О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации

The examples of the time-frequency structure of geomagnetic pulsations are given. It is shown that in some cases the pulsations of different types may have one thing in common — a discrete structure of the dynamic spectrum. The discreteness is manifested in the alternation of «permitted» and «forbid...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Геофизический журнал
Дата:	2014
Автори:	Довбня, Б.В., Потапов, А.С., Гульельми, А.В., Рахматулин, Р.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2014
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101173
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации / Б.В. Довбня, А.С. Потапов, А.В. Гульельми, Р.А. Рахматулин // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 6. — С. 143-152. — Бібліогр.: 35 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859866994101190656
author	Довбня, Б.В. Потапов, А.С. Гульельми, А.В. Рахматулин, Р.А.
author_facet	Довбня, Б.В. Потапов, А.С. Гульельми, А.В. Рахматулин, Р.А.
citation_txt	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации / Б.В. Довбня, А.С. Потапов, А.В. Гульельми, Р.А. Рахматулин // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 6. — С. 143-152. — Бібліогр.: 35 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Геофизический журнал
description	The examples of the time-frequency structure of geomagnetic pulsations are given. It is shown that in some cases the pulsations of different types may have one thing in common — a discrete structure of the dynamic spectrum. The discreteness is manifested in the alternation of «permitted» and «forbidden» frequencies. Such a structure is analogous to a periodic ripple structure of spectral bands formed by MHD cavities in the magnetosphere-ionosphere plasma. Appearance of discrete spectrum of pulsations is attributed to resonator filtering properties acting on hydromagnetic waves as they pass through the resonant cavity. It is assumed that in some cases the discreteness can provide useful information about the propagation channels of signals of lithospheric or magnetospheric origin. Наведено приклади частотно-часової структури геомагнітних пульсацій. Показано, що пульсації різних типів можуть мати одну загальну особливість - дискретну структуру динамічного спектра. Дискретність проявляється у чергуванні "дозволених" і "заборонених" частот. Подібна структура пульсацій аналогічна періодичній структурі спектральних смуг, утвореній МГД-резонаторами у магнітосферно-іоносферній плазмі. Поява дискретності у спектрі пульсацій пояснюється впливом фільтрувальних властивостей резонаторів на гідро- магнітні хвилі під час їх проходження через резонансну порожнину. Передбачається, що в деяких випадках дискретність може дати корисну інформацію про канали поширення сигналів літосферного або магнітосферного походження.
first_indexed	2025-12-07T15:49:25Z
format	Article
fulltext	О ВОЗДЕЙСТВИИ МГД-РЕЗОНАТОРОВ НА ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 143 Введение. Неравномерность пространст- венного распределения космической плазмы создает благоприятные условия для существо- вания в околоземном пространстве структур- ных образований, играющих роль резонаторов для низкочастотных гидромагнитных волн. В 1980-е годы был теоретически предсказан, а затем и экспериментально обнаружен ионо- сферный альвеновский резонатор (ИАР) [По- ляков, Рапопорт, 1981; Беляев и др., 1987]. Его открытие — одно из замечательных достиже- ний в физике ультранизкочастотных электро- магнитных волн. Естественное дополнение к ионосферно- му резонатору — физически связанный с ним надионосферный альвеновский резонатор (НИАР), проявляющийся на дискретных крат- ных частотах выше 0,15—0,3 Гц [Довбня и др., 2013а,б]. Его существование гармонически за- полняет остававшийся