суббури по данным утреннего сектора // Геомагнетизм и аэрономия.

1991. T.31,N 2. С.292-297.

37. Соловьев С.И. Диагностические возможности всплесков иррегулярных геомагнитных пульсаций PilB, Pi2 - как индикатора взрывных активизаций суббури // Магнитосферные исследования. М.: Наука. 1992. N 18. С.55-65.

38. Соловьев С.И., Баишев Д.Г., Баркова Е.С. и др. О связи геомагнитных пульсации гипа КУП и Pel с вариациями интенсивности аврорального свечения и плотности ионизации верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия.

1992. Т.32, N4. С.122-128.

39. Гаврильева Г.А., Соловьев С.И. Волнообразные колебания авроральной дуги и возможное параметрическое возбуждение геомагнитных пульсаций типа Pi2 // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т.32, N 4. С.42-47.

40. Молочушкин Н.Е., Соловьев С.И., Макаров Г.А. Условия формирования волнообразных структур полярных сияний в ходе магнитосферной суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 1993. Т.ЗЗ, N 4. С.112-118.

41. \ umoto К., Osaki Н., Fukao К., Shiokawa К., Tanaka Y., Solovyev S.I. et al. Con-elation of High- and Low- Latitude Pi2 Magnetic Pulsations Observed at 210° Magnetic Meridian Chain Stations // J.Geomag.Geoelectr. 1994. V.46. No.l 1. P.925-935.

42. Solovyev S.I., Sobolev A.V., Baishev D.G. Irregular Geomagnetic Pulsations within 0,5-5,0 Hz Range at L-3-4 // J.Geomag. Geoelectr. 1994. V.46, No.l 1. P.937-944.

43. Baishev D.G., Solovyev S.I. Characteristics of Pcl-2 and IPDP Geomagnetic Pulsations during «Large-Scale Undulations on' the Evening Diffuse Auroral Boundary // J.Geomag. Geoelectr. 1994. V.46, No.l 1. P.945-952.

44. Yumoto K., Solovyev S., Baishev D. et al. Variations of Geomagnetic Pulsation

Parameters of Pel-2 and IPDP and Their Relationshipt with Pi2 and Pc5 during. Magnetic Substorms // Proc. of Eighth International Symposium on Solar Terrestrial Physics. June 5-10.1994. Sendai. Japan. P.l 12.

45.Баишев Д.Г., Соловьев С.И. Характеристики геомагнитных пульсаций Ре1-2, КУП во время формирования волн свечения на экваториальной границе диффузных сияний в вечернем секторе // Геомагнетизм и аэрономия. 1995. Т.35, N2. С.23-31.

46. Osaki Н., Yumoto К., Shiokawa К., Tahakashi К., Tanaka Y., Sakurai Т., Solovyev S.I. et al. High- and Low-Latitude Pi2 Magnetic Pulsations Observed at the 210° MM Chain Stations // Proc. of Eighth International Symposium on Solar Terrestrial Physics. June 5-10.1994. Sendai. Japan. P.l 16.

47. Yumoto K., Solovyev S., Molochushkin N., Baishev D. Pi2 Excitation and Arc Brightening at Substorm Onset // XXI General Assembly. Boulder, Colorado. July 2-14.1995.B101.

48. Yumoto K., Solovyev S.I., Baishev D.G., Barkova E.S. Pel-2 and IPDP Modulation Effects by Pc5 Waves During Substorms and Magnetic Storms // XXI General Assembly. Boulder, Colorado. July 2-14,1995. B128.

49. Osaki H., Yumoto K., Shiokawa K., Tanaka Y., Solovyev S., et al. Comparison Between Pi2 Amplitude and Substorm Bay Magnitude // XXI General Assembly. Boulder, Colorado. July 2-14.1995. B158.

50. Соловьев С.И., Юмото К., Баишев Д.Г., Молочушкин Н.Е. Два типа аврораль-ных активизаций и возбуждение пульсаций Pi2 // Физика авроральных явлений. XIX ежегодный Апатитский семинар. 27 февраля - 1 марта 1996. Тез. докл. Апатиты: КФ РАН. 1996. С. 18.