Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование глобального геомагнитного и аврорального отклика на резкие вариации параметров солнечного ветра

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Исследование глобального геомагнитного и аврорального отклика на резкие вариации параметров солнечного ветра"

ИНСЛ ИТУТ КОСМОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ II АЭРОНОМИИ им ЮГ ШАФЕРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

МОИСЕЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Исследование глобального геомагнитного и аврорального отклика на резкие вариации параметров солнечного ветра

25 00 29 - ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ГИДРОСФЕРЫ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 4 МАП 2007

Якутск - 2007

003060094

Работа выполнена в Институте космофизических исследований и аэрономии им Ю Г Шафера Сибирского отделения Российской академии нау^

Научный руководитель доктор физико-математических наук

С И Соловьев

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

В А Пархомов (БГУЭП, г Иркутск)

кандидат физико-математических наук, с н с В А Муллаяров (ИКФИА СО РАН, г Якутск)

Ведущая организация Институт физики Земли им О Ю Шмидта РАН

(г Москва)

Защита диссертации состоится " мая 2007 г

на заседании диссертационного совета К 003 023 01 в Институте

космофизических исследований и аэрономии им Ю Г Шафера СО РАН по адресу 677980, г Якутск, проспект Ленина, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИКФИА СО РАН

Автореферат разослан '' апреля 2007 г

И о ученого секретаря диссертационного совета,

кандидат физико-математических наук

М И Правдин

Общая характеристика работы

Работа посвящена исследованию глобального геомагнитного и авроралъного откликов на резкие вариации параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (ММП) при их взаимодействии с магнитосферой Земли Эти вариации отражают нестационарные процессы в солнечном ветре н включают в себя резким рост или спад динамического давления плазмы солнечного ветра (Рс1), генерацию ударных волн и тангенциальных разрывов, быстрые изменения полярности северо-южной (Вг) и азимутальной (Ву) -компонент ММП

Перечисленные нестационарные процессы в сочпечном ветре могут проявляться в вариациях магнитного поля в магнитосфере Земли, в высыпаниях энергичных частиц, ускорении-нагреве магнитосферной плазмы и во взрывных суббуревых возмущениях в магнитосферно-ионосферной системе Среди параметров солнечного ветра, наиболее важными для определения степени его воздействия на магнитосферу Земли являются динамическое давление плазмы солнечного ветра и направление Вг и Ву-компонент ММП Выявпение структур солнечного ветра, вызывающих мапштосферно-ионосферные возмущения, и выяснение реакции магнитосферы на различные изменения в межпланетной среде являются одной из ключевых задач сочнечно-земной физики

Актуальность решения этой задачи определяется необходимостью развития одной из наиболее распространенных концепций, описывающих связь магнитосферно-ноносферных возмущений с параметрами потоков солнечного ветра Согласно этой концепции, энергия от солнечного ветра поступает в магнитосферу и в случае, когда скорость поступления энергии выше скорости ее диссипации, она накапливается в магнитосфере Когда количество энергии достигает и превышает некоторый определенный уровень, любое небольшое возмущение вне или внутри магнитосферы может привести к выделению этой энергии и генерации магнитосферно-ионосферных возмущений (конвекционных возмущений, суббурь и магнитных бурь) Развитие этой концепции необходимо для контроля и прогнозирования физических процессов в магнитосферно-ионосферной системе, определяющих состояние околоземного космического пространства - космической погоды

Хорошо известно, что резкие (-1-2 мин) вариации Рс1 приводят к генерации внезапных геомагнитных импульсов (Б1) или внезапных начал магнитных бурь (БС) К возбуждению 51 (БС) приводит также взаимодействие с магнитосферой ударных волн и разрывов в солнечном ветре Экспериментальные и теоретические исследования возбуждения 81 (БС) ведутся уже не одно десятилетие, однако окончательной модели возбуждения этих импульсов до сих пор не построено

В настоящее время наиболее распространенной моделью возбуждения является модель, предложенная Агак1 в 1994 г на основе обобщения экспериментальных результатов, полученных по данным геомагнитных

наблюдений на низких, средних и авроральных широтах в периоды сжатия магнитосферы солнечным ветром при отрицательных значениях Bz ММП

Однако, эта модель недостаточно учитывает характер распределения токовых векторов SI от широты и MLT на полярных широтах (75-80°), особенности распространения SI в магнитосфере при разных условиях в солнечном ветре, а также не учитывает влияние на свойства SI вариаций ионосферной проводимости из-за высыпания в ионосферу частиц В настоящее время остаются неясными также свойства SI, зарегистрированных в периоды спада Pd и при положительных значениях Bz ММП и больших значениях Ву ММП (|By|>|Bz|) Не ясна и классификация типов магнитосферно-ионосферных возмущений, запускаемых ростом Pd при отрицатетьных и положительных значениях Bz ММП

Данная диссертация основана на детальном анализе цифровых геомагнитных наблюдений на 7 цепочках, расположенных на разных меридианах MLT от широт 50-60° до ~80°, а также данных отдельных низкоширотных станций Кроме геомагнитных данных, анализируются также материалы регистрации вариации аврорального свечения с помощью телевизионных наземных и спутниковых наблюдений сияний

Цель работы и задачи исследований

Основной целью диссертации является исследование глобального геомагнитного и аврорального отклика на вариации Pd и параметров ММП Решались следующие задачи

1 Исследование характера распределения эквивалентных токов, ответственных за формирование главного импульса в структуре SI в периоды роста, спада Pd и различной ориентации ММП

2 Исследование условий формирования и закономерностей распространения SI на высоких широтах (Ф'=60-80°) в зависимости от ориентации ММП и вариаций ионосферной проводимости

3 Изучение типов магнитосферно-ионосферных возмущений, стимулированных ростом Pd в условиях южной и северной Bz-компоненты ММП (Bz<0 и Bz>0, соответственно) и поворотами Bz и Ву - компонент ММП

4 Разработка физического сценария возбуждения внезапного геомагнитного импульса в периоды сжатия и расширения магнитосферы

Научная новизна

1 Впервые построены эквивалентные токовые системы внезапных геомагнитных импульсов на высоких широтах -60-80° по данным глобальных геомагнитных наблюдении с высоким временным разрешением в периоды сжатия и расширения магнитосферы

2 Впервые установлены закономерности полюсного и азимутального распространения SI и их зависимость от ориентации ММП и вариаций ионосферной проводимости

3 Предложен сценарий возбуждения с учетом распределения продольных и ионосферных токов, вариаций ионосферной проводимости и ориентации ММП

Научная и практическая ценность

Результаты проведенных исследовании важны для понимания взаимоденствия солнечного ветра с магнитосферой Земли, а также физических процессов, протекающих в магнитосферно-ионосферной системе

Полученные результаты могут быть использованы для построения эмпирической и теоретической моделей возбуждения внезапного импульса, а также для диагностики и прогноза взаимосвязанных физических процессов, определяющих космическую погоду

Личный вклад автора

Все основные результаты, представленные в диссертации, получены автором лично или при его участии Автор принимал непосредственное участие в геомагнитных наблюдениях и телевизионных наблюдениях полярных сияний в районе бухты Тикси в 2000 г и участвовал в дежурных наблюдениях вариаций геомагнитного поля в Якутске Автор самостоятельно подобрал и проанализировал необходимые материалы наземных и спутниковых магнитных измерении Автору в равной степени с соавторами принадлежат все полученные научные результаты и выводы

Достоверность рез)льтатов

Достоверность результатов, представленных в диссертации, обусловлена использованием физически обоснованных методов, их проверкой в экспериментах Полученные в экспериментах оценки физических величин находятся в качественном согласии с результатами исследований, опубликованными ранее другими авторами

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации были представлены на международных конференциях (36-й ассамблее КОСПАР и на заседании \VPGM) в г Пекин, Китай, в 2006 г , на всероссийских конференциях по физике солнечно-земных связей (г Иркутск, 2001г, 2004г), на всероссийской конференции "Проблемы физики космических лучей и солнечно-земные связи" (г Якутск, 2002 г), 25-м, 28-м и 30-м ежегодных Апагитских семинарах «Физика авроральных явлений» (г Апатиты, 2002 г , 2005 г и 2007 г), на Байкальской школе по фундаментальной физике (г Иркутск, 2003г ), на школе-семинаре «Фундаментальные и прикладные проблемы физики на Севере» (г Якутск, 2003г), в аспирантских чтениях (г Якутск, 2004 г), а также обсуждались на расширенных семинарах отдела аэрономии ИКФИА СО РАН