свободным диапазон ча- стот ниже основного резонанса ИАР. НИАР располагается вдоль магнитной силовой труб- ки над парой магнитосопряженных ИАР, его торцами служат верхние стенки ионосферных резонаторов Северного и Южного полушарий. Теоретическому и экспериментальному ис- следованию ИАР посвящена обширная лите- ратура (см., например: [Остапенко, Поляков 1990; Lysak, 1991; Беляев и др., 1997; Belyaev еt al., 1999; Demekhov еt al., 2000; Pokhotelov et al., 2001; Bösinger et al., 2002; Yahnin et al., УДК 550.385.37+550.383 О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации © Б. В. Довбня1, А. С. Потапов2, А. В. Гульельми3, Р. А. Рахматулин2, 2014 1Геофизическая обсерватория Борок ИФЗ РАН, п. Борок Ярославской обл., Россия 2Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия 3Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия Поступила 14 апреля 2014 г. Представлено членом редколлегии В. Н. Шуманом. Наведено приклади частотно-часової структури геомагнітних пульсацій. Показано, що пульсації різних типів можуть мати одну загальну особливість — дискретну структуру ди- намічного спектра. Дискретність проявляється у чергуванні «дозволених» і «заборонених» частот. Подібна структура пульсацій аналогічна періодичній структурі спектральних смуг, утвореній МГД-резонаторами у магнітосферно-іоносферній плазмі. Поява дискретності у спектрі пульсацій пояснюється впливом фільтрувальних властивостей резонаторів на гідро- магнітні хвилі під час їх проходження через резонансну порожнину. Передбачається, що в деяких випадках дискретність може дати корисну інформацію про канали поширення сиг- налів літосферного або магнітосферного походження. Ключові слова: резонатори, геомагнітні пульсації, дискретна структура спектра. 2003; Molchanov et al., 2004; Семенова и др., 2008; Semenova, Yahnin, 2008; Ермакова, 2009]). Подробный морфологический анализ ИАР на средних широтах проведен в работе [Полюш- кина и др., 2014]. Обнаружено, что на режим излучения ИАР влияют различные импульсные процессы: суббури, всплески иррегулярных пульсаций, а также сейсмические процессы [Guglielmi et al., 2006; Parent, 2010; Потапов и др., 2008; Dovbnya et al., 2010; Довбня и др., 2012]. В то же время практически отсутствуют работы по воздействию собственно резона- торов на широкий класс геомагнитных пуль- саций — гидромагнитных волн, непрерывно падающих на поверхность Земли из космиче- ского пространства. В настоящей статье приведены наблюда- тельные факты, свидетельствующие о влия- нии ионосферного и надионосферного резо- наторов на динамические спектры пульсаций разных типов, и обсуждены полученные ре- зультаты. Исходный материал и методы анализа. Мы изучали геомагнитные пульсации по данным Геофизической обсерватории Борок (58,0° N, 38,2° E) и Саянской солнечной обсерватории Монды (51,6° N, 100,9° E). Для анализа от- дельных событий были использованы также имеющиеся в архиве обсерватории Борок за- писи станции «Колледж» (64,9° N, 147,9° W). Исходный материал для анализа — записи на Б. В. ДОВБНЯ, А. С. ПОТАПОВ, А. В. ГУЛЬЕЛЬМИ, Р. А. РАХМАТУЛИН 144 Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 магнитную ленту УНЧ-вариаций электромаг- нитного поля Земли в диапазоне частот от 0 до 10 Гц. Обработка геомагнитных данных велась с применением методов компьютерного анали- за. Текущий фрагмент магнитофонной записи выводился на диаграмму (сонограмму) в коор- динатах частота—время. Получали мгновен- ный сонографический «снимок» переменного электромагнитного поля, на котором в коорди- натах частота—время отражалась информация о сигналах в анализируемом интервале. Наблюдения. Геомагнитные пульсации — это естественные вариации электромагнитного поля Земли, наблюдаемые на земной поверх- ности в диапазоне от миллигерц до несколь- ких герц. По морфологическим признакам они подразделяются на регулярные и иррегуляр- ные колебания [Троицкая, Гульельми,1969]. В зависимости от типа пульсации возбужда- ются либо в магнитосфере, либо в ионосфере и имеют чаще всего широкий непрерывный спектр. Наличие резонаторов на трассе их рас- пространения должно приводить к модифика- ции динамического спектра пульсаций. Ниже изложены результаты такой модификации на конкретных примерах. 