Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Нерегулярные и короткопериодические вариации в излучении среднеширотной верхней атмосферы Земли

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Нерегулярные и короткопериодические вариации в излучении среднеширотной верхней атмосферы Земли"

094603274

Российская академия наук Сибирское отделение Учреждение Российской академии наук Институт солнечно-земной физики СО РАН

На правах рукописи

УДК 551.510,550.388

Белецкий Александр Борисович

НЕРЕГУЛЯРНЫЕ И КОРОТКОПЕРИОДИЧЕСКИЕ ВАРИАЦИИ В ИЗЛУЧЕНИИ СРЕДНЕШИРОТНОЙ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

Специальность 25.00.29 - физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иркутск-2010

- 3 ИЮН 2010

004603274

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Михалев Александр Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Леонович Анатолий Сергеевич кандидат физико-математических наук Перминов Владимир Иванович

Ведущая организация:

Томский Государственный Университет

Защита диссертации состоится 15 июня 2010 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д.003.034.01 при Учреждении Российской академии наук Институте солнечно-земной физики СО РАН (664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 126 а, а/я 291).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института солнечно-земной физики СО РАН

Автореферат разослан « {{•» мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований

В данной работе основное внимание уделяется исследованию короткопериоди-ческих вариаций эмиссий атомарного кислорода 557.7 нм (высота высвечивания 85115 км) и 630.0 нм (180-250 км), с периодами от единиц минут до нескольких часов и оптическим вспышкам в излучении ночного неба длительностью от единиц миллисекунд до десятков секунд.

В настоящее время достаточно хорошо исследованы регулярные вариации излучения атмосферы Земли больших временных масштабов (суточные, сезонные, годовые и пр.). Значительно меньше изучены оптические проявления при нерегулярных или спорадических возмущениях в верхней атмосфере Земли.

Практически не изучены короткие всплески в излучении ночного неба (оптические вспышки) длительностью от единиц миллисекунд до десятков секунд. Источники и природа их возникновения до настоящего времени достоверно не идентифицированы.

Необходимо отметить, что до рассматриваемой работы отсутствие базы данных измерений характеристик короткопериодических вариаций эмиссий собственного излучения атмосферы создавало серьезные трудности при интерпретации наблюдаемых эффектов в свечении атмосферы на высотах средней и верхней атмосферы при исследованиях влияния на нее различных техногенных факторов (запуски ракетно-космической техники, наземные взрывы и т. д.), а также при изучении крупномасштабных вариаций параметров наблюдаемых эмиссионных слоев при прохождении через них волн различного временного масштаба. Создание такой базы данных и исследование на ее основе закономерностей появления короткопериодических вариаций и оптических вспышек, а также возможных механизмов их возникновения для спокойных и возмущенных гелиогеомагнитных условий и определяет актуальность проводимых исследований.

Целью данной работы является исследование оптических вспышек и короткопериодических вариаций в излучении среднеширотной ночной атмосферы, а также изучение различных сопутствующих факторов, способствующих генерации внутренних гравитационных волн при различных геофизических явлениях.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Разработан и создан четырехканальный зенитный фотометр, позволяющий проводить мультиспектральные измерения собственного свечения атмосферы Земли с высоким временным разрешением (до 8 мс) в средних широтах.

2. Впервые в средних широтах получены мультиспектральные характеристики оптических вспышек, такие как длительности, частоты появления, суточное распределение, пространственные размеры и др.:

• проведены оценки светимости оптических вспышек (от 10-5 до 10-2 эрг/см'сек) для разных диапазонов оптического спектра;

• показано, что наиболее вероятные значения длительностей наблюдаемых вспышек в разных спектральных диапазонах лежат в диапазоне от 20 до 500 мсек.

• Получено подтверждение того, что оптические вспышки связаны с протяженными объектами с характерными угловыми размерами в десятки градусов.

3. Впервые проведено исследование возмущений в вариациях атмосферных эмиссий, приземного давления и полного электронного содержания в результате вторжения метеорного вещества в период прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г. Было обнаружено, что при вторжении метеорного вещества в атмосферу Земли 16-18 ноября 2001 г. регистрировались волновые возмущения в атмосферных эмиссиях с характерными периодами в десятки минут и вертикальной фазовой скоростью распространения 50-80 м/с. Возмущения с подобными характеристиками также наблюдались в вариациях приземного давления и полного электронного содержания (ПЭС).

4. Выполнено исследование вариаций в излучении верхней атмосферы в районе Восточной Сибири во время сильных геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г., 31 марта 2001 г., 30 октября и 20 ноября 2003 г. Проведено сопоставление полученных результатов с данными вариаций оптических эмиссий и данными вертикального зондирования ионосферы вблизи Алма-Аты, а также с вариациями ПЭС, полученными с помощью системы GPS в рассматриваемых регионах.

Достоверность полученных научных результатов подтверждается большим объемом качественного экспериментального материала, на основе которого сделаны главные выводы работы, обеспечившим высокую статистическую надежность, и соблюдением принятой методики обработки данных наблюдений и оценки точности результатов измерений.

Практическая значимость работы заключается в том, что была разработана методика исследования короткопериодических пространственно-временных вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 и 630.0 нм, получены их количественные энергетические и временные характеристики, а также выявлены закономерности вариаций характеристик эмиссий верхней атмосферы в различных диапазонах спектра, обусловленные воздействием геомагнитной активности и вторжением метеорных потоков.

Полученные в работе результаты могут быть использованы:

• для проведения систематических измерений и исследований процессов воздействия на характеристики верхних слоев атмосферы различных факторов естественного (распространения и генерации ВГВ активными метеорологическими образованиями и процессами, происходящими в авроральной зоне) и искусственного (наземные взрывы, воздействие на атмосферу запусков ракетно-технических комплексов) происхождения;

• для построения модели возникновения и пространственно-временного распределения короткопериодических вариаций эмиссий атомарного кислорода и оптических вспышек в видимом диапазоне спектра на высотах средней и верхней атмосферы для различных гелиогеофизических условий.

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. Аппаратно-программный комплекс для наблюдения оптического излучения верхней атмосферы Земли, позволяющий с высоким временным разрешением регистрировать сверхслабые световые потоки в мультиспектральном диапазоне.

2. Спектральные и временные характеристики оптических вспышек в излучении среднеширотной ночной атмосферы. Результаты регистрации изображения оптической вспышки в видимом диапазоне спектра, указывающие на ее пространственную протяженность с угловыми размерами в десятки градусов.

3. Вариации атмосферных эмиссий 557.7 и 630 нм с периодами, соответствующими периодам гравитационных волн, в верхней атмосфере Земли во время прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г., зарегистрированные одновременно с измерениями колебаний приземного давления и полного электронного содержания.

4. Короткопериодические вариации атмосферных эмиссий 557.7 и 630 нм в средних широтах в период больших геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г., 31 марта 2001 г., 30 октября и 20 ноября 2003 г., указывающие на комплекс явлений, связанных с высыпанием энергичных частиц, волновыми возмущениями и смещением магнитосферно-ионосферных структур.

Личный вклад автора. Все результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно либо при его непосредственном участии. Автор активно участвовал в постановке научных задач, планировании экспериментов, в разработке методик измерений, создании спектрофотометрических комплексов, обработке и проведении систематических измерений. Автору принадлежит приоритет в постановке и решении ряда задач, связанных с организацией проведения спектрофотометрических исследований, в анализе и интерпретации данных наблюдений.

Апробация работы. Основные результаты и выводы, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции «Физика ионосферы и атмосферы Земли» (Иркутск, 1998 г.), Научных сессиях молодых ученых «Гео- и гелиофизические исследования» (Иркутск, 1998, 2002, 2004, 2006 гг.), 32 и 34 ассамблеях COSPAR (Нагойя, 1998; Хьюстон, 2002 г.), VIII, IX, ХШ, XIV, XV и XVI Международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Иркутск, 2001 г.; Томск, 2002 г.; Томск, 2006 г.; Бурятия, 2007 г.; Красноярск, 2008 г.; Томск, 2009 г.), VII Международной школе-семинаре молодых ученых «Актуальные проблемы фи-зиики, технологий и инновационного развития» (Томск, 2005 г.); V международной школе молодых ученых «Физика окружающей среды» (Томск, 2006 г.), VIII и IX Российско-китайском совещании по космической погоде (Пекин, 2007 г.; Иркутск, 2009 г.), Международном симпозиуме International Heliophysical Yean New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY2007-NISTP) (Звенигород, 2007 г.), VII всероссийской открытой ежегодной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», а также регулярно обсуждались на семинарах ИСЗФ СО РАН.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 156 наименований. Общий объем диссертации составляет 146 страниц, включает 37 рисунков, 5 таблиц и 1 приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обсуждается актуальность и необходимость исследования оптических вспышек и короткопериодических вариаций в собственном излучении атмосферы Земли. Сформулированы цели работы, приводятся краткое изложение содержания работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор и анализ современного состояния исследований общих характеристик собственного излучения атмосферы Земли. Рассмотрены свойства и характеристики оптических вспышек и короткопериодических вариаций в излучении атмосферы.

В разделе 1.1.1 дано описание источников и спектрального состава свечения ночного неба. Приведены характерные значения интенсивностей ряда эмиссий в собственном свечении ночного неба в видимом диапазоне спектра для спокойных гелиогеомагнитных условий.

В разделе 1.1.2 обсуждаются механизмы возбуждения эмиссий атомарного кислорода 557.7 нм и 630 нм в свечении ночного неба.

В разделе 1.2 приведен обзор характеристик и возможных источников оптических вспышек (OB). ОВ впервые были обнаружены на высоких широтах в длинах волн 557.7 и 630.0 нм при наблюдении полярных сияний [Надубович, 1970; Кузакова, 1972]. Позднее подобные явления были зарегистрированы в средних широтах. По своим морфологическим характеристикам они близки к вспышкам, регистрируемым в высоких широтах, что позволило предполагать одинаковую природу этих явлений. Длительности оптических вспышек варьируются от единиц миллисекунд до десятков секунд. Предлагается множество возможных источников этого явления, такие как молниевые разряды, высыпания электронов и т.д.

В разделе 1.3 приводится краткий обзор случаев наблюдения проявлений ВГВ в собственном излучении атмосферы Земли. Проводились наблюдения эмиссий 557.7 и 630 нм, атмосферных полос 02, Na и ОН. Получены горизонтальные длины волн от 10 до 200 км, периоды от единиц минут до нескольких часов.

