Анализ связи Dst-индекса с параметрами гелиосферы во время развития CME- и CIR-бурь

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведен анализ особенностей среднестатистической зависимости Dst-индекса от параметров гелиосферы во время развития бурь, инициированных корональными выбросами массы на Солнце (CME-бури) и коротирующими областями взаимодействия (CIR-бури). Обнаружено, что динамика Dst-индекса и β-параметра (равного отношению теплового давления к магнитному) во время развития бурь, вызванных CME- и CIR-потоками, качественно подобна. В главную фазу CME- и CIR-бурь среднестатистическая величина параметра β < 1 и β > 1 соответственно, что отражает различную турбулентность плазмы в потоках солнечного ветра. Показано, что на интервале развития CME- и CIR-бурь траектория изменения Dst в зависимости от параметров гелиосферы на главной фазе бурь не совпадает с его траекторией на фазе восстановления, что является типичным признаком явления гистерезиса. Эффект гистерезиса между Dst-индексом и ключевыми параметрами солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (ММП) наблюдается во время развития обоих типов бурь, что свидетельствует о нелинейном характере связи между Dst и параметрами гелиосферы. Форма и размер гистерезисных петель изменяется в зависимости от анализируемых параметров. Петли гистерезиса для CIR-бурь по площади меньше гистерезисных петель для CME-бурь. Установлено, что в период, предшествующий возникновению CME- и CIR-бурь, потоки солнечного ветра имеют замкнутую конфигурацию вектора напряженности B ММП в плоскости эклиптики с различным направлением вращения.

Об авторах

Н. А. Куражковская

Геофизическая обсерватория “Борок” – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО “Борок” ИФЗ РАН), пос. Борок (Ярославская обл.), Россия

Автор, ответственный за переписку.
Email: knady@borok.yar.ru

Б. И. Клайн

Геофизическая обсерватория “Борок” – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО “Борок” ИФЗ РАН), пос. Борок (Ярославская обл.), Россия

Email: klain@borok.yar.ru

О. Д. Зотов

Геофизическая обсерватория “Борок” – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО “Борок” ИФЗ РАН), пос. Борок (Ярославская обл.), Россия

Email: ozotov@inbox.ru

А. Ю. Куражковский

Геофизическая обсерватория “Борок” – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ГО “Борок” ИФЗ РАН), пос. Борок (Ярославская обл.), Россия