Публикации

Основные результаты диссертации представлены в 13 публикациях

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, содержит 121 страницу машинописного текста, 63 рисунка, 3 таблицы и библиографию из 147 наименований

Автор выносит на защиту:

1 Результаты геомагнитных наблюдений, свидетельствующие о влиянии ориентации ММП на характер распределения эквивалентных токов авроральной и полярной зон, ответственных за формирование внезапных геомагнитных импульсов

2 Экспериментальные доказательства зависимости характера распространения внезапных геомагнитных импульсов в магнитосфере от ориентации ММП и вариаций ионосферной проводимости

3 Результаты исследований магнитосферно-ионосферных возмущений, стимулированных резким ростом динамического давления плазмы солнечного ветра и сменой полярности Bz и Ву-компонент ММП, свидетельствующие о том, что вариации динамического давления солнечного ветра приводят к конвекционным возмущениям, а смена полярности Bz и Ву-компонент ММП -к типичной суббуре

4 Физический сценарий генерации внезапных геомагнитных импульсов, учитывающий распределение продольных и ионосферных токов, вариации ионосферной проводимости и ориентацию ММП

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приводится постановка задачи и краткая аннотация содержания работы по главам, описаны новизна, достоверность и практическая ценность полученных результатов, сформулированы защищаемые положения

В первой главе дан краткий обзор характеристик SI Рассмотрена статистическая связь SI с изменениями солнечной активности и Pd Приведены существующие модели генерации SI Отмечен ряд нерешенных вопросов, касающихся характера распределения эквивалентных ионосферных токов SI, закономерностей азимутального и радиального распространения импульса при разной ориентации ММП и влияния на свойства SI ионосферной проводимости

Во второй главе вначале приведены сведения о местоположении магнитных станций проектов IMAGE, MACCS, CANOPUS, Greenland Magnetometer Array и на Якутском меридиане (проект CPMN), данные которых использовались в работе, затем дано краткое описание применяемой аппаратуры на цепочке CPMN (раздел 2 1) Далее (раздел 2 2) рассмотрены

а) 0) в)

|By/Bz| <1 |ByiBz| >1, Ву>0 |By/Bz| >1, Ву<0

В - восток 3 - запад Д - положение полуденного меридиана Рис 1 Примеры азимутального распространения Si на широтах 75-80° при \B\/Bz\<l (>1) и Ву>0 (Ву<0) в событиях 5 марта 1997 г (а), 25 мая 1997 г (б), 6 января 1998 г (в) закономерности азимутального и полюсного распространения SI с учетом ориентации ММП

Эффекты распространения SI исследовались по фазовым задержкам в наступлении соответствующих максимумов или минимумов сигнала на соседних станциях Показано, что азимутальное распространение SI происходит от полудня как на восток, так и на запад в периоды |By/Bz|<l и на запад (восток) в дневном секторе ~ 09 00 - 16 00 MLT на широтах <75° в периоды больших положительных (отрицательных) значений By ММП (рис 1) Скорости азимутального распространения SI регистрировались в основном в двух диапазонах Vi=6-13 км/с и V2=20-40 км/с Распространение к полюсу со скоростью 1-5 км/с от широт 67-70° до 75-76° наиболее ярко выражено в периоды положительных значений Bz ММП (рис 2а)

Анализ данных спутника POLAR показал, что SI приводит к уярчению интенсивности аврорального свечения и расширению области свечения вдоль овала сияний с дневной на ночную сторону (рис 2в) Скорость расширения области свечения на восток (запад) в послеполуденном (дополуденном) секторе составляет V[=6-13 км/с и совпадает по величине и направлению с азимутальным распространением ST (рис 26)

Подобные закономерности азимутального и полюсного распространения SI и их связь с динамикой области высылания частиц сохраняются и для событий, наблюдаемых при спаде Pd - отрицательных SI (SI) (разделы 2 3-2 4) В разделе 2 5 приведены результаты исследования распределения эквивалентных токов от геомагнитной широты и MLT на широтах 60-80° в периоды сжатия и расширения магнитосферы

а)

-08 30 М1.Т

В2>0

Ф', ° 50 нТл/дел

1 ЫА1_ 1_УР ' нот.

76 75 74

73

71 5

67 3 66 3 , у мио

64 н800 63 6 [РЕ1 61 °ш 58 7 НАИ 57 , шк

ЭОР КЕУ

ее

С625

X(нТл)

/С

05 30

С - север

б)

Ф'=74-76°

25 нТп/дел

I I

I сив | \

МСв 1 \

! Ати | -1 ! ' 5 нТл/дел

[ ре ! I со 1

05 25

О)

Н X (нТл) М[_Т 1 09 Ю

[

1 | 04 30

1 I

У (нТл) ]

05 2; 14 1Л

13

3 - запад

Рис 2 Широтные вариации Х-компоиеиты (а), долготные вариации Н,Х и У-коипонеит геомагнитного поля (б), динамика сияний (в) в событии 10 декабря 1997 г

Выделено два типа распределения эквивалентных токов, ответственных за генерацию главного импульса (М1) в структуре 51 Первый тип наблюдается в большинстве рассмотренных событий, как в периоды положительных, так и отрицательных значений В/, ММП Второй тип - только в периоды отрицательных значений В/, ММП Первый тип характеризуется усилением восточного (западного) тока на широтах >70-75° в дополуденно-утреннем (послеполуденно-вечернем) секторе с возможным растеканием токов на более низкие широты и в область полярной шапки На более низких широтах 60°<Ф'<70° в дневной ионосфере в периоды генерации М1 возникают токи восточного направления в обоих секторах (рис За,б,в) Второй тип токовой системы М1, характеризуется усилением западного (восточного) тока в утреннем (вечернем) секторе на широтах 65-70° (рис Зг) т е подобно распределению токов, ответственных за М1 в модели Агак1 Оба типа токовых систем М1 наблюдаются в периоды |Ву/Вг|<1 В периоды |Ву/Вг|>1 в дневном секторе (09 00-16 00 МЬТ) также усиливаются токи восточного (западного) направления на широтах <75° при Ву>0 (Ву<0) (см рис 16 и в)

Обнаружено, что распределения эквивалентных токов, ответственных за генерацию М1, во время событий отрицательных 51(51) не являются зеркальным отражением распределений токов при 51 (БГ) Распределение токов в периоды подобно токовой системе второго типа, наблюдаемой во время положительного 5Г (рис Зг)

а)

Вг>0

|Ву/Е&|<1 Ву<0

5 Мяп 1Р97

б)

|Ву/Вг|>1 Ву<0

22 Авг 1995 13 12 111

с; В?<0

|В//В2|>1 Ву<0

6 Янв 1998 14 22

г)

| Ву/Вг| > 1 Ву>0

_15 Мая 1997 о> иг

В третье) 1 главе приведены результаты исследования

магннтосферно-ионосферных возмущении, стимулированных ростом Рс1 и сменой полярности Вг и Ву-комионент ММП В разделе 3 1 приведены результаты исследования геомагнитного отклика в магнитосфере и на Земле на квазнпериодические вариации Рс1 с периодом Т=8-12 мин Показано, что вариации Рс1 возбуждают геомагнитные

пульсации с подобными периодами колебаний от экваториальных широт до широт полярной шапки как на дневной, так и на ночной стороне При этом пульсации на полярных широтах (>73-75°)

регистрируются с неизменной фазой относительно полуденного меридиана в полосе, протяженной по долготе от 18 до 10 МЬТ, которая смещается к полюсу со скоростью 2-4 км/с Затем в разделах 3 2-3 4, рассмотрен магнитосферно-ионосферный отклик на вариации Рс1 при отрицательных (рис 4) и положительных значениях Вг ММП, а также в периоды поворота Вг ММП к северу и смены полярности Ву ММП с положительной на отрицательную Установлено, что рост Рс1 приводит к росту интенсивности восточной (западной) электрострун в вечернем (утреннем) секторах, т е усилению БР2 токовой системы (рис 46) и интенсивности свечения как дневной, так и ночной части аврорального овала При спаде Рс1 интенсивность свечения ослабляется Рост Рс1 приводит также к расширению приполюсной границы свечения ночной части овала к полюсу до -7. по широте и ее расширению на восток со скоростью -0,5-1,0 км/с (рис 4г) При этом северо-западного расширения и распространения западного изгиба (\¥Т8) сияний не регистрируется Предполагается, что возмущения, стимулированные Рс1, являются конвекционными возмущениями, а распределения ионосферных токов через 10-15 минут после роста Рс1 обусловлены перестройкой БР2 токовой системы