В разделе 1.4 приводится обзор основных характеристик ВГВ в атмосфере Земли. Описывается их классификация, природа и возможные источники.

В разделе 1.4.1 описываются типы атмосферных волн.

В разделе 1.4.2 рассматриваются возможные источники ВГВ. Для крупномасштабных волновых неоднородностей основные источники в настоящее время достаточно уверенно связываются с высыпанием частиц в авроральной зоне и возмущениями аврорального и экваториального злекгроджетов, а также активными метеорологическими образованиями в приземной атмосфере (циклоны, фронты окклюзии и т. д.). Для средне- и мелкомасштабных волн, которые представляют для

нас наибольший интерес, предложено и рассматривается несколько источников их возникновения. Обнаружена взаимосвязь среднемасштабных волновых неоднород-ностей в верхней атмосфере и ионосфере со среднеширотными высыпаниями, нелинейным распадом атмосферных приливов из-за вязкостного ограничения их роста с высотой, с различными метеорологическими явлениями, землетрясениями, антропогенными факторами (ядерные взрывы и т. д), движущимся терминатором и т. д.

Во второй главе рассмотрены основные методы регистрации собственного излучения атмосферы Земли и рассматриваются устройство, характеристики и программное обеспечение фотометра «Феникс».

В разделе 2.1 описываются основные наземные методы и аппаратура для регистрации собственного излучения атмосферы Земли (спектрометры, спектрографы, интерферометры и электрофотометры). Отмечается, что с помощью фотометров можно добиться хорошей чувствительности и достаточного для регистрации оптических вспышек временного разрешения. Спектрографический метод мало пригоден для исследования ОВ по причине малой светосилы и, следовательно, недостаточного временного разрешения, но дает хорошие результаты в экспериментальном исследовании вариаций с периодами в десятки минут и более.

В разделе 2.2 описывается фотометрическая установка для регистрации оптического излучения ночного неба и оптических вспышек.

В разделе 2.2.1 приведены основные характеристики и описание программного обеспечения фотометра. Четырехканальный зенитный фотометр «Феникс» в настоящее время работает в следующих спектральных диапазонах: первый канал - 557.7 нм, второй канал - 630.0 нм, третий канал - (720-830 нм), четвертый канал - (360410 нм). Фотометр позволяет регистрировать собственное излучение атмосферы с временным разрешением 25 с (для каналов с системой качания интерференционных фильтров), 12 с (для каналов без системы качания) и 8 мс при детектировании ОВ. Поле зрения фотометра ~ 4°.

В разделе 2.2.2 обсуждается абсолютная и относительная калибровка фотометрических измерений интенсивностей атмосферных эмиссий для фотометра «Феникс».

В разделе 2.2.3 приведены погрешности измерений интенсивностей атмосферных эмиссий для фотометра «Феникс». Для стандартного отклонения Б, полученного по измерениям сигналов калибраторов и в условиях реальных сигналов, были получены значения относительных ошибок - 1 % (сигнал с калибратора) и 2-4 % (реальный сигнал) для 1-2 часовых интервалов регистрации. Величины стандартной ошибки среднего (Б/^Л, где N число измерений) для 1-2 часовых интервалов регистрации (И -200-300 измерений) составили для сигналов калибраторов -0.06 -0.1 % и 0.15-0.3 % в условиях реальных сигналов.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований оптических вспышек в излучении ночной среднеширотной атмосферы, с характерными длительностями десятки-сотни миллисекунд. За исключением наиболее мощных вспышек, характерные величины световых потоков излучения регистрируемых нами оптических вспышек имеют значения, сопоставимые с

потоками естественного фонового свечения ночного неба в соответствующих спектральных диапазонах. Характерные регистрируемые нами значения свети-мостей оптических вспышек в области длин волн 557.7 им, 630.0 нм, 720-830 нм и 360-410 нм имеют значения соответственно 10"4, 3-Ю"5, 10~3 и (1.5-7)-10~3 эрг/см3 с. Наибольшая частота появления вспышек зарегистрирована в диапазоне длин волн 360480 нм, она составила 1.6 собьггий/час. Частоты появления вспышек в других диапазонах выглядят так: 0.3 собУчас для диапазона длин волн 360-410 нм, 0.39 собУчас для длины волны 557.7 нм, 0.32 собУчас для длины волны 630.0 нм и 0.08 собУчас для диапазона длин волн 720-830 нм. Было получено, что наиболее вероятные значения длительностей оптических вспышек для диапазона 360-480 нм составляют 100— 200 мс, вблизи длин волн излучения 557.7 и 630.0 нм 20-60 мс, для диапазона 720830 нм 40-240 и 400-520 мс. Проведено сопоставление моментов регистрации оптических вспышек и гамма-всплесков по данным каталога BATSE. Получены данные, которые могут служить подтверждением того, что ОВ представляют собой протяженные объекты с характерными угловыми размерами в десятки градусов.

В четвертой главе исследуются вариации атмосферных эмиссий во время прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г., в период геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г., 31 марта 2001 г., 30 октября и 20 ноября 2003 г., во время стратосферного потепления в январе-феврале 2008 г. и в период действия тропических циклонов в акватории северо-запада Тихого океана в декабре 2003 г. и сентябре 2007 г.

В разделе 4.1 исследуются возмущения в атмосфере Земли в результате вторжения метеорного вещества в период прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г. Для анализа использовались данные наземных измерений собственного свечения атмосферы Земли в линиях 557.7 нм, 630.0 нм, в ультрафиолетовом и синем диапазонах спектра (360-410 нм), микровариаций приземного давления, визуальных наблюдений ночного неба и спутниковых измерений вариаций полного электронного содержания (ПЭС).

В спектрах вариаций свечения атмосферы (эмиссии 557.7 и 630.0 нм) отмечалось изменение вида спектрального распределения колебаний по сравнению с предшествующими днями, заключающееся в относительном увеличении амплитуд сигналов в диапазоне периодов -5-100 мин. Значения кросскорреляционной функции для временных рядов эмиссий 557.7 и 630.0 нм в отдельные интервалы времени 18 ноября 2001 г. достигали величин -0.7-0.8 с временными сдвигами 30-50мин. Указанные периоды колебаний зарегистрированы также в вариациях полного электронного содержания и приземного атмосферного давления, для которых в отдельные интервалы времени отмечались высокие коэффициенты корреляции с вариациями эмиссий 557.7 и 630.0 нм. Эти периоды колебаний и оцененные по нашим данным вертикальные фазовые скорости волновых возмущений соответствуют характеристикам ВГВ в верхней атмосфере. Интервалы времени, для которых отмечаются указанные характерные изменения спектров вариаций, совпадают с временем усиления метеорного потока Леониды по данным визуальны; и инструментальных наблюдений, что является косвенным указанием на этот пото!

как возможный источник зарегистрированных волновых возмущений в атмосфере Земли 18 ноября 2001 г.

В разделе 4.2 приводится исследование вариаций в излучении верхней атмосферы во время сильных геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г., 31 марта 2001 г., 30 октября и 20 ноября 2003 г.

В разделе 4.2.1 проведено исследование вариаций в излучении верхней атмосферы во время сильной геомагнитной бури 6 апреля 2000 г. ЛГ-ивдексы в максимуме бури достигали значений 8, сумма К за сутки составила 48. Минимальная амплитуда Д, составила -319 нТл. В исследовании были использованы данные фотометра «Феникс» и данные о полном электронном содержании (ПЭС), измеренные с помощью системы GPS. Основной характерной особенностью вариаций эмиссий верхней атмосферы для этой ночи являлось значительное, более чем двадцатикратное, усиление интенсивности эмиссии 630.0 нм 6 апреля 2000 г. во второй половине ночи по сравнению со значениями около полуночи и значениями предшествующей геомагнитно спокойной ночи 5 апреля 2000 г.

Анализ данных показал, что во время геомагнитной бури 6 апреля 2000 г. наблюдались два типа возмущений. Первое имеет особенности уединенной волны с периодом приблизительно 1 час и интерпретируется как крупномасштабное перемещающееся ионосферное возмущение (КМ ПИВ), возникшее в полярных широтах. Второе - короткопериодические возмущения связанные, вероятно, с высыпанием энергичных частиц в атмосферу, так как увеличение сигнала в спектральном диапазоне 360-410 нм после начала бури может быть интерпретировано как появление эмиссий N2+(1NG) с длиной волны 391.4 нм, обычно наблюдаемых в полярных сияниях в результате ионизации высыпающимися электронами молекулярного азота или высыпанием энергичных атомов или ионов [Ishimoto, et al., 1986; Tinsley, et al., 1984].

В разделе 4.2.2 проведен анализ данных одновременных фотометрических наблюдений на территории, включающей 6 часовых поясов России, на фазе восстановления геомагнитной бури 31 марта 2001 г. с минимальным значением Dst-индекса -358 нТл (Кр тлх = 9). Наблюдения проводились зенитным фотометром в линиях 557.7 и 630.0 нм и в полосе 360-410 нм вблизи Иркутска в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН 4-канальным сканирующим фотометром в линиях 427.8, 486.1, 557.7 и 630.0 нм южнее Москвы на ст. Михнево ИДГ РАН и сканирующим 2-канальным фотометром в линиях 557.7, 630.0 нм севернее г. Якутска на ст. Маймага ИКФИА СО РАН.

Анализ данных совместных наблюдений позволяет сделать вывод, что в период магнитной бури 31 марта 2001 г. зона активных полярных сияний (ПС) расширялась до геомагнитных широт 55-53° N, а на геомагнитных широтах -47° наблюдались явления субавроральной ионосферы. Интенсивная SAR-дуга регистрировалась в районе широты 46-47° N, которая значительно экваториальнее медианного значения. Резкое усиление интенсивности эмиссий 557.7 и 391.4 нм на широте г. Иркутска могло быть обусловлено увеличением потока высыпающих энергичных

частиц из развитого кольцевого тока во время суббурь. Также наблюдается увеличение амплшуды вариаций эмиссий 557.7 и 630.0 нм с периодами 2-160 мин, что согласуется с данными, полученными во время геомагнитной бури 6 апреля 2000 г.