1. Колебания типа Pi1B относятся к классу иррегулярных и наблюдаются в виде импульс- ных всплесков длительностью от 2 до 5 мин. Они возбуждаются и распространяются в ионосфере при высыпании заряженных ча- стиц радиационного пояса Земли. При наблю- дении на земной поверхности динамический спектр Pi1B имеет широкополосный шумовой характер (рис. 1, а). Однако можно наблюдать и отчетливо выраженную дискретную структу- ру, которая проявляется в чередовании темных и светлых участков в спектре колебаний Pi1B (рис. 1, б). Подобное чередование отмечается и в гармоничной структуре шумового излучения, типичной для ИАР. 2. Пульсации типа Ipdp также относятся к классу иррегулярных. Область их генерации расположена в магнитосфере. Динамический спектр имеет вид шумовой полосы с воз- растающей средней частотой (рис. 2, а). На рис. 2, б видны также пульсации с нарастаю- щей частотой, но здесь уже явно имеет место модуляция интенсивности спектра колебаний с уярчениями на выделенных частотах (на со- нограмме — светлые вертикальные черточ- ки). Интервал между ними равен примерно Рис. 1. Пример появления дискретной структуры в спектре широкополосного всплеска иррегулярных колебаний Pi1B. Обсерватория Борок. Рис. 2. Появление дискретной структуры в спектре Ipdp. Обсерватория Борок. О ВОЗДЕЙСТВИИ МГД-РЕЗОНАТОРОВ НА ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 145 0,3 Гц, что также соответствует спектру ИАР на широте обсерватории Борок [Довбня и др., 2013а,б]. 3. На рис. 3 показаны динамические спек- тры пульсаций, наблюдающихся в виде от- дельных сигналов падающих или растущих тонов. На рис. 3, а сигнал падающей частоты имеет непрерывную структуру, на рис. 3, б, в сигналы соответственно нарастающей и па- дающей частот имеют дискретную по частоте структуру, разбиваясь на отдельные элементы с интервалом между ними Δf ~0,2 Гц. Можно предположить, что здесь наблюдается влияние надионосферного резонатора, собственные частоты которого на широте обсерватории Борок близки к 0,2 Гц [Довбня и др., 2013а,б]. Его воздействие на сигналы приводит к по- явлению некоторых «запретных» частотных полос, распространение волн на которых не- возможно. 4. На рис. 4 показано проявление резо- наторов в колебаниях Pc1 («жемчужины»). Пульсации этого типа относятся к классу регулярных. Они возбуждаются в магнитос- фере и на пути к Земле проходят через две резонансные полости (если они в это время существуют, что не всегда обязательно). На рис. 4, а (слева) наблюдаем одновременно пе- риодические полосовые структуры двух ре- зонаторов: ИАР и НИАР. Структура послед- него видна в диапазоне частот ниже основ- ного резонанса ИАР. Здесь же наблюдаются и три серии жемчужин, две из которых рас- положены на резонансной полосе ИАР, одна, отмеченная вертикальными черточками, — в диапазоне НИАР. Для нашего рассмотре- ния интерес представляет именно эта серия, на рис. 4, а (справа) она показана в другом частотно-временном разрешении. Данный пример может служить наглядной иллюстра- цией воздействия резонаторов на геомагнит- ные пульсации. В спектре Рс1 выделяются от- дельные полосы, которые с незначительными отклонениями совпадают с мелкомасштабной структурой НИАР. Многополосная структура Рс1 отмечалась и ранее, но природа ее остает- ся невыясненной. Одно из объяснений этому явлению заключается в том, что существует несколько источников, каждый из которых ответствен за генерацию излучения в одной полосе частот [Baransky et al., 1981]. В рабо- те [Feygin et al., 1994] авторы полагают, что источник — один, а отдельные полосы обу- словлены резонансными свойствами коэф- фициента отражения ионосферы вследствие существования ИАР. Наблюдение отдельных полос в диапазоне ниже основного резонанса ИАР (рис. 4, а) позволяет предположить влия- ние НИАР. На рис. 4, б показан еще один пример пуль- саций в частотно-временном представлении. Серия жемчужин на верхней панели представ- ляет собой последовательность дискретных элементов растущей частоты с плавно нарас- тающей амплитудой в начале серии и так же плавно затухающей в конце. Пульсации на- блюдались в утренние часы, когда вероятность появления ИАР невелика. На средней панели видна серия, которая наблюдалась в часы более вероятного появления ИАР. На нижней пане- ли приведен фрагмент резонансной структуры шумового излучения, отражающего свойства ИАР, а также серия Рс1, показанная на сред- ней панели, но в другом частотно-временном разрешении. Вся серия оказывается вытянутой вдоль резонансной полосы ИАР. (О подобном поведении серий пульсаций Рс1 сообщалось нами ранее в работах [Dovbnya et al., 2012a,b].) На средней панели (рис. 4, б) заметно тонкое ча- стотное расщепление серии Рс1. Периоды по- вторения элементов серии в нижней и верхней полосках одинаковы. Подобный эффект, воз- Рис. 3. Примеры появления дискретной структуры в сигналах падающего и растущего тонов. Обсерватория Борок. Б. В. ДОВБНЯ, А. С. ПОТАПОВ, А. В. ГУЛЬЕЛЬМИ, Р. А. РАХМАТУЛИН 146 Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 можно, связан с проявлением мелкомасштаб- ной структуры НИАР на высших гармониках (рис. 5), которая и привела к частотному рас- щеплению широкополосной серии жемчужин. Таким образом, на рис. 4, б показан результат последовательного воздействия двух резонато- ров на спектр пульсаций. Прохождение через НИАР приводит к тонкому расщеплению спек- тра, соответствующего резонансной структуре резонатора, последующее влияние НИАР про- является уже в захвате трансформированной серии Рс1 на резонансную полосу ИАР. 5. На рис. 6 даны примеры электромагнит- ных импульсов, наблюдаемых на земной по- Рис. 4. Пример серий жемчужин: а — обсерватория Монды; б — обсерватория Борок: верхняя панель — геомагнитные пульсации типа Рс1 (жемчужины), наблюдавшиеся в утренние часы местного времени (LT=UT+3); средняя и нижняя панели — пульсации, наблюдавшиеся в вечернее время; заметна дискретизация по частоте, на нижней панели видны наклонные полосы, характерные для ионосферных альвеновских резонансов. О ВОЗДЕЙСТВИИ МГД-РЕЗОНАТОРОВ НА ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 147 верхности в моменты внезапного начала маг- нитных бурь (SSC). В обоих случаях динамиче- ский спектр импульса имеет явно выраженный дискретный характер. Интересно отметить, что на рис. 6, а, б масштаб амплитудно-частотной модуляции разный. Мы связываем такое раз- личие с влиянием двух разных резонаторов — ИАР (рис. 6, а) и НИАР (рис. 6, б). 6. На рис. 7 приведены примеры электро- магнитных сигналов, связанных с землетрясе- ниями [Довбня и др., 2006]. На обсерватории Борок (рис. 7, а) зарегистрированы сразу три импульсных сигнала, связанных с подготовкой трех сейсмических толчков (показаны стрелка- ми), имевших место в разных регионах земной поверхности 14 марта 1986 г.; на обсерватории Монды (рис. 7, б) — импульс, связанный, по- видимому, с процессом подготовки землетря- сения магнитудой 5,4 балла в Южной Америке 4 мая 2010 г. В обоих случаях электромагнит- ные импульсы, предшествовавшие землетря- сениям, характеризуются дискретной структу- рой, обусловленной, на наш взгляд, влиянием ИАР. Особенно наглядно эффект проявляется на рис. 7 б, где ясно видно совпадение полос усиления в спектре импульсного сигнала с ча- стотами резонансных полос ИАР. Обсуждение и заключение. Рассмотрены примеры воздействия резонансных