Резкая смена полярности Ву ММП с положительной на отрицательную на фоне спада Рс1 и поворот Вг ММП к северу приводит к усилению западной

Рис 3 Примеры распредечетш векторов эквивалентных токов, ответственных за М1 на широтах >60", в зависимости от геомагнитной широты и МЬТ в периоды роста Рс1 и разчичной ориентации ММП

10 - , 1 | Bz'nTn) -

\ 0 1 ~

10 I [ '

10 I 8 - ' 1 1 ! _ i Рс1(нГЬ)

6 4 - 2 , 1 Iii'

Ф ° ' ICJ нТл деп 1 1 ' 1 . 1 1 1 1 Х(нТл)

66 5 — " ~ " 1 '

64 6 1— - -1«,«.т ' _ ; " """

63 4 L - - - — Г— — " Рост Pd

716- , 23 ULI 1 ( -4.t"Tni j

го — 1 -0" MIT j 1 1 1 - 22 MLT ! 1 1 j

63 - ' ^ L i \ , X - PO f 1UT ^ ' -"Г 4"-

66 |_

64 4L—-- - L - 02 MIT ' ' 1

; 1

, ИнТли-я 1 : 1 - C1 MLT \ v^l^k ' . / ' \ 1 Н(нТл)

37 -

5.Т„д„ i V 1 1, А

а)

б)

в)

MSR MSR

1Я00 15 OJ 17 ОГ 13 Э 1 orC

is:i5jif , i«'!o vt „ t»:»ut , ittnn

г)

Рис 4 Вариации Bz-компоненты ММП, динамического давчения сочнечного ветра (Pel) - а, Н,Х-коипонент геомагнитного почя по данным высокоширотных станций (б), генерация почожитечыюй бухты и встеск пульсаций Pi2 на низкоширотной станции MSR (в), динамика сияний по данным спутника POLAR (г)

электроструи в широком долготном секторе с

расширением центра тока к полюсу со скоростью -1,0 км/с, тес характеристиками, подобными токовому клину суббури Предполагается, что генерация токового клина суббури обусловлена спадом уровня магнитосфернои

конвекции

В_четвертой главе

обсуждаются результаты,

представленные во 2-й и 3-й главах и предлагается новый сценарий возбуждения

В заключении приведены основные результаты

диссертационной работы

1 Обнаружено, что в периоды |Ву/Вг|<1, независимо от знаков Вг и Ву компонент ММП генерация 81 сопровождается в основном усилением восточного (западного) тока на широтах >70-75° в дополуденно-утреннем

(послеполуденно-вечернем) секторе с возможным

растеканием токов на более низкие широты и в область полярной шапки На более низких широтах 60°< Ф'<70° в дневной ионосфере в периоды генерации М1 возникают токи восточного направления в обоих секторах В периоды |Ву/Вг|>1 в дневном секторе 09 00-16 00 МЬТ также усиливаются токи восточного (западного)

направления на широтах <75° при Ву>0 (Ву<0)

2 Получены экспериментальные доказательства о

распространении SI к полюсу, наиболее заметном в послеполуденно-вечернем секторе и в периоды Bz>0, и об азимутальном распространении SI от полудня как на восток, так и на запад в периоды |By/Bz|<l и на запад (восток) в дневном секторе -09 00-16 00 MLT на широтах <75° при Ву>0 (Ву<0) в периоды больших значении Ву ММП

3 Показано, что распространение SI в западном (восточном) направлении в дополуденно-утреннем (послеполуденно-вечернем) секторе от полуденного меридиана со скоростью - 10 км/с сопровождается расширением области авроралыюго свечения вдоль овала сияний с дневной на ночную сторону на широтах - 70-75° примерно с такой же скоростью

4 Установлено, что характеристики SI в периоды сжатия магнитосферы (SI+) и ее расширения (SI), отражающие характер полюсного и азимутального распространения импульсов, и их зависимости от пространственных вариаций ионосферной проводимости и ориентации ММП в цепом подобны Однако распределение эквивалентных ионосферных токов во время SI не является зеркальным отражением распределения токов при SI+ В периоды SI" токи имеют западное (восточное) направление в утренние (вечерние) часы на широтах 65-70°

5 Получено, что квазипериодические вариации динамического давления солнечного ветра с периодом Т = 10 мин приводят к глобальному возбуждению геомагнитных пульсаций с подобными периодами колебаний от полярной шапки до экватора При этом пульсации на полярных широтах (>73-75°) регистрируются с неизменной фазой относительно полуденного меридиана в области, протяженной по долготе от 18 до 10 MLT, которая смещается к полюсу со скоростью 2-4 км/с

6 Предложен физический сценарий возбуждения SI в периоды сжатия и расширения магнитосферы Предполагается, что формирование импульсов и их распространение в магнитосфере определяются следующими процессами

а) усилением, главным образом, продольных токов областей Он 1, а в некоторых событиях также продольных токов области 2 и продольных токов, обусловленных Ву ММП,

б) генерацией и распространением в магнитосфере быстрой магнитозвуковой волны и ее трансформацией в альвеновскую волну,

в) усилением интенсивности ионосферных холловских токов, текущих между слоями продольных токов и вихревых токов альвеновской волны,

г) распространением электромагнитного сигнала в волноводе Земля-ионосфера,

д) перестройкой ионосферных токов вследствие пространственной вариации ионосферной проводимости из-за расширения области высыпающихся частиц при распространении поверхностной волны вдоль магннтопаузы с ее носовой части в хвост магнитосферы,

е) импульсным пересоединением силовых линий на дневной стороне в периоды |By/Bz| >1

7 Показано, что магннтосферно-ноносферные возмущения, стимулированные ростом Pd и сменой полярности Bz и By ММП, могут быть классифицированы как конвекционное возмущение и типичная суббуря, соответственно

Основные публикации автора по теме диссертации

1 Моисеев А В , Соловьев С И , Баишев Д Г , Юмото К , Енгебретсон M Глобальный геомагнитный отклик на вариации давления солнечного ветра 5 марта J 997 г // Солнечно-земная физика Вып 2 (115) Иркутск ИСЗФ Изд-ва СО РАН 2002 С 199-201

2 Moiseyev AV, Solovyev SI, Yumoto К Characteristics of substoim stimulated by variations of the dynamic solar wind pressure and magnetospheric convection electric field // Physics of Autoral Phenomena Pioc 25th Annual Seminar Apatity KSC RAS 2002 P 29-32

3 Moiseyev A V , Solovyev S I, Yumoto К Relation between formation of preliminaiy and main SI impulses during a shaip compression of the magnetosphei e by solar wind // Physics of Auroral Phenomena Proc 25th Annual Seminar Apatity KSC RAS 2002 P 51-54

4 Соловьев С И , Моисеев А В , Баишев Д Г , Макаров Г А , Юмото К , Енгебретсон M Характеристики глобального геомагнитного отклика на квазипериодические вариации динамического давления солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия 2003 Т 43 N«2 С 183-192

5 Соловьев С И, Моисеев А В, Юмото К, Енгебретсон M Характеристики мапштосферно-ионосферных возмущений в периоды роста динамического давления солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия 2003 Т 43, № 5 С 620-634

6 Solovyev S I, Moiseyev A V , Yumoto К , Engebretson M Magnetosphere-ionosphere response to magnetosphere compiession by the solar wind // Physics of Auioial Phenomena Proc 26th Annual Seminar Apatity KSC RAS 2003 P 41-44

7 Соловьев С И , Моисеев А В , Юмото К , Енгебретсон M Физический сценарии формирования внезапного геомагнитного импульса в периоды сжатия магнитосферы солнечным ветром // Байкальская международная молодежная научная школа по фундаментальной физике VI сессия молодых ученых Иркутск ИСЗФ СО РАН 2003 С 163-165

8 Соловьев СИ, Моисеев АВ, Енгебретсон М, Юмото К Эффекты азимутального распространения внезапных геомагнитных импульсов влияние Ву-компоненты ММП и ионосферной проводимости // Динамика сплошной среды Сборник научных трудов Вып 122 Новосибирск Институт гидродинамики СО РАН 2004 С 102-107