В разделе 4.2.3 анализируются результаты оптических наблюдений среднеширотных сияний в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН в период двух больших геомагнитных бурь 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г. Результаты наблюдений сопоставляются с аналогичными данными среднеширотных сияний, наблюдавшихся в Геофизической обсерватории в предшествующие годы. Зарегистрированные максимальные интенсивности атмосферных эмиссий и сопутствующая гелиогеофизическая обстановка позволяют сделать вывод, что анализируемые среднеширотные сияния по оптическому проявлению могут быть отнесены к экстремальным из наблюдавшихся в средних широтах. Вариации интенсивностей линий 557.7 и 630.0 нм и полосы 360-410 нм, зарегистрированные нами во время геомагнитных бурь 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г., подобны наблюдаемым во время геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г и 31 марта 2001 г.

В разделе 4.3 рассмотрены вариации эмиссии 557.7 нм во время сильного стратосферного потепления в январе-феврале 2008 г. Во время стратосферного потепления произошло увеличение интенсивности эмиссии 557.7 нм в 2 раза (на 80 Рл) при росте температуры на высоте изобарической поверхности 1 гПа на 20° (-10 %). Во время стратосферного потепления произошел рост амплитуд вариаций различных периодов в эмиссии 557.7 нм. В дни, когда наблюдались максимальные значения интенсивности эмиссии 557.7 нм (1, 6 и 7 февраля), наблюдается увеличение амплитуд вариаций с периодами 10-12, 14-16, 27, 55, 80120 и 160-180 мин. В межсуточных вариациях эмиссии 557.7 нм проявляется волновое возмущение с периодом -5-6 суток.

В разделе 4.4 рассматривается задача возможности регистрации деятельности тропических циклонов по возмущению в собственном свечении верхней атмосферы в дальней от тропических циклонов зоне. Проведен предварительный анализ вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм, наблюдаемой в регионе юга Восточной Сибири, в период действия тропических циклонов в акватории северо-запада Тихого океана в декабре 2003 г. и сентябре 2007 г. Для декабря 2003 г. отмечается существенное (по сравнению с предыдущими днями) увеличение амплитуд вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм в диапазоне периодов 30-60 мин 20 и 21 декабря 2003 г., когда начал действовать тропический циклон в акватории Тихого океана. Для сентября 2007 г. аналогичного заметного увеличения амплитуд вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм, связанного с проявлениями тропического циклогенеза, выделить не удалось.

В Заключении приведена общая характеристика работы и сделаны основные выводы по результатам диссертационной работы.

Основные результаты работы.

• Создан аппаратно-программный комплекс, позволивший впервые в регионе Восточной Сибири провести исследования многолетних вариаций эмиссий 557.7 и 630.0 нм, среднеширотных сияний во время больших геомагнитных бурь, проявлений внезапных зимних стратосферных потеплений, сейсмической активности, вторжений метеорных потоков, оптических вспышек и других явлений.

• Впервые в средних широтах получены мультиспектральные характеристики оптических вспышек, такие как длительности, частоты появления, суточное распределение, пространственные размеры и др.

- Оцененные светимости оптических вспышек для разных диапазонов оптического спектра лежат в интервале от 1СГ5 до КГ3 эрг/см2с;

- наиболее вероятные значения длительностей оптических вспышек для разных спектральных диапазонов изменяются от 20 до 500 мс;.

- основная особенность в суточном распределении регистрации оптических вспышек связана с большей вероятностью их появления в первую половину ночи и наличием небольших максимумов около полуночи и в предрассветные часы;

- приведены предполагаемые спектральные линии и полосы атмосферных составляющих, присутствие которых можно ожидать в спектрах оптических вспышек;

- проведено сопоставление моментов регистрации оптических вспышек с данными каталога эксперимента BATSE обсерватории «Комптон» по регистрации гамма-всплесков за 1998 г. Из 21 выделенного за анализируемый период гамма-всплеска совпадений с моментами регистрации оптических вспышек не обнаружено;

- получено подтверждение, что оптические вспышки представляют собой протяженные объекты с характерными угловыми размерами в десятки градусов.

• При исследовании вторжения метеорного вещества в атмосферу Земли 16-18 ноября 2001 г. выявлены волновые возмущения в атмосферных эмиссиях с характерными периодами в десятки минут и вертикальной фазовой скоростью распространения 50-80 м/с. Возмущения с подобными характеристиками также наблюдались в вариациях приземного давления и полного электронного содержания.

• Получены характеристики отклика собственного свечения среднеширотной атмосферы на большие геомагнитные бури.

- Во время рассматриваемых геомагнитных бурь наблюдалось максимальное превышение интенсивности эмиссии 557.7 нм над интенсивностью в невозмущенных условиях в 12 раз, для эмиссии 630.0 нм в 200 раз;

- амплитуда колебаний эмиссий 557.7 и 630 нм во время геомагнитной бури возрастала практически во всем диапазоне рассматриваемых периодов (2-120 мин);

- в эмиссии N2+ (391.4 нм) отмечался отклик на геомагнитные возмущения, что может указывать на высыпание электронов авроральных энергий (смещение авроральных структур к средним широтам);

- во время геомагнитной бури 6 апреля 2000 г. по данным GPS и данным оптических измерений была зафиксирована уединенная волна с периодом

приблизительно 1 час, возникшая в полярных широтах, с масштабом по долготе 5000 км как минимум и скоростью перемещения около 200 м/с;

- наблюдаемые возмущения эмиссий 557.7 и 630.0 нм связываются с распространением волновых возмущений, смещением ионосферно-магнитосферных струетур и корпускулярными высыпаниями в средних широтах.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в следующих печатных работах:

1. Белецкий А.Б., Медведева И.В., Михалев A.B. Об аномальном поведении излучения верхней атмосферы в линии 557.7 нм [Ol] зимой 1997-1998 гг. // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Изд-во СО РАН. 1998. Вып. 109. Часть I. С. 114-117.

2. Михалев A.B., Белецкий А.Б. Телевизионные наблюдения оптических вспышек в излучении ночного неба средних широт // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Изд-во СО РАН. 1998. Вьш.109. Часть I. С. 131-135.

3. Белецкий А. Б. Временные характеристики оптических вспышек излучения ночного неба // Взаимодействие излучений с веществом. Материалы II Байкальской школы по фундаментальной физике, 13-18 сентября 1999, Иркутск, Изд-во СиЛаП. Т. 2, С. 582-585.

4. Михалев A.B., Белецкий А.Б. Характеристики оптических вспышек в излучении ночной атмосферы по данным мультиспектральных фотометрических и телевизионных наблюдений // Оптика атмосферы океана. 2000. Т. 13, № 4. С. 338-341.

5. Mikhalev A.V., Medvedeva I.V., Beletsky A.B, Kazimirovsky E.S. An Investigation of the Upper Atmospheric Optical Radiation in the Line of Atomic Oxygen 557.7nm in East Siberia // Journal of Atmospheric and solar- terrestrial phyics. 2001. V. 63/9. P. 865-868.

6. Афраймович Э.Л., Яшкалиев Я.Ф., Аушев B.M., Белецкий А.Б., Водяников В.В., Леонович Л.А., Лесюта О.С., Михалев A.B., Яковец А.Ф. Одновременные радиофизические и оптические измерения ионосферного отклика во время большой магнитной бури 6 апреля 2000 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 3. С. 383-393.

7. Горелый К.И., Карачиев В.Д., Иевенко И.Б., Алексеев А.Н., Михалев A.B., Белецкий А.Б. Одновременные оптические наблюдения большой магнитной бури 31 марта 2001 г. в Москве, Восточной Сибири и Якутии // Солнечно-земная физика. 2002. Вып. 2(115). С. 265-266.

8. Белецкий А.Б. Анализ возмущений интенсивности свечения ночного неба в эмиссиях 558 нм и 630 нм во время геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г и 31 марта 2001 г. // Гелио- и геофизические исследования. Материалы V Байкальской школы по фундаментальной физике, 16-21 сентября 2002. Иркутск.

9. Белецкий А.Б. Михалев А.В. Спектры коротко периодических вариаций атмосферной эмиссии 558 нм // Гелио и геофизические исследования. Материалы пятой Байкальской школы по фундаментальной физике, 16-21 сентября 2002, Иркутск.

10. Afraimovich E.L., Ashkaiiev Ya.F., Aushev V.M., Beletsky A.B., Vodyannikov V.V., Leonovich L.A., Lesyuta O.S., Mikhalev A.V., and Yakovets A.F. Radio and optical observations of large-scale traveling ionospheric disturbances during a strong geomagnetic storm of 6-8 April 2000H Journal of Atmospheric and solar-terrestrial physics. 2002. V. 64, N 18. P. 1943-1955.

11. Beletsky, А. В.; Afraimovich, E. L.; Gress, O. G.; Lesyuta, O. S.; Mikhalev, A. V.; Shalin, A.Y. Wave disturbances in the Earth's atmosphere during the passage of Leonid's meteor stream on November 16-18,2001 // Proceedings of SPDE. 2003. V. 5027. P. 216-223.

12. Beletsky A.B., Gress O.G., Mikhalev A.V., Shalin A.Yu., Potapov A.S. Nightglow behavior during the 16-18 November 2001 passage of the Leonids meteor stream // Advances in Space Research. 2004. V. 33, N 9. P. 1486-1490.

13. Панасюк М.И., Кузнецов C.H., Лазутин Л.Л., Авдюшин С.И., Алексеев И.И., Амосов П.П., Антонова А.Е., Баишев Д.Г., Беленькая Е.С., Белецкий А.Б., Белов

A.В., Бенгин В.В., Бобровников С.Ю., Бондаренко В.А., Боярчук К.А., Веселовский И.С., Вьюшкова Т.Ю., Гаврильева Г.А., Гайдаш С.П., Гинзбург Е.А., Денисов Ю.И., Дмитриев А.В., Жеребцов Г.А., Зеленый Л.М., Иванов-Холодный Г.С., Калегаев

B.В., Канониди Х.Д., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Коломийцев О.П., Крашенинников И.А., Криволуцкий А.А., Кропоткин А.П., Куминов А.А., Лещенко Л.Н., Марьин Б.В., Митрикас В.Г., Михалев А.В., Муллаяров В.А., Муравьева Е.А., Мягкова И.Н., Петров В.М., Петрукович А.А., Подорольский А.Н., Пудовкин М.И., Самсонов С.Н., Сахаров Я.А., Свидский П.М., Соколов В.Д., Соловьев С.И., Сосновец Э.Н., Старков Г.В., Старостин Л.И., Тверская Л.В., Тельцов М.В., Трошичев О.А., Цетлин В.В., Юшков Б.Ю. МАГНИТНЫЕ БУРИ В ОКТЯБРЕ 2003 ГОДА. Коллаборация «Солнечные экстремальные события 2003 года (СЭС - 2003)» // Космические исследования. 2004. Т. 42. № 5. С. 509-554.