образо- ваний в магнитосферно-ионосферной плазме на геомагнитные пульсации, проникающие из космического пространства к земной по- верхности. Результат воздействия отмечается в появлении дискретной структуры в спектре широкополосного электромагнитного излу- чения. Параметры амплитудно-частной моду- ляции этой структуры находятся в неплохом соответствии с резонансной полосовой струк- турой ионосферного и надионосферного резо- наторов. Особенно отчетливо это заметно в тех случаях, когда одновременно c пульсациями наблюдается характерная полосовая структура шумового излучения. Полученные результаты Рис. 7. Импульсы, связанные с подготовкой землетрясений: а — обсерватория Борок; б — обсерватория Монды. Циф- ры под рисунками означают следующее: время сейсмиче- ского толчка (UT), координаты эпицентра (географические широта и долгота), глубина очага, магнитуда. Рис. 5. Периодическая полосовая структура электромаг- нитного шумового излучения как проявление одновремен- но ионосферного (широкие полосы) и надионосферного (узкие полосы) резонаторов. Обсерватория Монды. Рис. 6. Электромагнитные импульсы, наблюдаемые при внезапных началах магнитных бурь. Обсерватория Борок. Стрелками отмечены моменты SSC. Б. В. ДОВБНЯ, А. С. ПОТАПОВ, А. В. ГУЛЬЕЛЬМИ, Р. А. РАХМАТУЛИН 148 Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 в какой-то мере были ожидаемыми, если при- нять во внимание, что электромагнитное из- лучение фильтруется при прохождении через резонансную полость. Интересно отметить следующее. Появление дискретной структуры в спектре пульсаций в общем случае указывает на прохождение сиг- налов через область формирования того или иного резонатора, т. е. несет в себе инфор- мацию о трассе распространения сигнала. В частности, появление структуры, адекватной резонансным полосам ИАР, свидетельствует о распространении колебаний вдоль ионосферы. Это не противоречит принятым представлени- ям в случае колебаний Рс1 (жемчужин), сверх- дальнее распространение которых объясняет- ся существованием МГД-волновода в слое F2 ионосферы. Появление дискретной структуры может иметь информационное значение при рас- смотрении проблемы возможных каналов распространения сейсмоэлектромагнитных им- пульсов. Отсутствие достаточно убедительной версии ставит под сомнение сам факт наличия таких сигналов. Вместе с тем в работе [Довбня и др., 2006] сообщалось о наблюдении электро- магнитных импульсов во временной окрест- ности землетрясений. Сигналы от удаленных землетрясений наблюдались на значительных расстояниях от эпицентра сейсмического со- бытия. Там же впервые было обращено внима- ние на дискретный характер таких сигналов, но не обсуждалась возможная природа этой особенности. В рамках данной работы можно предположить, что сейсмоэлектромагнитные импульсы могут достигать высот ионосферы и распространяться в МГД-волноводе с альвенов- ской скоростью на значительные расстояния. Дискретная структура импульсов, по крайней мере, не противоречит этому предположению. Традиционно классической картиной про- явления ИАР считается гармоничная полосо- вая структура электромагнитного шумового излучения, регистрируемого на земной по- верхности. Если же говорить о самом излуче- нии, то в настоящее время данный вопрос все еще находится на стадии обсуждения. Ранее полагалось, что основной источник возбужде- ния ИАР — электромагнитная энергия, обу- словленная глобальной грозовой активностью в атмосфере Земли [Беляев и др., 1989; Shalimov and Bösinger, 2008]. Позже было установлено, что этот механизм не эффективен для средних и высоких широт [Surkov et al., 2006]. В работах [Fedorov et al., 2006; Surkov et al., 2006] предла- галось принимать, что источником колебаний ИАР являются ближние грозы. Однако труд- но представить себе непрерывную грозовую активность в зимнее время. В других работах в качестве возможного