9 Соловьев С И , Моисеев А В, Енгебретсон M , Юмото К Формирование внезапного геомагнитного импульса влияние вариации ионосферной проводимости // Геомагнетизм и аэроиомия 2004 Т 44, № 4 С 453-462

10 Сотовьев С И , Моисеев А В , Муллаяров В А , Ду А , Енгебретсон М , Ныовит J1 Глобальный геомагнитный отклик на резкое сжатие магнитосферы и вариации ММП 29 октября 2003 г // Космические исследования 2004 Т 42, №6 С 622-631

11 Соловьев С И , Моисеев А В , Енгебретсон М , Юмото К Влияние ориентации межпланетного магнитного поля на формирование и распространение внезапного геомагнитного импульса // Геомагнетизм и аэрономия 2005 Т 45, № 3 С 373-385

12 Соловьев С И , Моисеев А В , Баркова Е С , Енгебретсон М , Юмото К Глобальный геомагнитный и авроральный отклик на вариации динамического давления солнечного ветра 1 апреля 1997 г // Геомагнетизм и аэрономия 2006 Т46,№1 С 44-54

13 А V Moiseyev, S I Solovyev, KYumoto, М Engebretson Characteristics of negative sudden geomagnetic impulses Comparison with the sudden geomagnetic impulse caused by growth of the solar wind dynamic pressure // Physics of Aui oral Phenomena 30th Annual Seminar 27 Febr -2 March 2007 Abstracts Apatity KSC RAS 2007 P 34-35

Формат 60x84 '/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел п л 1,0 Тираж 100 экз Заказ № 69

Издательство ЯИЦ СО РАН

677891, г Якутск, ул Петровского, 2, тел/факс (411-2) 36-24-96 E-mail kuznetsov@psb ysn ru

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Моисеев, Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВОЗДЕЙСТВИЕ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА НА ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ГЕНЕРАЦИЯ ВНЕЗАПНЫХ ГЕОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ.

1.1 Внезапные импульсы и их основные морфологические характеристики.

1.2 Поляризационные характеристики внезапных импульсов.

1.3 Зависимость свойств внезапных импульсов от вариаций параметров ММП.

1.4 Связь внезапных импульсов с изменениями динамического давления солнечного ветра и солнечной активности.

1.5 Эффекты распространения внезапных импульсов.

1.6 Геомагнитные пульсации, возбуждаемые внезапными импульсами.

1.7 Модели генерации внезапных импульсов.

1.7.1 Наиболее распространенная модель генерации предварительного и главного импульсов.

1.7.2 Другие модели генерации предварительного и главного импульсов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование глобального геомагнитного и аврорального отклика на резкие вариации параметров солнечного ветра"

В диссертационной работе представлены результаты исследования глобального геомагнитного и аврорального отклика на резкие вариации параметров солнечного ветра (СВ) и ММП при взаимодействии СВ с магнитосферой Земли. Эти вариации отражают нестационарные процессы в солнечном ветре и включают в себя резкий рост или спад динамического давления плазмы солнечного ветра (Pd), генерацию ударных волн и тангенциальных разрывов, быстрые изменения полярности Bz и Ву-компонент ММП.

Перечисленные нестационарные процессы в солнечном ветре могут проявляться в вариациях магнитного поля в магнитосфере Земли, в высыпаниях энергичных частиц, ускорении-нагреве магнитосферной плазмы и во взрывных суббуревых возмущениях в магнитосферно-ионосферной I системе. Среди параметров солнечного ветра, наиболее важными для определения степени его воздействия на магнитосферу Земли является динамическое давление плазмы солнечного ветра и направление Bz и Ву-компонент ММП. Выявление структур солнечного ветра, вызывающих магнитосферно-ионосферные возмущения, и выяснение реакции магнитосферы на различные изменения в межпланетной среде являются одной из ключевых задач солнечно-земной физики.

Актуальность решения этой задачи определяется необходимостью развития одной из наиболее распространённых концепций, описывающих связь магнитосферно-ионосферных возмущений с параметрами потоков солнечного ветра. Согласно этой концепции, энергия от солнечного ветра поступает в магнитосферу и в случае, когда скорость поступления энергии выше скорости ее диссипации, она накапливается в магнитосфере. Когда количество энергии достигает и превышает некоторый определенный уровень, любое небольшое возмущение вне или внутри магнитосферы может привести к выделению этой энергии и генерации магнитосферно-ионосферных возмущений (конвекционных возмущений, суббурь и магнитных бурь). Развитие этой концепции необходимо для контроля и прогнозирования физических процессов в магнитосферно-ионосферной системе, определяющих состояние околоземного космического пространства - космической погоды.

Хорошо известно, что резкие (-1-2 мин) вариации Pd приводят к генерации внезапных геомагнитных импульсов - SI или SC (если вслед за ними наблюдается магнитная буря). К возбуждению SI (SC) приводит также взаимодействие с магнитосферой ударных волн и разрывов в солнечном ветре. Экспериментальные и теоретические исследования возбуждения SI (SC) ведутся уже не одно десятилетие, однако окончательной модели возбуждения этих импульсов до сих пор не построено.

В настоящее время наиболее распространенной моделью возбуждения SI, является модель, предложенная Araki в 1994 г. на основе обобщения экспериментальных результатов, полученных по данным геомагнитных наблюдений на низких, средних и авроральных широтах в периоды сжатия магнитосферы солнечным ветром при отрицательных значениях Bz ММП.

Однако, эта модель недостаточно учитывает характер распределения токовых векторов SI от широты и MLT на полярных широтах (75-80°), особенности распространения SI в магнитосфере при разных условиях в солнечном ветре и также не учитывает влияние на свойства SI вариаций ионосферной проводимости из-за высыпания в ионосферу частиц. В настоящее время остаются неясными также свойства SI, зарегистрированных в периоды спада Pd и при положительных значениях Bz ММП и больших значениях By ММП (|By|>|Bz|). Не ясна и классификация типов магнитосферно-ионосферных возмущений, запускаемых ростом Pd при отрицательных и положительных значениях Bz ММП.

Данная диссертация основана на детальном анализе глобальных цифровых геомагнитных наблюдений на 7 цепочках расположенных на разных меридианах MLT от широт 50-60° до -80°, а также данных отдельных низкоширотных станций. Кроме геомагнитных данных анализируются также материалы регистрации вариаций аврорального свечения с помощью телевизионных наземных и спутниковых наблюдений сияний.

Цель работы и задачи исследований

Основной целью диссертации является исследование глобального геомагнитного и аврорального отклика на вариации Pd и параметров ММП.

Решались следующие задачи:

1. Исследование характера распределения эквивалентных токов, ответственных за формирование главного импульса в структуре SI в периоды роста, спада Pd и различной ориентации ММП.

2. Исследование условий формирования и закономерностей распространения SI на высоких широтах (Ф'=60-80°) в зависимости от ориентации ММП и вариаций ионосферной проводимости.

3. Изучение типов магнитосферно-ионосферных возмущений, стимулированных ростом Pd в условиях южной и северной Bz-компоненты ММП (Bz<0 и Bz>0, соответственно) и поворотами Bz и By - компонент ММП.

4. Разработка физического сценария возбуждения внезапного геомагнитного импульса в периоды сжатия и расширения магнитосферы.

Научная новизна

1. Впервые построена эквивалентная токовая система внезапного геомагнитного импульса на высоких широтах -60-80° по данным глобальных геомагнитных наблюдений с высоким временным разрешением в периоды сжатия и расширения магнитосферы.

2. Впервые установлены закономерности полюсного и азимутального распространения SI и их зависимость от ориентации ММП и вариаций ионосферной проводимости.

3. Предложен сценарий возбуждения SI с учётом распределения продольных и ионосферных токов, вариаций ионосферной проводимости и ориентации ММП.

Научная и практическая ценность

Результаты проведённых исследований важны для понимания физики взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли, а также физических процессов, протекающих в магнитосферно-ионосферной системе.

Полученные результаты могут быть использованы для построения эмпирической и теоретической моделей возбуждения внезапного импульса, а также для диагностики и прогноза взаимосвязанных физических процессов, определяющих космическую погоду.

Личный вклад автора

Все основные результаты, представленные в диссертации, получены автором лично или при его участии. Автор принимал непосредственное участие в геомагнитных и телевизионных наблюдениях полярных сияний в районе бухты Тикси в 2000 г. и участвовал в дежурных наблюдениях вариаций геомагнитного поля в Якутске. Автор самостоятельно подобрал и проанализировал необходимые материалы наземных и спутниковых магнитных измерений. Автору в равной степени с соавторами принадлежат все полученные научные результаты и выводы.