14. Михалев А.В, Белецкий А.Б, Косгылева Н.В., Черниговская М.А. Среднеширотные сияния на юге Восточной Сибири во время больших геомагнитных бурь 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г. И Космические исследования. 2004. Т. 42, № 6. С. 616-621.

15. Михалев А.В., Белецкий А.Б., Косгылева Н.В., Черниговская М.А. Характеристики среднеширотных сияний во время больших геомагнитных бурь в текущем солнечном цикле // Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18, № 01-02. С. 155-159.

16. Ермолаев Ю.И., Зеленый Л.М., Застенкер Г.Н., Петрукович А. А., Митрофанов И.Г., Литвак М.Л., Веселовский И.С., Панасюк М.И., Лазутин Л.Л., Дмитриев А.В., Жуков А.В., Кузнецов С.Н., Мягкова И.Н., Юшков Б.Ю., Курт В.Г., Гнездилов А.А., Горгуца Р.В., Маркеев А.К., Соболев Д.Е., Фомичев В.В., Кузнецов В.Д., Болдырев С.И., Черток И.М., Боярчук К.А., Крашенинников И.В., Коломийцев О.П., Лещенко Л.Н., Белов А.В., Гайдаш С.П., Канониди Х.Д., Богачев С.А., Житник И.А., Игнатьев А.П., Кузин С.В., Опарин С.Н., Перцов А.А.,

Слемзин В.А., Суходрев Н.К., Шестов C.B., Власов В.И., Чашей И.В., Вашенюк Э.В., Сахаров Я.А., Данилин А.Н., Богод В.М., Тохчукова С.Х., Михалев A.B., Белецкий А.Б., Костылева Н.В., Черниговская М.А., Гречнев В.В., Кудела К. Солнечные и гелиосферные возмущения, приведшие к сильной магнитной буре 20 ноября 2003 года//Геомагнетизм и аэрономия. 2005. Т. 45, № 1. С. 23-50.

17. Аммосов П.П., Гаврильева Г.А., Михалев A.B., Белецкий А.Б., Костылева Н.В. Проявление суббуревой активности в период больших магнитных бурь 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г. по данным оптических наблюдений в Якутии и на юге Восточной Сибири // Солнечно-земная физика. 2005. Вып. 8. С. 112-113.

18. Белецкий А.Б., Михалев A.B., Медведева И.В., Тащилин С.А., Абушенко H.A. Предварительный анализ влияния стратосферных потеплений на поведение эмиссии 558 нм для региона Восточной Сибири // Известия ВУЗов. «Физика». Приложение. 2006. №3. С. 218-219.

19. Medvedeva I.V., Beletsky A.B., Mikhalev A.V., Chernigovskaya M.A., Abushenko N.A., and Tashchilin S.A. Influence of stratospheric warming on 557.7 nm airglow variations. Proc. SPIE. 2006. V. 6522, P. 65222D-1-65222D-6.

20. Медведева И.В., Белецкий А.Б., Михалев A.B., Черниговская M.А., Абушенко H.A., Тащилин С.А. Поведение атмосферной эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в периоды стратосферных потеплений в регионе Восточной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20, № 02. С. 143-147.

21. Medvedeva I.V., Mikhalev A.V., Chernigovskaya М.А., Beletsky A.B. Behavior of the 557.7nm emission in MLT region during stratospheric wanning events. Sun and Geosphere. The International Journal of Research and Applications. V. 3, N. 2.2008.

22. Белецкий А.Б., Михалев A.B., Черниговская М.А., Шарков Е.А., Покровская И.В. Проявления деятельности тропических циклонов в собственном свечении атмосферы на высотах мезосферы-нижней термосферы в регионе юга Восточной Сибири // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Сборник научных статей. - М.: ООО «Азбука», 2009. T. II., Вып. 6. С. 82-88.

Цитируемая литература

1. Ishimoto M., Torr M.R., Richards P.G., Torr D.G. The role of energetic 0+ precipation in a mid-latitude aurora // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 5793.

2. Tinsley В A., Rohrbaugh R.P., Rassoul H. et al. Spectral characteristics of two types of low latitude aurorae// Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11, № 6. P. 572-575.

3. Кузакова Л.П. Кратковременные вспышки интегрального излучения от полярных сияний // Геомагнетизм и аэрономия. 1972. Т. 12, № 3. С. 560-561.

4. Надубович Ю.А. Вспышки эмиссий 6300 и 5577 А в полярных сияниях // Геомагнетизм и аэрономия. 1970. Т. 10, Ks 5. С. 926-929.

Отпечатано на множительном участке ИСЗФ СО РАН Заказ № КН «30» апреля 2010 г.

Объем 15 с. Тираж 150 экз.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Белецкий, Александр Борисович

Введение.

Глава 1. Общие характеристики свечения верхней атмосферы Земли.

1.1 Источники и спектральный состав свечения ночного неба.

1.1.1 Общие характеристики источников и спектрального состава свечения ночного неба.

1.1.2 Механизмы возбуждения основных эмиссий верхней атмосферы Земли.

1.2 Оптические вспышки в свечении ночного неба.

1.3 Короткопериодические вариации в эмиссиях верхней атмосферы Земли.

1.4 Внутренние гравитационные волны и их источники.

1.4.1 Классификация и природа атмосферных волн.

1.4.2 Источники внутренних гравитационных волн.

Глава 2 Методы и аппаратура для регистрации собственного свечения верхней атмосферы Земли.

2.1 Обзор методов регистрации собственного свечения атмосферы Земли.

2.2 Характеристики 4-х канального зенитного фотометра.

2.2.1 Блок-схема и программное обеспечение фотометра «Феникс».

2.2.2 Калибровка фотометрических данных измерений интенсивностей атмосферных эмиссий.

2.2.3. Погрешности измерений интенсивностей атмосферных эмиссий.

Глава 3. Характеристики оптических вспышек в излучении верхней атмосферы Земли по данным мультиспектральных фотометрических наблюдений.

3.1 Морфологические характеристики оптических вспышек.

3.2 Спектральный состав и возможные источники оптических вспышек.

Глава 4. Короткопериодические вариации в излучении верхней атмосферы Земли при различных геофизических явлениях.

4.1 Вариации в излучении верхней атмосферы Земли во время прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г.

4.2 Вариации в излучении верхней атмосферы Земли во время геомагнитных бурь.

4.2.1 Геомагнитная буря 6 апреля 2000 г.

4.2.2 Геомагнитная буря 31 марта 2001 г.

4.2.3 Геомагнитные бури 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г.

4.3 Вариации в излучении верхней атмосферы Земли во время стратосферных потеплений.

4.4 Вариации в излучении верхней атмосферы Земли во время действия тропических циклонов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Нерегулярные и короткопериодические вариации в излучении среднеширотной верхней атмосферы Земли"

Исследования атмосферы проводятся пассивными и активными методами. Условно их можно разделить на оптические, радиофизические, акустические методы, а также на исследования с помощью спутников, ракет и аэрологических зондов. За вторую половину XX века накоплен большой фактический материал, полученный в основном с помощью наземных наблюдений. Именно наземные наблюдения обеспечивают возможность непрерывного и стабильного слежения за вариациями характеристик верхней атмосферы одновременно на ряде станций [Фишкова, 1983].

Одним из эффективных наземных дистанционных методов исследования физических и физико-химических свойств верхней атмосферы Земли является оптическое наблюдение интенсивности излучения ночного неба. Собственное излучение верхней атмосферы обусловлено диссоциацией и ионизацией атмосферных составляющих под действием ультрафиолетовой, рентгеновской и корпускулярной радиации Солнца, причём главную роль играет фотодиссоциация молекулярного кислорода и водородосодержащих соединений. Поглощённая при этом энергия затем частично высвобождается в цепи химических реакций в виде хемилюминесценции продуктов последних. В средних широтах ночью, когда освещение верхней атмосферы прямыми солнечными лучами прекращается вплоть до больших высот, ее собственное излучение в подавляющей своей части обязано хемилюминесценции.

В 60-х годах прошлого века началось изучение постоянно существующих волнообразных неоднородностей плотности и состава нейтральных и ионизованных атмосферных компонентов верхней атмосферы Земли. Общепризнанная трактовка физической природы этих неоднородностей основана на представлениях, связанных с воздействием планетарных и акустико-гравитационных волн, изменяющих локальные плотностные характеристики атмосферы практически во всей ее толще - от земной поверхности до высот в несколько сотен километров. С учетом механизмов распространения таких волн в верхней атмосфере обычно анализируются и различные типы ионосферных неоднородностей, при этом хорошо подтверждается гипотеза об их взаимосвязи [Авакян и др., 1981].

Вариации характеристик эмиссий (интенсивность, температура, высота светящегося слоя) собственного свечения атмосферы являются чувствительным индикатором возмущений в верхней и средней атмосфере, в том числе и обусловленных внутренними гравитационными волнами (ВГВ) [Krassovsky and Shefov, 1976]. Поэтому исследование вариаций характеристик атмосферных эмиссий позволяет получать сведения об основных параметрах ВГВ (амплитуда, скорость и азимут их перемещения) и дает возможность идентификации их источников.

Актуальность исследований.

В данной работе основное внимание уделяется исследованию короткопериодических вариаций эмиссий атомарного кислорода 557.7 нм (высота высвечивания 85-115 км) и 630.0 нм (180-250 км), с периодами от единиц минут до нескольких часов и оптическим вспышкам в излучении ночного неба длительностью от единиц миллисекунд до десятков секунд.

В настоящее время достаточно хорошо исследованы регулярные вариации излучения атмосферы Земли больших временных масштабов (суточные, сезонные, годовые и пр.). Значительно в меньшей степени изучены оптические проявления при нерегулярных или спорадических возмущениях в верхней атмосфере Земли.

Практически не изучены короткие всплески в излучении ночного неба (оптические вспышки) длительностью от единиц миллисекунд до десятков секунд. Источники и природа их возникновения до настоящего времени достоверно не идентифицированы.

Необходимо отметить, что до рассматриваемой работы, отсутствие базы данных измерений характеристик короткопериодических вариаций эмиссий собственного излучения атмосферы, создавало серьезные трудности при интерпретации наблюдаемых эффектов в свечении атмосферы на высотах средней и верхней атмосферы при исследованиях влияния на нее различных техногенных факторов (запуски ракетно-космической техники, наземные взрывы и т.д.), а также при изучении крупномасштабных вариаций параметров наблюдаемых эмиссионных слоев при прохождении через них волн различного временного масштаба. Создание такой базы данных и исследование на ее основе закономерностей появления короткопериодических вариаций и оптических вспышек, а также возможных механизмов их возникновения, для спокойных и возмущенных гелио-геомагнитных условий и определяет актуальность проводимых исследований.