механизма рассматри- вались альвеновские волны, падающие сверху на ионосферу [Chaston et al., 2002; Lysak, Yoshikawa, 2006; Streltsov, Karlsson, 2008], а так- же плазменные неустойчивости [Lysak, 1991; Pokhotelov et al., 2001]. Таким образом, ответ на вопрос об источнике электромагнитного шума и его местоположении отнюдь не очевиден. На рис. 5 приведена периодическая полосо- вая структура электромагнитного шума, кото- рую в данном случае можно рассматривать как проявление одновременно двух резонаторов — ионосферного (широкие полосы) и надионо- сферного (узкие полосы). Обратим внимание на поведение высших гармоник НИАР (узкие полосы). Хорошо заметны их ослабление в про- межутке между гармониками ИАР и усиление внутри резонансных полос. Однако такое воз- можно только при условии распространения шума «сверху», когда он последовательно рас- пространяется через верхний резонатор, где формируется первоначальная узкополосная структура, и затем происходит фильтрация гармоник при распространении шума внутри ионосферного резонатора. На наш взгляд, это позволяет принять гипотезу внутримагнито- сферного происхождения электромагнитно- го шумового излучения, полосовая структура которого представляет собой наземное про- явление резонансных образований во взаимо- связанной системе ионосфера—магнитосфера. Благодарности. Авторы сердечно благода- рят Б. И. Клайна за полезные обсуждения при подготовке данной статьи. Работа выполнена при частичной поддерж- ке Российского фонда фундаментальных ис- следований (гранты № 13-05-00066 и 13-05- 00529) и Программы № 4 фундаментальных исследований Президиума РАН (проект 6.2). Беляев П. П., Поляков С. В., Ермакова Е. Н., Иса- ев С. В. Экспериментальные исследования ионо- Список литературы сферного альфвеновского резонатора по на- блюдениям электромагнитного шумового фона О ВОЗДЕЙСТВИИ МГД-РЕЗОНАТОРОВ НА ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 149 в солнечном цикле 1985—1995 гг. Радиофизика. 1997. Т. 40. № 10. С. 1305—1319. Беляев П. П., Поляков С. В., Рапопорт В. О., Трах- тенгерц В. Ю. Обнаружение резонансной струк- туры спектра атмосферного электромагнитного шумового фона в диапазоне короткопериодных геомагнитных пульсаций. Докл. АН СССР. 1987. Т. 297. № 3. С. 840—843. Беляев П. П., Поляков С. В., Рапопорт В. О., Трахтен- герц В. Ю. Теория формирования резонансной структуры атмосферного электромагнитного шумового фона в диапазоне короткопериодных геомагнитных пульсаций. Изв. вузов. Радиофи- зика. 1989. Т. 32. № 7. С. 802—810. Довбня Б. В., Гульельми А. В., Потапов А. С., Клайн Б. И. О существовании надионосферного резонатора Альвена. Солнечно-земная физика. 2013а. Вып. 22. С. 12—15. Довбня Б. В., Гульельми А. В., Потапов А. С., Рахма- туллин Р. А. Дополнительный резонатор для уль- транизкочастотных волн. Геофиз. исследования. 2013б. Т. 14. С. 49—58. Довбня Б. В., Зотов О. Д., Мострюков А. О., Щепет- нов Р. В. Электромагнитные сигналы во времен- ной окрестности землетрясений. Физика Земли. 2006. № 8. С. 60—65. Довбня Б. В., Потапов А. С., Рахматулин Р. А. Воз- действие землетрясений на режим ультранизко- частотных электромагнитных эмиссий. Геофиз. журн. 2012. Т. 34. № 5. С. 189—193. Ермакова Е. Н. Ионосферные резонансные струк- туры и их влияние на формирование спектров ультранизкочастотных полей естественного и искусственного происхождения: Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Нижний Новгород: ФГНУ НИРФИ Роснауки, 2009. 34 с. Полюшкина Т. Н., Довбня Б. В., Потапов А. С., Цэг- мэд Б., Рахматулин Р. А. Частотная структура спектральных полос ИАР и параметры ионо- сферы. Геофиз. исследования. 2014 (в печати). Поляков С. В., Рапопорт В. О. Ионосферный альве- новский резонатор. Геомагнетизм и аэрономия. 1981. Т. 21. С. 610—614. Потапов А. С., Довбня Б. В., Цэгмед Б. О воздействии землетрясений на ионосферные резонансы Аль- вена. Физика Земли. 