Автор выносит на защиту:

1. Результаты геомагнитных наблюдений, свидетельствующие о влиянии ориентации ММП на характер распределения эквивалентных токов авроральной и полярной зон, ответственных за формирование внезапных геомагнитных импульсов.

2. Экспериментальные доказательства зависимости характера распространения внезапных геомагнитных импульсов в магнитосфере от ориентации ММП и вариаций ионосферной проводимости.

3. Результаты исследований магнитосферно-ионосферных возмущений, стимулированных резким ростом динамического давления плазмы солнечного ветра и сменой полярности Bz и Ву-компонент ММП, свидетельствующие о том, что вариации динамического давления солнечного ветра приводят к конвекционным возмущениям, а смена полярности Bz и Ву-компонент ММП - к типичной суббуре.

4. Физический сценарий генерации внезапных геомагнитных импульсов, учитывающий распределение продольных и ионосферных токов, вариации ионосферной проводимости и ориентацию ММП.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации были представлены: на международных конференциях (36-й ассамблее КОСПАР и на заседании WPGM), проводившихся в г. Пекин, Китай, 2006 г., на всероссийских конференциях по физике солнечно-земных связей (г.Иркутск, 2001г., 2004г.), на всероссийской конференции "Проблемы физики космических лучей и солнечно-земные связи" (г.Якутск, 2002 г.), 25-м, 28-м и 30-м ежегодных Апатитских семинарах «Физика авроральных явлений» (г.Апатиты, 2002 г., 2005 г. и 2007 г.), на Байкальской школе по фундаментальной физике (г.Иркутск, 2003г.), на школе-семинаре «Фундаментальные и прикладные проблемы физики на Севере» (г. Якутск, 2003г.), в аспирантских чтениях (г. Якутск, 2004 г.), а также обсуждались на расширенных семинарах отдела аэрономии ИКФИА СО РАН.

Публикации

Основной материал диссертации опубликован в 13 работах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, содержит 121 страницу машинописного текста, 63 рисунка, 3 таблицы и библиографию из 147 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Моисеев, Алексей Владимирович

4.5 Основные выводы

1. Предложен физический сценарий возбуждения SI в периоды сжатия и расширения магнитосферы. Предполагается, что формирование импульсов и их распространение в магнитосфере определяются следующими процессами: а) усилением главным образом продольных токов областей 0 и 1, а в некоторых событиях также продольных токов области 2 и обусловленных By ММП; б) генерацией и распространением в магнитосфере БМЗ-волны и её трансформацией в альвеновские волны; в) усилением интенсивности ионосферных холловских токов, текущих между слоями продольных токов и вихревых токов альвеновской волны; г) распространением электромагнитного сигнала в волноводе Земля-ионосфера; д) перестройкой ионосферных токов вследствие пространственной вариации ионосферной проводимости из-за расширения области высыпающихся частиц при распространении поверхностной волны вдоль магнитопаузы с её носовой части в хвост магнитосферы; е) импульсным пересоединением силовых линий на дневной стороне в периоды |By/Bz| >1

2. Сделан вывод, что магнитосферно-ионосферное возмущение, стимулированное ростом Pd при отрицательных значениях Bz ММП может быть классифицировано как конвекционное возмущение, обусловленное перестройкой DP2 ионосферных токов, несмотря на наличие ряда признаков, характерных для взрывной фазы суббури.

3. Установлено, что усиление и развитие западной электроструи после поворота Bz ММП к северу и смены полярности By ММП с положительной на отрицательную может быть классифицировано как генерация токового клина суббури (ТКС). Предполагается, что возникновение ТКС обусловлено спадом уровня магнитосферной конвекции и сопровождается распадом токов, текущих поперёк хвоста магнитосферы. Область распада токов может распространяться далее в хвост со скоростью -250 км/с в периоды суббуревых возмущений и со скоростью -1200 км/с в периоды супербури, которая равна скорости распространения БМЗ-волны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе использования цифровых данных глобальных геомагнитных наблюдений с временным разрешением 1-20 с на 7 цепочках станций, расположенных в разных MLT секторах и данных телевизионной наземной и спутниковой регистрации аврорального свечения, исследован магнитосферно-ионосферный отклик на вариации параметров солнечного ветра.

Получены следующие результаты:

1. Обнаружено, что в периоды |By/Bz|<l, независимо от знаков Bz и By компонент ММП генерация SI сопровождается в основном усилением восточного (западного) тока на широтах >70-75° в дополуденно-утреннем (послеполуденно-вечернем) секторе с возможным растеканием токов на более низкие широты и в область полярной шапки. На более низких широтах 60°< Ф'<70° в дневной ионосфере в периоды генерации Ml возникают токи восточного направления в обоих секторах. В периоды |By/Bz|>l в дневном секторе 09.00-16.00 MLT также усиливаются токи восточного (западного) направления на широтах <75° при Ву>0 (Ву<0).

2. Получены экспериментальные доказательства о распространении SI к полюсу, наиболее заметном в периоды Bz>0 и об азимутальном распространении SI от полудня как на восток, так и на запад в периоды |By/Bz|<l и на запад (восток) в дневном секторе -09.00-16.00 MLT на широтах <75° при Ву>0 (Ву<0) в периоды больших значений By ММП.

3. Показано, что распространение SI в западном (восточном) направлении в дополуденно-утреннем (послеполуденно-вечернем) секторе от полуденного меридиана со скоростью - 10 км/с сопровождается расширением области аврорального свечения вдоль овала сияний с дневной на ночную сторону на широтах ~ 70-75° примерно с такой же скоростью.

4. Установлено, что характеристики SI в периоды сжатия магнитосферы (SI+) и её расширения (SI~), отражающие характер полюсного и азимутального распространения импульсов и их зависимости от пространственных вариаций ионосферной проводимости и ориентации ММП в целом подобны. Однако распределение эквивалентных ионосферных токов во время SI' не является зеркальным отражением распределения токов при SI+. В периоды SI* токи имеют западное (восточное) направление в утренние (вечерние) часы на широтах 65-70°.

5. Получено, что квазипериодические вариации динамического давления солнечного ветра с периодом Т ~ 10 мин приводят к глобальному возбуждению геомагнитных пульсаций с подобными периодами колебаний от полярной шапки до экватора. При этом пульсации на полярных широтах (>73-75°) регистрируются с неизменной фазой относительно полуденного меридиана в области, протяжённой по долготе от 18 до 10 MLT, которая смещается к полюсу со скоростью 2-4 км/с.

6. Предложен физический сценарий возбуждения SI в периоды сжатия и расширения магнитосферы. Предполагается, что формирование импульсов и их распространение в магнитосфере определяются следующими процессами: а) усилением, главным образом, продольных токов областей 0 и 1, а в некоторых событиях также продольных токов области 2 и продольных токов, обусловленных By ММП; б) генерацией и распространением в магнитосфере быстрой магнитозвуковой волны и её трансформацией в альвеновскую волну; в) усилением интенсивности ионосферных холловских токов, текущих между слоями продольных токов и вихревых токов альвеновской волны; г) распространением электромагнитного сигнала в волноводе Земля-ионосфера; д) перестройкой ионосферных токов вследствие пространственной вариации ионосферной проводимости из-за расширения области высыпающихся частиц при распространении поверхностной волны вдоль магнитопаузы с её носовой части в хвост магнитосферы; е) импульсным пересоединением силовых линий на дневной стороне в периоды |By/Bz| >1.

7. Показано, что магнитосферно-ионосферные возмущения, стимулированные ростом Pd и сменой полярности Bz и By ММП, могут быть классифицированы как конвекционное возмущение и типичная суббуря, соответственно.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю доктору физико-математических наук Степану Ивановичу Соловьёву за постановку задачи, постоянное внимание и руководство работой. Все работы, представленные в диссертации, выполнены в соавторстве со Степаном Ивановичем Соловьёвым.

Автор благодарит всех сотрудников лаборатории Геомагнетизма, отдела Аэрономии за искреннюю заинтересованность и помощь в проведении и оформлении настоящей работы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Моисеев, Алексей Владимирович, Якутск

1. Ferraro У.С.A., Parkinson W.C., Unthank H.W. Sudden commencements and sudden impulses in geomagnetism // J. Geophys. Res. 1951. V.56. P. 177-1951.