Целью данной работы является исследование оптических вспышек и короткопериодических вариаций в излучении среднеширотной ночной атмосферы, а также изучение различных сопутствующих факторов, способствующих генерации внутренних гравитационных волн при различных геофизических явлениях.

Научная новизна работы состоит в следующем: 1. Разработан и создан четырехканальный зенитный фотометр, позволяющий проводить мультиспектральные измерения собственного свечения атмосферы Земли с высоким временным разрешением (до 8 мс) в средних широтах.

2. Впервые в средних широтах получены мультиспектральные характеристики оптических вспышек, такие как длительности, частоты появления, суточное распределение, пространственные размеры и др.

•Проведены оценки светимости оптических вспышек (от 10'5 до 10'2 эрг/см2сек) для разных диапазонов оптического спектра.

•Показано, что наиболее вероятные значения длительностей наблюдаемых вспышек в разных спектральных диапазонах лежат в диапазоне от 20 до 500 мсек. •Получено подтверждение того, что оптические вспышки связаны с протяженными объектами с характерными угловыми размерами в десятки градусов.

3. Впервые проведено исследование возмущений в вариациях атмосферных эмиссий, приземного давления и полного электронного содержания в результате вторжения метеорного вещества в период прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г. Было обнаружено, что при вторжении метеорного вещества в атмосферу Земли 16-18 ноября 2001 г регистрировались волновые возмущения в атмосферных эмиссиях с характерными периодами в десятки минут и вертикальной фазовой скоростью распространения 50-80 м/с. Возмущения с подобными характеристиками также наблюдались в вариациях приземного давления и полного электронного содержания.

4. Выполнено исследование вариаций в излучении верхней атмосферы в районе Восточной Сибири во время сильных геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г, 31 марта 2001 г, 30 октября и 20 ноября 2003 г. Проведено сопоставление полученных результатов с данными вариаций оптических эмиссий и данными вертикального зондирования ионосферы вблизи Алматы, а также с вариациями ПЭС, полученными с помощью системы GPS в рассматриваемых регионах.

Достоверность полученных научных результатов подтверждается большим объемом качественного экспериментального материала, на основе которого сделаны главные выводы работы, обеспечившим высокую статистическую надежность, и соблюдением принятой методики обработки данных наблюдений и оценки точности результатов измерений.

Практическая значимость работы заключается в том, что была разработана методика исследования короткопериодических пространственно-временных вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 и 630.0 нм, получены их количественные энергетические и временные характеристики, а также выявлены закономерности вариаций характеристик эмиссий верхней атмосферы в различных диапазонах спектра, обусловленные воздействием геомагнитной активности и вторжением метеорных потоков.

Полученные в работе результаты могут быть использованы: •Для проведения систематических измерений и исследований процессов воздействия на характеристики верхних слоев атмосферы различных факторов естественного (распространения и генерации ВГВ активными метеорологическими образованиями и процессами, происходящими в авроральной зоне) и искусственного (наземные взрывы, воздействие на атмосферу запусков ракетно-технических комплексов) происхождения. •Для построения модели возникновения и пространственно-временного распределения короткопериодических вариаций эмиссий атомарного кислорода и оптических вспышек в видимом диапазоне спектра на высотах средней и верхней атмосферы для различных гелиогеофизических условий.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1.Аппаратно-программный комплекс для наблюдения оптического излучения верхней атмосферы Земли, позволяющий с высоким временным разрешением регистрировать сверхслабые световые потоки в мультиспектральном диапазоне.

2.Спектральные и временные характеристики оптических вспышек в излучении среднеширотной ночной атмосферы. Результаты регистрации изображения оптической вспышки в видимом диапазоне спектра, указывающие на ее пространственную протяженность с угловыми размерами в десятки градусов.

3.Вариации атмосферных эмиссий 557.7 и 630 нм с периодами, соответствующими периодам гравитационных волн, в верхней атмосфере Земли во время прохождения метеорного потока Леониды 16-18 ноября 2001 г, зарегистрированные одновременно с измерениями колебаний приземного давления и полного электронного содержания.

4.Короткопериодические вариации атмосферных эмиссий 557.7 и 630 нм в средних широтах в период больших геомагнитных бурь 6 апреля 2000 г, 31 марта 2001 г,,. 30 октября и 20 ноября 2003 г, указывающие на комплекс явлений, связанных с высыпанием энергичных частиц, волновыми возмущениями и смещением магнитосферно-ионосферных структур.

Личный вклад автора. Все результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно, либо при его непосредственном участии. Автор активно участвовал в постановке научных задач, планировании экспериментов, в разработке методик измерений, создании спектрофотометрических комплексов, обработке и проведении систематических измерений. Автору принадлежит приоритет в постановке и решении ряда задач, связанных с организацией проведения спектрофотометрических исследований, в анализе и интерпретации данных наблюдений.

Апробация работы. Основные результаты и выводы, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции "Физика ионосферы и атмосферы Земли" (Иркутск, 1998), Научных сессиях молодых ученых "Гео- и гелиофизические исследования" (Иркутск, 1998, 2002, 2004, 2006), 32 и 34 ассамблеях COSPAR (Нагойя, 1998; Хьюстон, 2002), VIII, IX, XIII, XIV, XV и XVI Международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Иркутск, 2001; Томск, 2002; Томск, 2006; Бурятия, 2007; Красноярск, 2008; Томск, 2009), VII Международной школе - семинаре молодых ученых «Актуальные проблемы физики, технологий и инновационного развития» (Томск, 2005); V международной школе молодых ученых «ФИЗИКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ» (Томск, 2006), VIII и IX Российско-китайском совещании по космической погоде (Пекин, 2007; Иркутск, 2009), Международном симпозиуме International Heliophysical Year: New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY2007-NISTP) (Звенигород, 2007), VII всероссийской открытой ежегодной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», а также регулярно обсуждались на семинарах ИСЗФ СО РАН.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 156 наименований. Общий объем диссертации составляет 146 страниц, включает 37 рисунков, 5 таблиц и 1 приложение.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Белецкий, Александр Борисович

Результаты работы [Ермилов и Михалев, 1989] и представляемые результаты позволяют утверждать, что спектр ОВ, вероятно, имеет сложный спектральный состав, включающий достаточно большое количество спектральных линий и полос атомарных и молекулярных атмосферных составляющих. При этом обнаружено, что наиболее интенсивные линии и полосы возбуясдаются в синей и ультрафиолетовой областях спектра.

Анализ спектра свечения ночного неба, полярных сияний и свечения воздуха при различных давлениях и условиях возбуждения позволяет указать на возможные атмосферные составляющие, ответственные за регистрируемое излучение. В таблице 3.2.1 приведены атмосферные составляющие, оптическое излучение которых при различных механизмах возбуждения может наблюдаться в используемых нами спектральных диапазонах.

На рис.3.2.1 представлены вероятности регистрации ОВ для двух периодов наблюдений май-ноябрь 1987 г [Ермилов и Михалев, 1989] (кривая 1 - 200 часов наблюдений), декабрь 1998-январь 1999 г (кривая 2-176 часов наблюдений) и для сравнения данные работы [Кузакова, 1972] (кривая 3 - более 10000 часов наблюдений). Основная особенность в суточном распределении регистрации ОВ по данным работ [Кузакова, 1972; Ермилов и Михалев, 1989] (см. рис.3.2.1) связана с большей вероятностью их появления в первую половину ночи и наличие небольшого максимума около полуночи (16-17 UT).

UT

Рис. 3.2.1 Суточное распределение вероятностей регистрации оптических вспышек (число вспышек, регистрируемых в течение 1 часа): 1 - май-ноябрь 1987 г, 2 - декабрь 1998 г - январь 1999 г, 3 - по данным работы [Кузакова, 1972].

Следует отметить, что данные работы [Кузакова, 1972] получены по результатам регистрации интегрального излучения, а данные работы [Ермилов и Михалев, 1989] по результатам регистрации в области длин волн излучения атомарного кислорода 557.7 и 630.0 нм. Результаты, относящиеся к периоду наблюдений 1997-1999 гг., кроме отмеченных выше больших значений вероятностей регистрации ОВ в первую половину ночи и наличие максимума в середине ночи, дают и предрассветный максимум. Наличие предрассветного максимума может быть связано как с наличием большего вклада числа вспышек в синей и ультрафиолетовой областях спектра, так и с автоматическим программным отбором вспышечных событий. Сравнение кривых 2 и 3 рис.3.2.1 позволяет выявить еще одну особенность ОВ. Вечерний максимум появления ОВ наступает не сразу после вечерних сумерек и начала оптических ночных наблюдений, а спустя 1-2 часа. Это относится как к данным, полученным в высоких широтах (кривая 3), так и к представляемым данным в средних широтах (кривая 2), для которых начало ночных оптических наблюдений не совпадают за счет различной длительности темного времени суток, доступного для оптических наблюдений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы создан аппаратно-программный комплекс, позволивший впервые в регионе Восточной Сибири провести исследования многолетних вариаций эмиссий 557.7 и 630 нм, среднеширотных сияний во время больших геомагнитных бурь, проявлений внезапных зимних стратосферных потеплений, сейсмической активности, вторжений метеорных потоков, оптических вспышек и других явлений.

Проведенное в диссертационной работе исследование нерегулярных и короткопериодических вариаций в излучении среднеширотной верхней атмосферы Земли позволяет сформулировать следующие основные результаты:

Впервые в средних широтах получены мультиспектральные характеристики оптических вспышек, такие как длительности, частоты появления, суточное распределение, пространственные размеры и др.

•Оцененные светимости оптических вспышек для разных диапазонов оптического спектра лежат в интервале от 10"5 до 10"2 эрг/см2сек.

•Наиболее вероятные значения длительностей оптических вспышек для разных спектральных диапазонов лежат в интервале от 20 до 500 мс.

•Основная особенность в суточном распределении регистрации оптических вспышек связана с большей вероятностью их появления в первую половину ночи и наличие небольших максимумов около полуночи и в предрассветные часы.

•Приведены предполагаемые спектральные линии и полосы атмосферных составляющих, присутствие которых можно ожидать в спектрах оптических вспышек.

