Том 65, № 6 (2025)

Исследованы потоки ультрафиолетового излучения в линии MgII 280 нм и в линии Лайман-альфа (121.6 нм), а также относительное число солнечных пятен и поток радиоизлучения F10.7. Получено, что относительные различия в амплитудах индексов активности существенно изменяются от минимума к максимуму цикла при переходе от 22-го и 23-го к 24-му циклу. В 24-м цикле солнечной активности проведено исследование коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. Временной ряд суточных значений потоков излучения вне вспышек в таком диапазоне сформирован нами из архива суточных наблюдений SDO/EVE за 2010–2018 гг. Проанализированы потоки в линиях нейтрального He I (58.4 нм, 53.7 нм) и ионизированного гелия He II (30.4 нм, 25.6 нм) для 24-го цикла активности. Оценено изменение интенсивности этих линий с солнечной активностью от минимума до максимума 24-го цикла. Исследования двойных пиков в максимумах солнечной активности, начатые с работы Гневышева [Gnevyshev, 1967], расширены для изучения этих явлений в фотосфере, хромосфере и короне.

Представлены результаты исследования динамики потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса Земли во время длительного периода пониженной геомагнитной активности 07–24 января 2018 г. В течение трех последовательных периодов 07–13, 14–18 и 19–24 января наблюдался приход высокоскоростных потоков солнечного ветра, которые вызвали незначительные геомагнитные возмущения, амплитудой около 20 нТл. Проведен сравнительный анализ вариаций параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля и отклика магнитосферы на внешнее воздействие. Работа основана на экспериментальных данных о потоках релятивистских электронов, полученных с геостационарного спутника GOES-15 и космического аппарата Van Allen Probes A, орбита которого проходила через сердцевину внешнего радиационного пояса вблизи экваториальной плоскости. Показано, что вариации магнитного поля, связанные с внешним воздействием на магнитосферу (импульсы давления) и с собственной динамикой магнитосферы (суббуревые активации), управляют динамикой потоков электронов внешнего радиационного пояса.

Внезапное возрастание потоков квазизахваченных энергичных электронов в запрещенной зоне известно как явление forbidden energetic electrons. Энергии электронов, характерные для интенсивных потоков, составляют десятки и сотни кэВ. Поток электронов в запрещенной зоне превышает фоновые значения ~10³ (см² с ср)^–1 на несколько порядков и во время мощных бурь может достигать 10⁷ (см² с ср)^–1. Механизм, который приводит к возрастаниям потоков квазизахваченных электронов, до сих пор до конца не ясен. Вероятность наблюдения возрастаний неоднозначно зависит от уровня геомагнитной активности. Однако во время экстремально мощных магнитных бурь с |Dst| ≥ 400 нТл это явление наблюдается всегда. В данной работе мы проверяем гипотезу о быстром переносе частиц к Земле, связанном с электрическим дрейфом. Для анализа были выбраны события во время пяти супербурь в период с 2000 по 2025 гг. (31 марта 2001, 29—31 октября 2003, 20 ноября 2003, 7—10 ноября 2004 и 10—13 мая 2024). Анализ параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля во время супербурь позволил определить наиболее вероятные внешние драйверы запуска механизма инжекции квазизахваченных электронов с энергиями 30—300 кэВ. Драйверами внезапных возрастаний потоков квазизахваченных электронов могут служить резкие скачки (положительные и/или отрицательные) полного давления плазмы, а также неоднородные магнитные структуры с резкими границами (повороты или вращения поля, МГД–разрывы). Интервалы почти радиального поля также могут рассматриваться как подходящие условия для этих событий. Получены оценки времени электрического дрейфа и напряженности электрического поля, которые необходимы для быстрого транспорта частиц в зону квазизахвата.

Рассмотрено влияние ветра в ионосфере на характеристики внутренних гравитационных волн. Показано, что взаимодействие ветра в ионосфере с геомагнитным полем приводит к появлению силы Ампера, вертикальный градиент которой модифицирует свойства волн. Получены уравнения внутренних гравитационных волн в движущейся ионосфере. Проанализированы дисперсионные характеристики волн. Рассмотрена генерация волн линейным и точечным источниками и их распространение в подвижной ионосфере. Найдены коэффициенты трансформации и отражения атмосферных внутренних гравитационных волн от границы движущейся ионосферы. Показано, что ветер в ионосфере приводит к экспоненциальному росту амплитуды волн в направлении, преимущественно нормальному к направлению ветра. Проанализированы зависимости характеристик внутренних гравитационных волн от параметров ионосферы и ветра в ней. Результаты теории применены для интерпретации наблюдаемых свойств среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений.