Email: ksasha@borok.yar.ru

Список литературы

  1. Данилова О.А., Птицына Н.Г., Сдобнов В.E. Явления гистерезиса в отклике геомагнитной активности и параметров космических лучей на вариации межпланетной среды во время магнитной бури // Солнечно-земная физика. Т. 10. № 3. 2024. С. 70–78. https://doi.org/10.12737/szf-103202408
  2. Дремухина Л.А., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. Динамика межпланетных параметров и геомагнитных индексов в периоды магнитных бурь, инициированных разными типами солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59. № 6. С. 683–695. https://doi.org/10.1134/S0016794019060063
  3. Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю. Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976‒2000 гг. // Космические исследования. Т. 47. № 2. С. 99–113. 2009.
  4. Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Николаева Н.С., Ермолаев М.Ю. Статистическое исследование влияния межпланетных условий на геомагнитные бури // Космические исследования. Т. 48. № 6. С. 499‒515. 2010.
  5. Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Николаева Н.С., Ермолаев М.Ю. Статистическое исследование влияния межпланетных условий на геомагнитные бури. 2. Вариации параметров // Космические исследования. Т. 49. № 1. С. 24–37. 2011.
  6. Клайн Б.И., Зотов О.Д., Куражковская Н.А. Влияние конфигурации межпланетного магнитного поля (ММП) на развитие магнитных бурь. Семнадцатая ежегодная конференция “Физика плазмы в солнечной системе”. Сборник тезисов. ИКИ РАН, Москва, 7–11 февраля 2022 г. С. 146. 2022.
  7. Козырева О.В., Клейменова Н.Г. Вариации ULF-индекса дневных геомагнитных пульсаций во время рекуррентных магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 50. № 6. С. 799–809. 2010.
  8. Куражковская Н.А., Зотов О.Д., Клайн Б.И. Связь развития геомагнитных бурь с параметром β солнечного ветра // Солнечно-земная физика. Т. 7. № 4. С. 25–34. 2021. https://doi.org/10.12737/szf-74202104
  9. Куражковская Н.А., Куражковский А.Ю. Эффект гистерезиса между индексами геомагнитной активности (Ap, Dst) и параметрами межпланетной среды в 21–24 циклах солнечной активности // Солнечно-земная физика. Т. 9. № 3. С. 73–82. 2023. https://doi.org/10.12737/szf-93202308
  10. Куражковская Н.А., Клайн Б.И., Зотов О.Д., Куражковский А.Ю. Гистерезисные циклы и инвариантность формы Dst-индекса во время развития геомагнитных бурь // Солнечно-земная физика. Т. 11. № 2. С. 45–55. 2025. https://doi.org/10.12737/szf-112202504
  11. Обридко В.Н., Канониди Х.Д., Митрофанова Т.А., Шельтинг Б.Д. Солнечная активность и геомагнитные возмущения // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 53. № 2. С. 157–166. 2013. https://doi.org/10.7868/S0016794013010148
  12. Чернышов А.А., Карельский К.В., Петросян А.С. Подсеточное моделирование для исследования сжимаемой магнитогидродинамической турбулентности космической плазмы // УФН. Т. 184. № 5. C. 457‒492. 2014. https://doi.org/10.3367/UFNr.0184.201405a.0457
  13. Borovsky J.E., Funsten H.O. Role of solar wind turbulence in the coupling of the solar wind to the Earth’s magnetosphere // J. Geophys. Res. V. 108(A6). 1246‒1258. 2003. https://doi.org/10.1029/2002JA009601
  14. Borovsky J.E., Denton M.H. Differences between CME-driven storms and CIR-driven storms // J. Geophys. Res. V. 111. A07S08. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JA011447
  15. Burlaga L.F., Sittier E.C., Mariani F., Schwenn R. Magnetic loops behind an interplanetary shock: Voyager, Helios and IMP-8 observations // J. Geophys. Res. V. 86. Issue A8. P. 6673–6684. 1981. https://doi.org/10.1029/JA086iA08p06673
  16. Burlaga L.F., Behannon K.W., Klein L.W. Compound streams, magnetic clouds, and major geomagnetic storms // J. Geophys. Res. V. 92. Issue A6. P. 5725–5734. 1987. https://doi.org/10.1029/JA092iA06p05725
  17. Georgieva K., Kirov B., Atanassov D., Boneva A. Impact of magnetic clouds on the middle atmosphere and geomagnetic disturbances // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. V. 67 (1). P. 163–176. 2005. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2004.07.025
  18. Gonzalez W.D., Echer E., Clua-Gonzalez A.L., Tsurutani B.T. Interplanetary origin of intense geomagnetic storms (Dst < ‒100 nT) during solar cycle 23 // Geophys. Res. Lett. V. 34. L06101. 2007. https://doi.org/10.1029/2006GL028879
  19. Guo J., Feng X., Zhang J., Zuo P., Xiang C. Statistical properties and geoefficiency of interplanetary coronal mass ejections and their heaths during intense geomagnetic storms // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. A09107. https://doi.org/10.1029/2009JA015140
  20. Gupta V., Badruddin B. Interplanetary structures and solar wind behaviour during major geomagnetic perturbations // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. V. 71. P. 885–896. 2009. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.02.004
  21. Potapov A.S. ULF wave activity in high-speed streams of the solar wind: Impact on the magnetosphere // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 118. P. 6465–6477. 2013. https://doi.org/10.1002/2013JA019119
  22. Richardson I.G., Cane H.V. Solar wind drivers of geomagnetic storms during more than four solar cycles // J. Space Weather Space Clim. V. 2. A01. 2012. https://doi.org/10.1051/swsc/2012001
  23. Simms L.E., Pilipenko V.A., Engebretson M.J. Determining the key drivers of magnetospheric Pc5 wave power // J. Geophys. Res. V. 115. A10241. 2010. https://doi.org/10.1029/2009JA015025
  24. Sun X., Zhima Z., Duan S., Hu Y., Lu C., Ran Z. Statistical Analysis of the Correlation between Geomagnetic Storm Intensity and Solar Wind Parameters from 1996 to 2023 // Remote Sens. V. 16. 2952. 2024. https://doi.org/10.3390/rs16162952
  25. Taylor J.R., Lester M., Yeoman T.K. A superposed epoch analysis of geomagnetic storms // Ann. Geophys. V. 12. Iss. 7. P. 612–624. 1994. https://doi.org/10.1007/s00585-994-0612-4
  26. Tsurutani B.T., Gonzalez W.D., Gonzalez A.L.C., Guarnieri F.L., Gopalswamy N., Grande M., Kamide Y., Kasahara Y., Lu G., Mann I., McPherron R., Soraas F., Vasyliunas V. Corotating solar wind streams and recurrent geomagnetic activity: A review // J. Geophys. Res. V. 111. A07S01. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JA011273
  27. Turner N.E., Cramer W.D., Earles S.K., Emery B.A. Geoefficiency and energy partitioning in CIR-driven and CME-driven storms // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. V. 71. P. 1023–1031. 2009. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.02.005
  28. Wang X., Tu C.-Y., He J.-S., Wang L.-H. Ion-scale spectral break in the normal plasma beta range in the solar wind turbulence // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 123. P. 68–75. 2018. https://doi.org/10.1002/2017JA024813
  29. Yermolaev Yu.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Specific interplanetary conditions for CIR-, Sheath-, and ICME-induced geomagnetic storms obtained by double superposed epoch analysis // Ann. Geophys., V. 28. P. 2177–2186. 2010. https://doi.org/10.5194/angeo-28-2177-2010
  30. Yermolaev Yu.I., Lodkina I.G., Nikolaeva N.S., Yermolaev M.Yu. Dynamics of large-scale solar wind streams obtained by the double superposed epoch analysis // J. Geophys. Res. Space Physics. V. 120. P. 7094–7106. 2015. https://doi.org/10.1002/2015JA021274
  31. Zotov O., Klain B., Kurazhkovskaya N., Kurazhkovskii A. Hysteresis cycles and invariance of the Dst index form during geomagnetic storm development. 15th International Conference and School Problems of Geocosmos. Abstracts. St. Peterburg, Russia, April 22‒26, 2024.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).