•Проведено сопоставление моментов регистрации оптических вспышек с данными каталога эксперимента BATSE обсерватории "Комптон" по регистрации гамма-всплесков за 1998 г. Из 21 выделенного за анализируемый период гамма-всплеска совпадений с моментами регистрации оптических вспышек не обнаружено.

•Получено подтверждение, что оптические вспышки представляют собой протяженные объекты с характерными угловыми размерами в десятки градусов.

При исследовании вторжения метеорного вещества в атмосферу Земли 16-18 ноября 2001 г выявлены волновые возмущения в атмосферных эмиссиях с характерными периодами в десятки минут и вертикальной фазовой скоростью распространения 50-80 м/с. Возмущения с подобными характеристиками также наблюдались в вариациях приземного давления и полного электронного содержания.

Получены характеристики отклика собственного свечения среднеширотной атмосферы на экстремальные геомагнитные бури.

•Во время рассматриваемых геомагнитных бурь наблюдалось максимальное превышение интенсивности эмиссии 557.7 нм над интенсивностью в невозмущенных условиях в 12 раз, для эмиссии 630 нм в 200 раз.

•Амплитуда колебаний эмиссий 557.7 и 630 нм во время геомагнитной бури возрастала практически во всем диапазоне рассматриваемых периодов (2-120 мин).

•В эмиссии Nz"1" (391.4 нм) отмечался отклик на геомагнитные возмущения, что может указывать на высыпание электронов авроральных энергий (смещение авроральных структур к средним широтам).

•Во время геомагнитной бури 6 апреля 2000 г по данным GPS и данным оптических измерений была зафиксирована уединенная волна с периодом приблизительно 1 час, возникшая в полярных широтах, с масштабом по долготе 5000 км как минимум и скоростью около 200 м/с

•Наблюдаемые возмущения эмиссий 557.7 и 630.0 нм связываются с распространением волновых возмущений, смещением ионосферно-магнитосферных структур и корпускулярными высыпаниями в средних широтах.

Во время стратосферного потепления в в январе-феврале 2008 г наблюдался рост амплитуд вариаций с периодами 10-12, 14-16, 27, 55, 80-120 и 160-180 минут в эмиссии 557.7 нм. В межсуточных вариациях эмиссии 557.7 нм проявляется волновое возмущение с периодом ~5-6 суток.

Проведен предварительный анализ вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм в период действия тропических циклонов в декабре 2003 г и сентябре 2007 г Для декабря 2003 г отмечается существенное (по сравнению с предыдущими днями) увеличение амплитуд вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм в диапазоне периодов 30-60 мин 20 и 21 декабря 2003 г, когда начал действовать тропический циклон в акватории Тихого океана. Для сентября 2007 г аналогичного заметного увеличения амплитуд вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм, связанного с проявлениями тропического циклогенеза, выделить не удалось.

Результаты проведенных исследований расширяют и существенно дополняют знания об оптических явлениях и связанных с ними физических процессов в атмосфере средних широт Азиатского региона.

В заключение автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю зав. лабораторией ИСЗФ СО РАН д.ф.-м.н. А.В. Михалеву, зав. лабораторией ИФА РАН д.ф.м.-н. А.И. Семенову, зав. отделом физики атмосферы, ионосферы и распространения радиоволн ИСЗФ СО РАН д.ф.-м.н. В.И. Куркину, с.н.с. ИСЗФ СО РАН к.ф.-м.н. И.В. Медведевой, соавторам по публикациям, всем сотрудникам и коллегам отдела физики атмосферы, ионосферы и распространения радиоволн за поддержку, внимание и помощь в проведении исследований, обсуждении результатов, и выполнении настоящей работы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Белецкий, Александр Борисович, Иркутск

1. Aarons, J., Lin, В. Development of high latitude phase Suctuations during the January 10, April 10-11 and May, 15, 1997 magnetic storms. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1999,61,309-327.

2. Afraimovich E.L., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. and Sol. Terr. Phys. 1998. V. 60. P. 1205-1223.

3. Afraimovich, E.L., Kosogorov, E.A., Lesyuta, O.S., Ushakov, 1.1., Yakovets, A.F. Geomagnetic control of the spectrum of traveling ionospheric disturbances based on data from a global GPS network. Annales Geophysicae. 2001, 19, 723-731.

4. Arlt Rainer, Luis Bellot Rubio, Peter Brown, and Marc Gyssens. Bulletin 15 of the International Leonid Watch: First Global Analysis of the 1999 Leonid Storm. WGN, // Journal of IMO 27:6, 1999 (December), pp. 286-295.

5. Baggaley W.J. Changes in the frequency distribution characteristics of ionosonde ES parameters during major meteor activity. //Austral. J.Phys., 1984, 37, N 5, 561 565.

6. Barat J., Blamont J.E., Petitdidier M., Sidi C., Teitelbaum H. Mise en evidence experimentale d'une structure ionomogene a petite echelle dans ia couche emissive de l'oxygene atomique a 5577 A. // Ann.geophys., 1972, 28, N1, 145-148.

7. Barbier D. Recherches sur la raie 6300 de la uluminescence atmospherique nocturne.- Ann. Geophys., 1959, v. 15, №2, p. 179-217.

8. Barbier D. The auroral activity at low latitudes //Ann. Geophys. 1958. V. 14. P. 334.

9. Barth C.A., Hildebrandt A.F. The 5577 A airglow emission mechanism. J. Geophys. Res., 1961, v.66,№3,p. 985-986.

10. Bates D.R. Forbidden oxygen and nitrogen lines in the nightglow.- Planet. Space Sci., 1978, v. 25, №10, p. 897-912.

11. Battaner E., Molina A. Turbopause internal gravity waves, 557.7 nm airglow and eddy diffusion coefficient. // J.Geophys.Res., 1980, v.85, N12, 6803-6810.

12. Bayer K.C., Jordan J.N. Seismic and acoustic wave from a meteor. // J.Acoust. Soc.Amer., 1967, v.41,No.6, 1580- 1588.

13. Broche P. Crochet M. De Maitre J.C. Gravity waves generated by the 30 June 1973 Solar eclipse in Africa // J. Atm. Terr, Phys. 1976. - v.38. №12. - p. 1361.

14. Buonsanto, M.J. Ionospheric storms a review // Space Science Reviews 1999, 88, 563-601.

15. Chapman S. Absorption and ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere of a rotating Earth. Proc. Phys. Soc. (London), 1931, 43, №26, p. 483-501.

16. Chapman W.N., Jelley J.V. A search for pulses of fluorescence produced by supernovae in the upper atmosphere // J. Phys. A: Gen. Phys. 1972. V. 5. N. 5. P. 773-780.

17. Chiu Y.T. Edgar B.C. Rice C.J. Sharp L.R. A correlation of thermospheric gravity waves with troposphenc lightning // Geoph. Res. Let. 1979. - v.6., №6. - p. 519,

18. Choi G.H., Monson I.K., Wickwar V.B., Rees D. Seasonal variations of temperature near the mesopause from Fabry-Perot interferometer observations of OH Meinel emissions // Adv. Space Res. 1998. Vol. 21, N 6. P. 843-846.

19. Cllimonas G. Hines C.O. Atmospheric gravity waves induced by a solar eclipse // J. Geoph. Res. 1970. - v.75, №4. - p. 875.

20. Danilov, A.D., Lastovicka, J. Effects of geomagnetic storms on the ionosphere and atmosphere. International Journal of Geomagnetism and Aeronomy. 2001, 2 (3), http://ijga.wdcb.ru/v02/gai99312/gai99312.htm.

21. Donn W.L. and Balachandran N.K. Meteor-generated infrasound. // Science, 1975, v. 189, No.4200, 395-396

22. Doolittle J. H. Photometrically detected precipitation bursts at the conjugate point of Siple Station. «Antarct. J. U. S,», 1980, 15, № 5,207—209

23. Ellyett C.D., Goldsbrough P.F. Relationship of meteors to sporadic E.l. A sorting of facts. // J.Geophys.Res., 1976, 81, N34, 6131-6134.

24. Ermilov S.Yu. and Mikhalev A.V. Optical manifestation of microbursts of electron fluxes // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1991. V. 53. N. 11/12. P. 1157-1160.

25. Francis H. Global propagation of atmospheric gravity waves //J. Atm. Terr. Phys. 1975. -v.37, №6/7. - p. 1011.

26. Geller M.A. A description of the University of Illinois meteor radar system and some first results.//J.Atm.Terr.Phys., 1977, v.39, No.l, 15-24.

27. Hernandez G. Reaction broadening of the line profiles of atomic sodium in the night airglow // Geophys. Res. Lett. 1975. Vol. 2, N 3. P. 103-105.

28. Hernandez G. The signature profiles of O(IS) in the airglow // Planet. Space sci. 1971. Vol. 19, N5. P. 467-476.

29. Hines C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights. // Canadian Journal Physics, 1960,v.38, No 11, p. 1441- 1481.

30. Носке, К. Schlegel К. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982-1995. Annales Geophysicae, 1996, 14, pp.917--940.

31. Hofmann-Wellenhof В., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. N.-Y.: Springer-Verlag, Wien, 1992,p.357.

32. Horwitz J.L., Brace L.H., Comfort R.H., Chappell C.R. Dual spacecraft measurements of plasma - ionosphere coupling //J. Geophys. Res. 1986. V. 91, N A10. P. 11203.

33. Hunsucker, R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere. A review. Review of Geophysics, 1982, 20, pp.293-315.

34. Ichinose T, Ogawa T. Internal gravity waves dectuced from the HF Doppler data during the April 19, 1958, Solar eclipse //J. Atm. Geoph, Res. 1976. -v.81,№13. -p. 2401.

35. Indira J. Association between stratospheric warmings and sudden Ionospheric Disturbances // COSPAR2006-A-01267.

36. Ishimoto M., Torr M.R., Richards P.G., Torr D.G. The role of energetic 0+ precipation in a mid-latitude aurora // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 5793.

37. Jmhof W.L., Voss H.D. , Mobilia J., Waif M., Jnan U.S., Carpenter D.L. Characteristcs of Short-Duration Electron Precipitation Bursts and Their Rerationship With VLF Wave Activity // J. Geophys. Res. A. 1989. V. 94. N. 8. P. 10079-10093.

38. Korobeynikova M.P. and Nasirov G.A. Influence of the internal gravity waves on the behaviour of nigtglow emission 557,7 nm. // Ann. Geophys., 1976, V.32, No.l, 39-41.