На примере тропических циклонов рассмотрены случаи влияния крупных атмосферных вихрей на стратосферу, верхнюю атмосферу и ионосферу. Для стратосферных высот озонового слоя это влияние выражено в вариациях концентрации озона и его общего содержания, в верхней атмосфере и ионосфере это выражается в возмущениях электронной концентрации. Для анализа таких возмущений в верхней атмосфере использованы данные региональной сети станций СДВ-радиопросвечивания. Исследования ионосферы также проведены с использованием наблюдений на спутниках группировки Swarm. Экспериментальные данные позволяют установить, что возможным механизмом передачи возмущений в атмосфере является волновой. Проведены теоретические оценки частот генерации волн циклонами по метеоданным. Часть спектра внутренних гравитационных волн, генерируемых циклоном, достигают стратосферы и ионосферы и способны вызывать не только вариации общего содержания озона в стратосфере, но и вариации фазы и амплитуды СДВ-сигнала на высотах нижней ионосферы, а также непосредственно вариации плотности плазмы в верхней ионосфере. Структура выделенных откликов показывает возможность взаимодействия внутренних волн от разных источников.

В окрестностях геомагнитных обсерваторий особенно важна полная информация о пространственно-временной изменчивости магнитного поля Земли. Знание распределения источников аномалий в земной коре, связанных с горными породами и другими геологическими структурами, позволяет сформировать более точное представление о происхождении района и пространственно-временных особенностях магнитного поля. Магнитные свойства геологического разреза важны и для оценки вклада геомагнитно-индуцированных токов при сильных геомагнитных возмущениях. Регистрация временных изменений полных значений компонент вектора магнитной индукции T обеспечивается самой обсерваторией. Далее встает вопрос о том, какая часть вектора магнитной индукции T обусловлена нормальным МПЗ T₀ а какая – его аномальной составляющей T_a. С целью выяснения оптимального подхода к расчету компонент аномального магнитного поля выполнен обзор методов восстановления его пространственной структуры, применяемых в разведочной магнитометрии. Отмечается, что поставленную задачу следует решать на основе алгоритмов моделирования эквивалентного распределения магнитных источников аномального поля. Привлечение многоуровневых магнитных съемок позволяет получить более корректную модель магнитного поля, чем по данным одноуровневых наземных или аэромагнитных съемок.

На основе расширенной сети данных мировых магнитных обсерваторий проведен комплексный анализ вековых геомагнитных вариаций, наблюдаемых в течение 100-летнего периода, с целью определения роли джерков в формировании вековых вариаций, относящихся к высокочастотному диапазону спектра вариаций главного магнитного поля Земли. Выявлены джерки – резкие изменения направления линейного тренда, характерного для временных серий значений вековых вариаций магнитного поля, генерированного в жидком ядре Земли на протяжении десятилетий. Выявлены эпохи глобальных джерков, проявляющихся в масштабе всей поверхности Земли с интервалом около десяти лет, и построены их сферические гармонические модели. Анализ морфологии поля глобальных джерков подтвердил представление о том, что их источником являются процессы, происходящие в жидком ядре Земли. Спектральный анализ серий вековых вариаций, выполненный методом разложения в ряд Фурье, позволил выявить основные периоды, составляющие спектр вековых вариаций с T < 10² лет. Учет явлений джерков показал, что все выявленные периоды вековых вариаций могут быть интерпретированы в рамках концепции геомагнитных джерков, стохастичных по вариабельности проявления как в региональном, так и во временном аспектах. На основе анализа результатов проведенных комплексных исследований выдвигается гипотеза о том, что динамика главного магнитного поля Земли, в пределах столетних интервалов, формируется за счет пространственно-временной суперпозиции глобальных джерков, вызванных резкой перестройкой системы течений на поверхности жидкого ядра Земли.