2. Jackson W. World-wide simultaneous magnetic fluctuations and their relation to sudden commencements //J. Atmos. Ter. Phys. 1952. V.2. P.160-172.

3. Taylor H.E. Sudden commencement associated discontinuities in the interplanetary magnetic field observed by IMP 3 // Solar Physics. 1969. V.6. P.320-334.

4. Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы M.: Мир. 1980. 299с.

5. Matsushita S. On geomagnetic sudden commencements, sudden impulses and storm durations // J. Geophys. Res. 1962. V.67. P.3753-3764.

6. Nishida A. and Jacobs J.A. World wide changes in the geomagnetic field // J. Geophys. Res. 1962. V.67. P.525-540.

7. Takeuchi Т., Araki Т., Viljanen A., Watermann J. Geomagnetic negative sudden impulses: Interplanetary causes and polarization distribution // J. Geophys. Res. 2002. У. 107. P. 1096-1109.

8. Wilson C.R. and Sugiura M. Hydromagnetic interpretation of sudden commencement of magnetic storm // J. Geophys. Res. 1961. V.66. P.4097-4111.

9. Sano Y. Morphological studies on sudden commencements of magnetic storms using the rapid- run magnetograms during the IGY // J. Geomag. Geoelectr. 1962. V.14. P. 1-15.

10. Araki T. Global structure of geomagnetic sudden commencements // Planet. Space Sci. 1977. V.25. P.373-384.

11. Araki T. A physical model of the geomagnetic sudden commencement: Solar wind sources of magnetospheric ultra-low-frequency waves // Geophys. Monograph. 1994. P.81.

12. Araki T. and Allen J.H. Latitudinal reversal of polarization of the geomagnetic sudden commencement// J. Geophys. Res. 1982. V.87. P.5207-5216.

13. Mayaud P.N. Analysis of storm sudden commencements for the years 18681967 // J. Geophys. Res. 1975. V.80. P. 111-122.

14. Nishida A. Interpretation of SSC rise time // Rep. Ionos. Space Res. Jap. 1966. V.20. P. 42-44.

15. Kokubun S. Characteristics of storm sudden commencement at geostationary orbit//J. Geophys. Res. 1983. V.88. P. 10025-10033.

16. Nagano H. and Araki T. Seasonal variation of amplitude of geomagnetic sudden commencements near midnight at geostationary orbit // Planet. Space Sci. 1986. V.34. P.205-217.

17. Хачикян Г.Я., Софко Г.Дж., Кустов А.В., Бенкевич JI.B. Зависимость частоты и времени возникновения SSC от гелиогеофизических условий // Геомагнетизм и аэрономия. 2005. Т.45. №6. С.764-773.

18. Samson J.C. Three-dimensional polarization characteristics of high-latitude Pc5 geomagnetic micropulsations //J. Geophys. Res. 1972. V.77. P.6145-6160.

19. Southwood D.J. Some features of field line resonances in the magnetosphere // Planet. Space Sci. 1974. V.22. P.483-491.

20. Chen L. and Hasegawa A. A theory of long period magnetic pulsations. 1. Steady state excitation of field line resonance // J. Geophys. Res. 1974. У.19. P.l 024-1032.

21. Takeuchi Т., Araki Т., Luehr H., Rasmussen O., Watermann J., Milling D.K., Mann I.R., Yumoto K., Shiokawa K., Nagai T. Geomagnetic negative sudden impulse due to a magnetic cloud observed on May 13, 1995 // J. Geophys. Res. 2000. V.105. P.18835-18846.

22. Nagano H., Araki Т., Fukunishi H., Sato H. Characteristics of polarization of geomagnetic sudden commencements at geostationary orbit // Mem. Natl. Inst. Polar Res. Spec. Issue. 1985. N. 36. P. 123-135.

23. Sastri J.H., Takeuchi Т., Araki Т., Yumoto K., Tsunomura S., Tachihara H., Luhr H., Watermann J. Preliminary impulse of the geomagnetic storm sudden commencement of November 18, 1993 // J. Geophys. Res. 2001. V.106. P.3905-3918.

24. Takeuchi Т., Russell C.T., Araki T. Effect of the orientation of interplanetary shock on the geomagnetic sudden commencement // J. Geophys. Res. 2002. V.107. P.1423-1433.

25. Russell C.T. and Ginskey M. Sudden impulses at low-latitude stations: Steady state response for northward interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 1994. V.99. P.253-261.

26. Russell C.T. and Ginskey M. Sudden impulses at subauroral latitudes: Response for northward interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 1995. V.100. P.695-702.

27. Francia P., Lepidi S., Giuseppe P. Di, Villante U. Geomagnetic sudden impulses at low latitude during northward interplanetary magnetic field conditions // J. Geophys. Res. 2001. V.106. P.21231-21236.

28. Iyemory Т., Araki T. Single vortex current system in the polar region generated by an interplanetary shock wave // Geophys. Res. Let. 1982. V. 9. № 5. P. 535538.

29. Moretto Т., Ridley A.J., Engebretson M.J., Rasmussen O. High-latitude ionospheric response to a sudden impulse event during northward IMF conditions // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 2521-2531.

30. Siscoe G.L., Formisano V., Lazarus A.J. Relation between geomagnetic sudden impulses and solar wind pressure changes an experimental investigation // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. P. 4869-4874.

31. Su S.-Y., Konradi A. Magnetic field depression at the earth's surface calculated from the relationship between the size of the magnetosphere and the Dst values // J. Geophys. Res. 1975. V.80. P. 195-199.

32. Gonzales W.D., Chua Gonzales A.L., Tsurutani B.T. Dual-peak solar cycle distribution of intense geomagnetic storm // Planet. Space Sci. 1990. V.38. P.181-187.

33. Petrinec S.M., Yumoto K., Luhr. H., Orr D., Milling D., Hayashi K., Kokubun S., Araki. T. The CME event of February 21, 1994: response of the magnetic field at the Earth's surface // J. Geomag. Geoelectr. 1996. V. 48. P. 1341-1380.

34. Yumoto K., Pilipenko V., Fedorov E., Kurneva N., M. De Lauretis, Kitamura K. Magnetospheric ULF Wave phenomena stimulated by SSC // J. Geomag. Geoelectr. 1997. V. 49. P. 1179-1195.

35. Lee D.-H., Sung S.-K. Propagation of sudden impulses in a dipolar magnetosphere // J. Korean Astronomy Society 2003. V. 36. P. 101-107.

36. Сафаргалеев B.B., Пчёлкина E.B., Васильев A.H. Оценка времени распространения альвеновской волны по наземным риометрическим и магнитным данным // Геомагнетизм и аэрономия. 2003. Т. 43. № 3. С. 344350.

37. Saito Т., Matsushita S. Geomagnetic pulsations associated with sudden commencements and sudden impulses // Planet. Space Sci. 1967. V.15. P.573-587.

38. Kivelson M.G., Etcheto J., Trotignon J.G. Global compressional oscillations of the terrestrial magnetosphere: The evidence and a model // J. Geophys. Res. 1984. V. 89. P. 9851-9856.

39. Kivelson M.G., Southwood D.J. Coupling of global magnetospheric MHD eigenmodes to field-line rezonanse // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 43454351.

40. Allan W., McDiarmid D.R. Magnetospheric cavity modes: Numerical model of a possible case // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 309-319.

41. Lee D.H., Lysak R.L. Magnetospheric ULF wave coupling in the dipole model: The impulsive excitation // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 1709717103.

42. Lee D.H., Lysak R.L. Impulsive excitation of ULF waves in the three-dimensional dipole model: The initial results // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 3479-3486.

43. Southwood D.J. Some features of field line resonances in the magnetosphere // Planet. Space Sci. 1974. V.22. P.483-491.

44. Samson J.C., Harrold B.G., Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A., Walker A.D.M. Field line resonances associated with MHD waveguides in the magnetosphere // Geophys. Res. Lett. 1992. V. 19. P. 441-444.

45. Rankin R., Fenrich F., Tikhonchuk V.T. Shear AlfVen waves on stretched magnetic field lines near in Earth's magnetosphere // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. P. 3265-3268.

46. Lui A.T.Y., Cheng C.Z. Resonance frequency of stretched magnetic field lines based on a self-consistent equilibrium magnetosphere model // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 793-802.

47. Тверская JI.В., Хорошева О.В. О природе источника пакетов затухающих длиннопериодных геомагнитных пульсаций// Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22. С. 824-830.