2008. № 4. C. 93—96. Остапенко А. А., Поляков С. В. Динамика коэффи- циента отражения альвеновских волн диапазона Рс1 от ионосферы при вариациях электронной концентрации нижней ионосферы. Геомагне- тизм и аэрономия. 1990. Т. 30. № 1. С. 50—56. Семенова Н. В., Яхнин А. Г., Васильев А. Н., Амм О. Особенности резонансных структур в спектрах УНЧ электромагнитного шума в высоких широ- тах (обс. Баренцбург). Геомагнетизм и аэроно- мия. 2008. Т. 48. № 1. С. 40—48. Троицкая В. А., Гульельми А. В. Геомагнитные пуль- сации и диагностика магнитосферы. Успехи физ. наук. 1969. Т. 97. Вып. 3. С. 453—494. Baransky L., Golikov Yu., Feygin F., Harchenko I., Kan- gas J., Pikkarainen T., 1981. Role of the plasmapause and ionosphere in the generation and propagation of pearl pulsations. J. Atmos. Terr. Phys. 43, 875—881. Belyaev P. P., Bösinger T., Isaev S. V., Kangas J., 1999. First evidence at high latitudes for the ionospheric Alfvén resonator. J. Geophys. Res. 104, 4305—4317. doi:10.1029/1998JA900062. Bösinger T., Haldoupis C., Belyaev P. P., Yakunin M. N., Semenova N. N., Demekhov A. G., Angelopou- los V., 2002. Spectral properties of the ionospheric Alfven resonator observed at a low-latitude sta- tion (L=1.3). J. Geophys. Res. 107(A10), 1281. doi: 10.1029/2001JA005076. Chaston C. C., Bonnell J. W., Carlson C. W., Bertho- mier M., Peticols L. M., Roth I., McFadden J. P., Er- gun R. E., Strangeway R. J., 2002. Electron accelera- tion in the ionospheric Alfvén resonator. J. Geophys. Res. 107(A11), 1413. doi:10.1029/2002JA009272. Dovbnya B. V., Zotov O. D., Klain B. I., Kurazhko- vskaya N. A., Potapov A. S., Rakhmatulin R. A., 2012a. Spectral properties of the Pc1 waves and noise-like pulsations with resonance structure. 9th Interna- tional conference «Problems of Geocosmos», October 8—12, 2012, St. Petersburg. Book of Abstracts. P. 164. Dovbnya B. V., Zotov O. D., Klain B. I., 2012b. 9th Interna- tional conference «Problems of Geocosmos», October 8—12, 2012, St. Petersburg. Book of Abstracts. P. 163. Dovbnya B. V., Potapov A. S., Rakhmatulin R. A., 2010. Earthquake effects in the pulsations of geomagnetic field. Proceedings of the 8th Int. Conf. «Problems of Geocosmos» (St. Petersburg, Russia, 20—24 Sept. 2010), 403—407. Demekhov A. G., Trakhtenherts V. Yu., Bösinger T., 2000. Pc1 waves and ionospheric Alfven resonator: Ge- neration or filtration. Geophys. Res. Lett. 27, 3805— 3808. Fedorov E., Schekotov A. Ju., Molchanov O. A., Haya- kawa M., Surkov V. V., Gladichev V. A., 2006. An en- ergy source for the mid-latitude IAR: World thun- derstorm centers, nearby discharges or neutral wind fluctuations? Phys. Chem. Earth. 31, is. 4-9, 462—468. Feygin F. Z., Nekrasov A. K., Mursula K., Kangas J., Pikkarainen T., 1994. Coherent multiple Pc1 pulsa- tion bands: possible evidence for ionospheric Alfven resonator. Ann. Geophys. 12, 147—151. Б. В. ДОВБНЯ, А. С. ПОТАПОВ, А. В. ГУЛЬЕЛЬМИ, Р. А. РАХМАТУЛИН 150 Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 Guglielmi A., Potapov A., Tsegmed B., Hayakawa M., Dovbnya B., 2006. On the earthquake effects in the regime of ionospheric Alfvén resonances. Phys. Chem. Earth. 31, 469—472. Lysak R. L., 1991. Feedback instability of the ionosphe- ric resonator cavity. J. Geophys. Res. 96, A2, 1553— 1568. Lysak R. L., Yoshikawa A., 2006. Resonant cavities and waveguides in the ionosphere and atmosphere. In: Magnetospheric ULF Waves: Synthesis and New Di- rections, Geophys. Monogr. Ser., V. 169. P. 289—306. AGU, Washington, D. C. Molchanov O. A., Schekotov A. Yu., Fedorov E., Hay- akawa M., 2004. Ionospheric Alfven resonance at middle latitudes: results of observations at Kam- chatka. Phys. Chem. Earth 29, 649—655. Parent A., Mann I. R., Rae I. J., 2010. Effects of substorm dynamics on magnetic signatures of the ionosphe- ric Alfvén resonator. J. Geophys. Res. 115, A02312. doi:10.1029/2009JA014673. Pokhotelov O. A., Khruschev V., Parrot M., Senchenkov S., Pavlenko V., 2001. Ionospheric Alfven resonator revi- sited: Feedback instability. J. Geophys. Res. 106, 813. Semenova N. V., Yahnin A. G., 2008. Diurnal behaviour of the ionospheric Alfven resonator signatures as observed at high latitude observatory Barentsburg (L=15). Ann. Geophys. 