39. Krassovsky V.I., Shefov N.N. The intensities, Doppler and rotational temperatures of upper atmospheric emission and internal gravity waves //Ann.Geophys., 1976, V.32, N1, 43-46.

40. Maeda S., Handa S. Transmission of large-scale TIDs in the ionospheric F2-region // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 1980. V. 42. P. 853-859.

41. Martyn D F Cellular atmospheric waves in the ionosphere and troposphere // Proc. Roy, Soc. I.- 1950. A201, №1063. p.216.

42. Massey R. D., McCarthy M. P., Parks G. K. Search for lightning-induced electron precipitation with rocket-borne photometers // Geophys. Res. Lett. 1990. V. 17, № 12. C. 2217-2220

43. Medvedeva I.V., Beletsky A.B., Mikhalev A.V., Chernigovskaya M.A., Abushenko N.A., and Tashchilin S.A. Influence of stratospheric warming on 557.7 nm airglow variations Proc. SPIE. Vol. 6522, 65222D (Nov. 1, 2006) (6 pages)

44. Mikhalev A. V., Popov M. S., and Kazimirovsky E. S. The manifestation of seismic activity in 557.7 nm emission variations of the Earth's upper atmosphere. // Adv.Space Res.2001. Vol.27, No. 6-7, pp. 1105-1108.

45. Mikhalev A.V. Night behavior of the 630 nm emission in mid-latitude auroras during strong magnetic storms // Solar-Terrestrial Magnetic Activity and Space Environment. COSPAR Colloquia Series. 2002. Issue 14. P. 295-297.

46. Mikhalev A.V. Photometric observation of midlatitude auroras over South-East Siberia // Abs. 8th Scientific Assembly of IAGA with ICMA and STP Symposia. Uppsala. August 4-15. 1997. P. 161.

47. Miller R.E. Fastie W.F. Skylight intensity, polarization and airglow measurements during the total solar eclipse of 30 May 1965 // J. Atm. Terr. Phys. 1972. - v.34, №9. - p. 1541

48. Misawa K., Takeuchi I., Kato Y., Aoyama I. Apparent progression of intensity variations of the oxygen red line // J. Atmos. And Ter. Phys. 1984. V. 46. N. 1. P. 39^6.

49. Misawa K., Takeuchi T. Oscillations of intensity and temperature of nightglow emissions: OI. 557.7 nm and 630.0 nm lines, and OH (6-2) band. // J.Atmos.and Terr. Phys., 1981, 43, N2, 97100.

50. Miyoka Hiroshi, Hirasava Takeo, Yumoto Kiyhumi, Tanaka Yoshito Low latitude auroraleon Octobre 21, 1989.1. // Proc. Jap. Acad. B. 1990. V. 66. N 3. P. 47-51.

51. Murata H. Wave motions in the atmosphere and related ionospheric phenomena // Space Sc. Rev, 1974,-v.16. p. 461.

52. Nagpal O.P. The sources- of atmospheric gravity waves // Contemp. Phys. -1979. V.20. №6. P. 593.

53. Nemzek R. J„ Winckier J. R Observation and interpretation ol fast sub-visual light pulses from the night sky //Geophys. Res. Lett 1989. V. 16, № 9. p. 1015—1018

54. Pi X., Mannucci, A.J., Lindqwister, U.J., Но, C.M. Monitoring of global ionospheric irregularities using the Worldwide GPS network // Geophysical Research Letters. 1997, 24, 2283-2286.

55. Poxhunrov A.A. Gorbunov S.V. Upper arm о sphere composition measurements during the solar eclipse of 30.6.73 // Space Rec. 1976. - №16, - p. 351,

56. Rao M.P. Pressure wave recorder in India associated with two well-known meteors.// Indian J. Meteorol. And Geophys., 1965, v. 16, No.4, 617-622.

57. Rassoul H.K., Rochrbaugh R.P., Tinsley B.A. Low-latitude particle precipitation and associated local magnetic disturbance // J. Geophys. Res. A. 1992. V. 97. N 4. P. 4041-4052.

58. Rassoul H.K., Rohrbaugh R.P., Tinsley B.A., Slater D.W. Spectrometric and Photometric Observation of Low-Latitude Aurorae // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. A5. P. 7695-7709.

59. Rees M.H., Roble R.G. Observations and theory of the formation of stable auroral red arcs // Rev. Geophys. Space Phys. 1975. V. 13.1. P. 201.

60. Sahal Y., Bittencourt J.A., Takahasili H. et al. Multi-spectral optical observations of ionospheric F-region storm effects at low latitude // Planet. Space Sci. 1988. V. 36. № 4. P. 371381.

61. Sarkar S.K., De B.K. Ionospheric effect of Leonid meteor showers at 70 km. //Ann.Geophys., 1985, 3,N 1, 113-117.

62. Swenson G.R., Mendo S.B., Rairden R. Observations of airglow wave structure in off nadir and limb with AEPL images on ATLAS 1 // Abstr. AGU Falxmeet., San Francisco, Calif., Dec 7-11, 1992 // EOS .- 1992.- 73, №43, suppl.- p. 428

63. Takahashi H., Sahai Y., Gobby D. Observations of gravity waves from multispectral mesorperia nightglow emissions observed at 23° s // J. Atmos. And Terr. Phys.-1995.-57, №4.-P.395-405

64. Thompson P.D. Numerical weather analysis and prediction N.Y. Macmillan. -1961. -p. 52.

65. Tinsley В A. Energetic neutral atom precipitation during magnetice storm: Optical emission, ionization, and energy deposition at low and midle latitudes // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. P. 1855.

66. Tinsley В A., Rohrbaugh R.P., Rassoul H. et al. Spectral characteristics of two types of low latitude aurorae // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. № 6. P. 572-575.

67. Torr M.R., Torr D.G. Energetic oxygen in mid-latitude aurora // J. Geophys. Res. 1984. V. 89. P. 5547.

68. Vallance Jones A. Historical review of great aurora // Can. J. Phys., 1992. V. 70, P. 479-487.

69. Whalen J.A. Daytime F-layer trough observed on a macroscopic scale // J. Geophys. Res. 1987. V. 92. P. 2571-2576.

70. Wickersham A,F, The origin and propagation of acoustic-gravity waves ducted in the thermosphere //Australian J, Phys, 1968, - v.21, №5. - p. 671.

71. Wickwar V.B., Cogger L.L., Carlson H.C. The 6300A 0(1D) airglow and dissociative recombination.- Planet. Space Sci., 1974, v. 22, №1, p. 709-724.

72. Wiens R.H., Zhang S.P., Peterson R.N., Shepherd G.G. MORTI: A mesopause oxygen rotational temperature imager// Planet. Space Sci. 1991. V. 39. P. 1363-1375.

73. Williams P.J.S., Crowley G., Schlegel K. et al. The generation and propagation of atmospheric gravity waves observed during the Worldwide Atmospheric Gravity-wave Study (WAGS). // J. of Atmos. and Terr. Phys. 1988. V. 50. N 4/5. P. 323-338.

74. Wrenn G.L., Rodger A.S., Rishbeth H. Geomagnetic storm in the Antarctic F-region // J. Atmos. Terr. Phys. 1987. V. 49. № 9. P. 901-913.

75. Yeh K.C., Ma S.Y., Lin K.H., Conkright R.O. Global ionospheric effects of the October 1989 geomagnetic storm // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. A4. P. 6201-6218.

76. Zuo Xiao, Sai-guan Xiao, Yong-qiang Hao, Dong-he Zhang Morphological features of ionospheric response to typhoon // J. Geophys. Res., 2008. Vol. 112. No. A4. A04304.

77. Абраменко Ф.Н., Агапов E.C., Анисимов В.Ф., Галинский Н.Д., Прокофьева В.В., Синенок С.М. Телевизионная астрономия / Под ред. В.Б. Никонова. М.: Наука, 1984. 272 с.

78. Авакян С.В., Дробжев В.И., Краснов В.М., Кудряшев Г.С., Лазарев А.И., Николаев А.Г., Рязанова Л.Д., Севастьянов В.И., Яковец А.Ф. Волны и излучение верхней атмосферы. -Алма-Ата. : «Наука» КазССР, 1981. 168 с.

79. Авакян С.В.,Евлашин Л.С.,Коваленок В.В.,Лазарев А.И.,Титов В.Г. Наблюдения полярных сияний из космоса. Л.,Гидрометеоиздат,1991,230 с.

80. Аитова Г.А., Щеглов П.В. Наблюдение Hp эмиссии в направлении на М 31 при помощи спектрометра Фабри-Перо // Астрон. Циркуляр АН СССР. 1977. № 936. С. 5-7.

81. Алексеев В.Н., Губанов В. И., Иевенко И.В., Нащубович: Ю. А. Наблюдения короткопериодическцх всплесков излучения ночного неба. «Космичекс. исслед. поляр, ионосферы». Апатиты, 1987, 30—33

82. Алексеев В.Н., Иевенко И.Б. и др. Фотографические и фотометрические наблюдения среднеширотных красных дуг // Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т. 29, N. 5. С. 859.

83. Алексеев В.Н., Иевенко И.Б. Широтная динамика SAR-дуг и ее связь с геомагнитной активностью // Геомагнетизм pi аэрономия. 1991. Т. 31, N 5. С. 938.

84. Апнакулиев С.К., Афонин ВВ., Деминов М.Г., Карпачев А.Т. Эмпирическая формула для положения главного ионосферного провала в период магнитной бури // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. V. 37. № 3. Р. 183-187.

85. Ахмедов P.P., Куницын В.Е. Моделирование ионосферных возмущений, вызванных землетрясениями и взрывами // Геомагнетизм и аэрономия, 2004. Т. 44. № 1. С. 105-112.

86. Белецкий А.Б., Михалев А.В., Медведева И.В., Тащилин С.А., Абушенко Н.А. Предварительный анализ влияния стратосферных потеплений на поведение эмиссии 557.7 нм для региона Восточной Сибири // Известия ВУЗов "Физика". 2006. №3. Приложение. С.218-219.

87. Бронштейн В.А. Физика метеорных явлений. -М.:Наука,1981,416 с.

88. Bhat С. L., Sapru М. L., Kaul R. К. Evidence for a nonmagnetospheric origin of fast atmospheric pulsations. «J. Geophys. Res.», 1985, A 90, № 8, P. 7592—7598

89. Ветохин C.C., Гулаков И.Р., Перцев A.H., Резников И.В. Одноэлектронные фотоприемники. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1986. 161 с.