48. Parkhomov V.A., Mishin V.V., Borovik L.V. Long-period geomagnetic pulsations caused by the solar wind negative pressure impulse on 22 March 1979 (CDAW-6) // Ann. Geophysicae. 1998. V. 16. P. 134-139.

49. Huang C.-S., Foster J.C., Reeves G.D., Watermann J., Sastri J.H., Yumoto K., Song P. Global magnetospheric-ionospheric oscillations initiated by a solar wind pressure impulse // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. P. 1232-1243.

50. Sibeck D.G., W. Baumjohann et al. The magnetospheric response to 8-minute period strong amplitude upstream pressure variations // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 2505-2519.

51. Korotova G.I., Sibeck D.G. A case study of transit event motion in the magnetosphere and in the ionosphere // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 25052513.

52. Erlandson R.E., Sibeck D.G., Lopez R.E., Zanetti L.J., Potemra T.A. Observations of solar wind pressure initiated fast mode waves at geostationary orbit and in the polar cap // J. Atmos. Terr. Phys. 1991. V. 53. P. 231-240.

53. Korotova G.I., Sibeck D.G., Rosenberg T.J., Russell C.T., Friis-Christensen High-latitude ionospheric transient events in a global context // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 17499-17508.

54. Thorolfsson A., Cerisier J.C., Pinnock M. Flow transients in the postnoon ionosphere: The role of solar wind dynamic pressure // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 1887-1901.

55. Kepko L., Spence H.E., Singer H.J. ULF waves in the solar wind as direct drivers of magnetospheric pulsations // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29. P. 391394.

56. Huang C.S., Foster J.S., Erickson P.E. Effects of solar wind variations on the midlatitude ionosphere // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. 1192-1202.

57. Гульельми A.B. МГД-волны в околоземной плазме // М.: Наука. 1979. 140 с.

58. Gendrin R., Troitskaya V.A. Preliminary results of a micropulsation experiment at conjugate points // Radio Sci. 1965. 69D. P. 1107-1116.

59. Виноградова В.Н. О вариациях частоты появления Pel на средних широтах // Геомагнетизм и аэрономия. 1970. Т. 10. С. 501-504.

60. Неасоск R.R., Hessler V.P. Pearl-type micropulsations associated with magnetic storm sudden commencement // J. Geophys. Res. 1965. V. 70. P. 1103-1111.

61. Пархомов B.A. Осцилляторная структура предварительного импульса внезапного начала // Геомагнетизм и аэрономия. 1990. Т.30. №2. С.210-215.

62. Пархомов В.А., Муллаяров В.А., Ячменёв И.В., Луковникова В.И. О возбуждении ОНЧ-излучений и геомагнитных пульсаций Pel во время SC // Исслед. по геомагн., аэрон, и физ. Солнца. 1990. Т.90. С. 128-134.

63. Tamao Т. Hydromagnetic interpretation of geomagnetic SSC // Rep. Ionos. Space Res. Japan 1964. V. 18. P. 16-31.

64. Nagata Т., Abe S. Notes on the distribution of SC+ in high latitudes // Rep. Ionos. Space Res. Japan. 1955. V. 9. P. 33-44.

65. Kikuchi Т., Araki Т., Maeda H., Maekawa K. Transmission of polar electric fields to the equator // Nature. 1978. V. 273. P. 650-651.

66. Lam M.M., Rodger A.S. A case study test of Araki's physical model of geomagnetic sudden commencement // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 13135-13144.

67. Yamada, Y. M. Takeda and T. Araki. Occurrence characteristics of the preliminary impulse of geomagnetic sudden commencement detected at middle and low latitudes //J. Geomag. Geoelectr. 1997. V.49. P.1001-1012

68. Сафаргалеев В.В., Мальцев Ю.П. Генерация предварительного импульса и долгопериодных пульсаций во время SI // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т.27. №2. С.247-252.

69. Реженов Б.В., Ляцкий В.Б. Токовая система внезапного импульса SI // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т.27. №2. С.242-246.

70. Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П., Реженов Б.В. Ионосферная конвекция, вызываемая квазивязким взаимодействием солнечного ветра с магнитосферой // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25. № 4. С. 566 -570.

71. Tanaka T. Generation mechanisms for magnetosphere-ionosphere current systems deduced from a three-dimensional MHD simulation of the solar wind-magnetosphere-ionosphere coupling processes//J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 12057-12074.

72. Tanaka T. Field-aligned current systems in the numerically simulated magnetosphere // Magnetospheric Current Systems. Geophys. Monogr. Ser. 2000. V. 118. P.53.

73. Fujita S., Tanaka Т., Kikuchi Т., Tsunomura S. A numerical simulation of a negative sudden impulse // Earth Planets Space. 2004. V.56. P.463-472.

74. Моисеев A.B., Соловьев С.И., Баишев Д.Г., Юмото К., Енгебретсон М. Глобальный геомагнитный отклик на вариации давления солнечного ветра 5 марта 1997 г. // Солнечно-земная физика. 2002. Иркутск. Вып. 2 (115). С. 199-201.

75. Соловьёв С.И., Моисеев A.B., Енгебретсон M., Юмото К. Эффекты азимутального распространения внезапных геомагнитных импульсов: влияние Ву-компоненты ММП и ионосферной проводимости // Динамика сплошной среды. 2004. Вып. 122. С. 102-107.

76. Соловьёв С.И., Моисеев А.В., Енгебретсон М., Юмото К. Формирование внезапного геомагнитного импульса: влияние вариаций ионосферной проводимости // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. № 4. С. 453-462.

77. Соловьёв С.И., Моисеев А.В., Енгебретсон М., Юмото К. Влияние ориентации межпланетного магнитного поля на формирование и распространение внезапного геомагнитного импульса // Геомагнетизм и аэрономия. 2005. Т. 45. № 3. С. 373-385.

78. Troshichev О., Kotikov A., Shishkina Е., Papitashvili V., Clauer С., Friis-Christensen Е. DPY currents in the cusp/cleft region: A crucial role of southward interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 4777-4785.

79. Zhou X., Tsurutani B. Rapid intensification and propagation of the dayside aurora: Large scale interplanetary pressure pulses (fast shocks) // Geophys. Res. Let. 1999. V.26. P. 1097-1100.

80. Moiseyev A.V., Solovyev S.I., Yumoto K. Characteristics of substorm stimulated by variations of the dynamic solar wind pressure and magnetospheric convection electric field // Physics of Auroral Phenomena. 25th

81. Annual Seminar. 26 Februaiy-1 March 2002. Proc. Preprint PGI, Apatity: KSC RAS. 2002. P.29-32.

82. Moiseyev A.V., Solovyev S.I., Yumoto K., Engebretson M. Magnetosphere-ionosphere response to magnetosphere compression by the solar wind // Physics of Auroral Phenomena. 26th Annual Seminar. Proc. Preprint PGI, Apatity: KSC RAS. 2003. P.41-44.

83. Соловьев С.И., Моисеев А.В., Юмото К., Енгебретсон М. Характеристики магнитосферно-ионосферных возмущений в периоды роста динамического давления солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. 2003.Т. 43. № 5. С.620-634.

84. Соловьев С.И., Моисеев А.В., Муллаяров В.А., Ду А., Енгебретсон М., Ньювит JI. Глобальный геомагнитный отклик на резкое сжатие магнитосферы и вариации ММП 29 октября 2003 г. // Космические исследования. 2004. Т. 42. №6. С. 622-631.

85. Соловьёв С.И., Моисеев А.В., Баркова Е.С., Енгебретсон М., Юмото К. Глобальный геомагнитный и авроральный отклик на вариации динамического давления солнечного ветра 1 апреля 1997 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2006.Т.46. №1. С.41-51.

86. Southwood D. J., Kivelson M.G. The magnetohydrodynamic response of magnetospheric cavity to changes in solar wind pressure // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 2301-2309.

87. Baumjohann W., Junginger H., Haerendel G., Bauer О. H. Resonant AlfVen Waves Excited by a Sudden Impulse // J. Geophys. Res. 1984. V. 89. P. 27652769.

88. Luhr H., Lockwood M., Sandholt P.E., Hansen T.L., Moretto T. Multi-instrument ground-based observations of a traveling convection vortices event //Ann. Geophys. 1996. V.14. P.162-181.

89. Sibeck D.G. A model for the transient magnetospheric response to sudden solar WIND dynamic pressure variations // J. Geophys. Res. 1990. V.95. P. 37553771.