90. Горбачев Л.П., Взоров Н.Н., Левахина Л.В., А.Ю.Матрончик, К.С.Мозгов. Электромагнитные эффекты взаимодействия космических гамма-всплесков с атмосферой Земли // Космические исследования. 1994. Т. 32. Вып. 6. С. 172-183.

91. Гресс О.А., Гресс Т.И., Паньков JI.B., Ю.В.Парфенов, Ю.А.Семеней. Атмосферный черепковский телескоп Тунка: энергетический спектр космического излучения и вспышки излучения ночного неба // Астрофизика и физика микромира. Иркутск: ИГУ. 1998. С. 115-120.

92. Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор).// Изв.ВУЗов. Радиофизика. 1999. Том XLII. N 1, 3-25.

93. Дегтярев В.И., Михалев А.В. и Jiyao Xu Вариации свечения ночного неба в Восточной Сибири в период магнитной бури 31 марта-4 апреля 2001 г. // Оптика атмосферы и океана. 2003. Т. 16. N. 5-6. С. 552-556.

94. Дикий А.А. Атмосфера Земли как колебательная система // Физика атмосферы и океана. 1965. - т.1. №5. - с. 469.

95. Дикий А.А. Об акустических и гравитационных колебаниях в атмосфере // Известия АН СССР 1959. - №8.-с. 1186.

96. Ермилов С.Ю., Михалев А.В. Быстрые вариации в оптическом излучении неба средних широт // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука. 1989. Вып. 84. С. 119-125.

97. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.Н. Техника и практика спектроскопии. В серии «Физика и техника спектрального анализа». 2-е изд. М.: Наука, 1976. 392 с.

98. Игнатьев В.М. Необычные профили эмиссий 5577 А и 630 А в полярных сияниях // Астрон. Циркуляр АН СССР. 1977. №940. С. 2-4.

99. Игнатьев В.М., Югов В.А. Интерферометрия крупномасштабной динамики высокоширотной термосферы / Под ред. Н.Н. Шефова. Якутск: Якут. науч. центр СО РАН. 1995.209 с.

100. Иевенко И.Б. Динамика диффузного аврорального свечения и SAR-дуги в период суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 1993. Т. 33, № 5. С. 42-57.

101. Караджаев Ю.П., Коробейникова М.П. Спектральный анализ временных вариаций 557.7 нм и слоя ES. // Известия АН Тур. ССР, Серия физико.-техническая., химическая, и геологическая., 1981, N5, 113-115.

102. Колосова Т. Н.,Хрущинский А. А. Микровсплески в полярных сияниях «Магнитосферные возмущения и вторжения энергичн. частиц (Эксперим. САМБО)». Апатиты, 1980, 98—103

103. Коробцова JI.П. Характеристики вспышек оптического излучения по наблюдениям в Якутске // Неоднородности в ионосфере. Якутск. ЯФ СО АН СССР. 1981. С. 96-102.

104. Красовский В.И., Семенов. А.И., Соболев В.Г, Тихонов А.В. Вариации доплеровской температуры и интенсивности эмиссии 557, 7 нм при прохождении ВГВ. // Геомагнетизм и аэрономия. 1986, Том XXVI, N 6, 941-945.

105. Кузакова Л.П. Кратковременные вспышки интегрального излучения от полярных сияний // Геомагнетизм и аэрономия. 1972. Т. 12. № 3. С. 560-561.

106. Куницын В.Е., Сураев С.Н., Ахмедов P.P. Моделирование распространения акустико-гравитационных волн в атмосфере для различных поверхностных источников // Вестник Моск. ун-та. Серия 3. Физика. Астрономия, 2007. № 2. С.59-63.

107. Лебедева В.В. Техника оптической спектроскопии. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1986. 352 с.

108. Лебедева В.В. Техника оптической спектроскопии. М.: Изд-во МГУ, 1977. 384 с.

109. Лобзин ВВ., Павлов А.В. Связь интенсивности свечения субавроральных красных дуг с солнечной и геомагнитной активностью // Геомагнетизм и аэрономия. 1998. V. 38. № 4. Р. 49-61.

110. Медведева И.В., Белецкий А.Б., Михалев А.В., Черниговская М.А., Абушенко Н.А., Тащилин С.А. Влияние стратосферных потеплений на вариации эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм // Оптика атмосферы и океана. -2007. -Т.20, № 2. -С. 143-147.

111. Миберн Дж. Обнаружение и спектрометрия слабых источников света. М.: Мир, 1979. 304 с.

112. Михалев А, В. Белецкий А. Б. Телевизионные наблюдения оптических вспышек в излучении ночного неба средних широт // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца.- Иркутск: изд. СО РАН, 1998,- Вып. 109.- С. 131-135.

113. Михалев А.В, Белецкий А.Б, Костылева Н.В., Черниговская М.А. Среднеширотные сияния на юге Восточной Сибири во время больших геомагнитных бурь 29-31 октября и 20-21 ноября 2003 г. // Космические исследования. 2004. Т. 42. № 6 . С. 616-621

114. Михалев А.В. Заселение спектральных уровней нейтрального кислорода OI. 1S и 1D при микровсплесках электронных потоков. Препринт/ СибИЗМИР СО АН СССР, Иркутск, 1990, N 17. 14 с.

115. Михалев А.В. Медведева И.В. О поведении оптического излучения верхней атмосферы в линии 557.7 нм над Восточной Сибирью. // Физика окружающей среды. Сборник статей молодых ученых. Томск, 2002.- С.79-84.

116. Михалев А.В. Некоторые особенности наблюдений среднеширотных сияний и возмущений эмиссий верхней атмосферы во время магнитных бурь в регионе Восточной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. N10. С. 970-973.

117. Михалев А.В., Белецкий А.Б., Костылева Н.В., Черниговская М.А. Характеристики среднеширотных сияний во время больших геомагнитных бурь в текущем солнечном цикле // Оптика атмосферы и океана. 2005. Том 18. № 01-02. С. 155-159.

118. Мулярчик Т.М. Интерферометрическое измерение ширин эмиссий 6300 А 01. и 51985200 A [NI] в полярных сияниях // Докл. АН СССР. 1960а. Т. 130, №2. С. 303-306.

119. Мулярчик Т.М. Интерферометрическое измерения температуры верхней атмосферы по ширине некоторых эмиссионных линий // Изв. АН СССР. Сер. Геофиз. 19606. № 3. С. 449-458.

120. Надубович Ю. А. Быстрые пульсации фонового свечения ночной ионосферы по наблюдениям в Якутске. «Неоднородности в ионосфере». Якутск, 1981, 88 95

121. Надубович Ю.А. Вспышки эмиссий 6300 и 5577 А в полярных сияниях // Геомагнетизм и аэрономия. 1970. Т. 10. № 5. С. 926-929.

122. Никонов В.Б. Фотоэлектрическая астрофотометрия // Курс астрофизики и звездной астрономии. Т.1. Методы исследований и аппаратура / Под редакцией А.А. Михайлова. М.: Наука, 1973. с. 392-433.

123. Но С.М., Iijima В. A., Lindqwister X.P.et al. Ionospheric total electron content perturbations monitored by the GPS global network during two northern hemisphere winter storms // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 26409-26420.

124. Ольховатов А.Ю.О роли надтепловых электронов в образовании светящихся областей в окрестности космического тела. // Геомагнетизм и аэрономия., 1990, т.30, N1,161-163.

125. Покровская И.В., Шарков Е.А. Тропические циклоны и тропические возмущения Мирового океана: хронология и эволюция. Версия 3.1. (1983-2005 гг.) // М.: Полиграф сервис, 2006. 728 с.

126. Потапов Б.П. Зависимость между вариациями интенсивности и вращательной температуры гидроксильной эмиссии // Геомагнетизм и аэрономия. 1974. Т. 14, №6. С. 1056-1060.

127. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1991. 262 с.

128. Роч Ф., Гордон Дж. Свечение ночного неба. М.: Мир, 152 с. 1977.

129. Семенов А.И. Доплеровская температура и интенсивность эмиссии 6300 А // Геомагнетизм и аэрономия. 1975. Т. 15, № 5. С. 876-880.

130. Семенов А.И. Особенности процесса возбуждения зеленой эмиссии в ночной атмосфере // Полярные сияния и свечение ночного неба / ред. Я.И.Фельдштейн, Н.Н.Шефов. М.: ВИНИТИ. 1989. № 33. С. 74-80.

131. Семенов А.И., Шефов Н.Н. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 1. Интенсивность // Геомагнетизм и аэрономия. 1997 а. Т. 37. №2. С. 81-90.

132. Старков Г.В. Планетарная динамика аврорального свечения // Физика околоземного космического пространства. Т.1 Аппатиты: изд. Кольского научного центра РАН, 2000., 706 с.

133. Тарасов К.И. Спектральные приборы. 2-е изд. JL: Машиностроение, 1977. 368 с.

134. Тарасов К.И. Спектральные приборы. JL: Машиностроение, 1968. 368 с.

135. Трутце Ю.Л. Верхняя атмосфера во время геомагнитных возмущений // Полярные сияния и свечения ночного неба М.: Наука, 1973. № 20. С. 5-22.

136. Фельдштейн Я.И., Гальперин Ю.И. Структура авроральных вторжений в ночном секторе магнитосферы.// Космические исследования, 1996. Т34. №3, 227-247.

137. Фишкова JI.M. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. -Тбилиси: Мецниереба, 1983 271 с.

138. Фишкова Л.М., Квавадзе К.Д. Об эффекте метеорной активности в ночном излучении средней атмосферы. // Геомагнетизм и аэрономия., 1.987, т.27, N5, 858-860.

139. Фишкова Л.М., Марцваладзе Н.М., Шефов Н.Н. Закономерности вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм. // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. № 6. С. 107-111.

140. Хорошева О.В. Магнитосферные возмущения и связанная с ними динамика ионосферных электроструй, полярных сияний и плазмопаузы // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т. 27. N5. С. 804- 811.

141. Хорошева О.В. О связи авроральных дискретных форм полярных сияний и низкоширотных красных дуг // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. V. 27. № 5. Р. 804-811.

142. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы — индикатор ее структуры и динамики. Москва. ГЕОС. 2006. 740 с.

143. Щеглов П.В. Фотоэлектрическая интерферометрическая установка с эталоном Фабри-Перо // Астрон. Циркуляр АН СССР. 1967. № 411. С. 1-4.

144. Эклз М., Сим Э., Тритон К. Детекторы слабого излучения в астрономии. М.: Мир, 1986. 200 с.