90. Lyatsky W., Sibeck D. Surface waves on the low-latitude boundary layer inner edge and traveling convection vortices // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P 17643-17647.

91. Lockwood M., Sandholt P.E., Cowley S.W.H, Oguti T. Interplanetary magnetic field control of dayside auroral activity and the transfer of momentum across the dayside magnetopause // Planet Space Sci. 1989. V. 37. P. 13471365.

92. Milan S.E., Lester M., Cowley S.W.H Convection and auroral response to a southward turning of the IMF: Polar UVI, and IMAGE signatures of transient magnetic flux at the magnetopause // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 1574115755.

93. Pilipenko V.A., Kozyreva O.V., Engebretson M.J., et al., Dynamics of long-period magnetic activity and energetic particle precipitation during May 15, 1997 storm // J. Atmosph. Solar-Terr. Phys. 2002. V.64. P. 831-843.

94. Yagodkina O.I., Vorobjev V.G. Daytime high-latitude pulsations associated with solar wind dynamic pressure impulses and flux transfer events // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P 57-67.

95. Korotova G.I., Kivelson M.G., Sibeck D.G., Potemra T.A., Stauning P. Multipoint observations of global magnetospheric compressions // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 23293-23302.

96. Sergeev V., Pellinen R.J., Pulkkinen T.I. Steady magnetospheric convection: A review of recent results // Space Sci. Rev. 1996. V. 75. P. 551604.

97. McPherron R.L., C.T. Russell, M.P Aubry Satellite studies of magnetospheric substorms on August 15, 1968. Phenomenological model for substorms //J. Geophys. Res. 1973. V. 78. P. 3131-3149.

98. Дмитриева Н.П., Сергеев В.А. Спонтанное и вынужденное начало взрывной фазы магнитосферной суббури и длительность ее предварительной фазы // Геомагнетизм и аэрономия. 1983. Т.23. № 3. С. 470-474.

99. ПО. Kokubun S., McPherron R., Russell С. Triggering of substorms by solar wind discontinuities //J. Geophys. Res. 1977. V. 82. P. 74-86.

100. Rostoker G. Triggering of expansive phase intensification of magnetospheric substorm by northward turnings of the interplanetary magnetic field// J. Geophys. Res. 1983. V. 88. P. 6981-6993.

101. Akasofu S.-I., Chao J.K. Interplanetary shock waves and magnetospheric substorms //Planet. Space Sci. 1980. V. 28. P. 381-385.

102. Lyons L. Substorms: Fundamental observational features, distinction from other disturbances, and external triggering // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 13011-19025.

103. Lyons L., Zesta E., Samson J., Reeves G. Auroral disturbances during the January 10, 1997 magnetic storm // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. P. 32373240.

104. Shue J.-H., Y. Kamide Effects of solar wind density on the westward electrojet // Proceedings of the 4-th international conference of substorms, Japan. 1998. P. 677-680.

105. Zhou X., Tsurutani B.T. Interplanetaiy shock triggering of nightside geomagnetic activity: Substorms, pseudobreakups, and quiescent events // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 18957-18967.

106. Lyons L. Geomagnetic disturbances: characteristics of distinction between types and relations to interplanetary conditions // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 1087-1114.

107. Lyons L., Liu S., Ruohoniemi J., Solovyev S., Samson J. Observations of dayside convection reduction leading to substorm onset // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. P. 1119-1134.

108. Воробьев В.Г. Эффекты в полярных сияниях, связанные с SC // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14. № 1. С.90-92.

109. Ролдугин В.К. Оптические эффекты SC и SI в обсерваториях Лопарская и Мирный // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14. № 1. С.93-95.

110. Liou К., Newell Р.Т., Meng C.-I. Do interplanetary shocks really trigger substorm expansion phase onset? // Proc. 6th International Conference on Substorms. University of Vashington Seattle. 2002. P.299-303.

111. Boudouridis A., Zesta E., Lyons L.R., Anderson P. C.; Lummerzheim D. Effect of solar wind pressure pulses on the size and strength of the auroral oval //J. Geophys. Res. 2003. V. 108. P. 8028-8043.

112. Сергеев В.А., Цыганенко H.A. Магнитосфера Земли // М:Наукаю.1980. 174с.

113. Леонтьев С.В., Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П. Токовая система DP2 и её место в развитии суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14. № 1. С.112-118.

114. Lyons L. A new theory for magnetospheric substorms // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 19069-19081.

115. Ячменев И.В., Муллаяров В.А., Клейменова Н.Г. Эффект ударных волн солнечного ветра в ОНЧ-излучении // Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т. 24. №6. С. 1023-1024.

116. Nagai Т. Observed magnetic substorm signatures at synchronous altitude // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 4405-4417.

117. Jacquey C., Sauvaud J.A., Dandouras J. Tailward propagating cross-tail current disruption and dynamics of near-Earth tail: a multi-point measurement analysis // Geophys. Res. Let. 1993. V. 20. P. 983-986.

118. Kustov A.V., Lyatsky W.B., Sofko G.J., Xu L. Field-aligned currents in the polar cap at small IMF Bz inferred from SuperDARN radar observations // J. Geophys. Res. 2000.V. 105. P. 205-214.

119. Мальцев Ю.П. Вариации продольных токов, стимулированные изменениями динамического давления солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. 1997.Т. 37. № 6. С. 125-127.

120. Friis-Christensen Е., Kamide Y., Richmond A.D., Matsushita S. Interplanetary magnetic field control of high-latitude electric fields and currents determined from Greenland magnetometer data // J. Geophys. Res. 1985. V. 90. P. 1325-1338.

121. Stauning P., Clauer C.R., Rosenberg T.J., Friis-Christensen E., Sitar R. Observations of solar- wind -driven progression of interplanetary magnetic field By-related dayside ionospheric disturbances // J. Geophys. Res. 1995.V. 100. P. 7567-7585.

122. Lyatsky W., Sibeck D. Central plasma sheet disruption and the formation of dayside poleward moving auroral events // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 17625-17630.

123. Kornilov I.A., Kornilova T.A., Kornilov O.I. Some geophysical phenomena caused by solar wind sudden magnetic impulse // Physics of Auroral Phenomena. 26th Annual Seminar. 25-28 February 2003. Abstract. Preprint PGI. Apatity: KSC RAS. 2003. P. 22.

124. Пономарёв E.A. Механизмы магнитосферных суббурь M.: Наука. 158 с. 1985.

125. Solovyev S.I., Baishev D.G., Barkova E.S., Molochushkin N.E, Yumoto K. Pi2 magnetic pulsations as response on spatio-temporal oscillations of auroral arc current system // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27, P. 1839-1842.

126. Friedrich E., Rostoker G. Reconfiguration of the directly driven currents during a substorm expansive phase: implications for the substorm current wedge // Proceedings of the 4-th international conference of substorms, Japan. 1998. P. 83-86.

127. Gizler V.A., Kuznetsov B.M., Sergeev V.A., Troshichev O.A. The sources of the polar cusp and low latitude bay-like disturbances during substorms // Planet. Space Sci. 1976. V. 24. P. 1133-1139.

128. Shukhtina M., Sergeev V., Mukai T. Sudden impulses in the tail plasmasheet // Proceedings of the 5-th international conference of substorms. Russia. 2000. P. 91-94.

129. Safargaleev V.V., Lyatsky V.B. Guided waves in the plasma sheet and triggering of a substorm // Ann. Geophys. 1994. V. 12. P. 1018-1021.

130. Voronkov I.O., Donovan E.F., Jackel B.J., Samson J.S. Large-scale vortex dynamics in the evening and midnight auroral zone: observations and simulations //J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 18505-18515.

131. Lyons L., Blanchard G., Samson J., Lepping R., Yamamoto Т., Moretto T. Coordinated observations demonstrating external substorm triggering // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 27039-27051.

132. Nishida A., Mukai Т., Yammamoto Т., Saito Т., Kokubun S., Lepping R. Response of the near-Earth magnetotail to a northward turning of the IMF // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24. P. 943-946.

133. Troshichev О., Kotikov A., Bolotinskaya В., Andrezen V. Influence of the IMF azimutal component on magnetospheric substorm dynamics // J. Geomag. Geoelectr. 1986. V. 38. P. 1075.

134. Lui A.T.Y., Lopez R.E., Anderson B.J., Takahashi K., Zanetti L.J., McEntire R.W., Potemra T.A., Klumpar D.M., Greene E.M., Strangeway R. Current disruptions in the near-earth neutral sheet region // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. 1461-1480.