26, 2245—2251. Shalimov S., Bösinger T., 2008. On distant excitation of the ionospheric Alfvén resonator by positive Cloud- to-ground lightning discharges. J. Geophys.Res. 113, A02303. doi:10.1029/2007JA012614. Streltsov A. V., Karlsson T., 2008. Small scale, local- ized electromagnetic waves observed by Cluster: Result of magnetosphere-ionosphere interactions. Geophys. Res. Lett. 35, L22107. Surkov V. V., Hayakawa M., Schekotov A. Y., Fedo- rov E. N., Molchanov O. A., 2006. Ionospheric Alf- vén resonator excitation due to nearby thunder- storms. J. Geophys Res. Space Phys. 111, A01303. doi:10.1029/2005JA011320. Yahnin A. G., Semenova N. V., Ostapenko A. A., Kan- gas J., Manninen J., Turunen T., 2003. Morphology of the spectral resonance structure of the electromag- netic background noise in the range of 0,1—4 Hz at L=5.2. Ann. Geophys. 21, 779—786. Belyaev P. P., Polyakov S. V., Ermakova E. N., Isaev S. V., 1997. Experimental studies of the ionospheric Alfven resonator according to the observations of the electromagnetic background noise in the solar cycle 1985—1995. Radiofizika 40(10), 1305—1319 (in Russian). Belyaev P. P., Polyakov S. V., Rapoport V. O., Trahten- gerts V. Y., 1987. Detection of the resonance struc- ture of the spectrum of atmospheric electromag- netic noise background in the range of short-period geomagnetic pulsations. Doklady AN SSSR 297(3), 840—843 (in Russian). On the impact of MHD resonators on the geomagnetic pulsations © B. V. Dovbnya, A. S. Potapov, A. V. Guglielmi, R. A. Rakhmatulin, 2014 The examples of the time-frequency structure of geomagnetic pulsations are given. It is shown that in some cases the pulsations of different types may have one thing in common — a discrete structure of the dynamic spectrum. The discreteness is manifested in the alternation of «permitted» and «forbidden» frequencies. Such a structure is analogous to a periodic ripple structure of spectral bands formed by MHD cavities in the magnetosphere-ionosphere plasma. Appearance of discrete spectrum of pulsations is attributed to resonator filtering properties acting on hydromagnetic waves as they pass through the resonant cavity. It is assumed that in some cases the discreteness can provide useful information about the propagation channels of signals of lithospheric or magnetospheric origin. Key words: resonators, geomagnetic pulsations, discrete structure of spectrum. References Belyaev P. P., Polyakov S. V., Rapoport V. O., Trahten- gerts V. Y., 1989. The theory of the formation of the resonance structure of atmospheric electromagnetic noise background in the range of short-period geo- magnetic pulsations. Izvestiya vuzov. Radiofizika 32(7), 802—810 (in Russian). Dovbnya B. V., Guglielmi A. V., Potapov A. S., Kline B. I., 2013a. Existence nadionosfernogo Alfven resonator. Solnechno-zemnaya fizika is. 22, 12—15 (in Russian). Dovbnya B. V., Guglielmi A. V., Potapov A. S., Rahmatul- lin R. A., 2013b. Additional resonator for ultra-low О ВОЗДЕЙСТВИИ МГД-РЕЗОНАТОРОВ НА ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 151 waves. Geofizicheskie issledovaniya 14, 49—58 (in Russian). Dovbnya B. V., Zotov O. D., Mostryukov A. O., Schepet- nov R. V., 2006. Electromagnetic signals in the time vicinity of earthquakes. Fizika Zemli (8), 60—65 (in Russian). Dovbnya B. V, Potapov A. S., Rakhmatulin R. A., 2012. Impact of the earthquake on the regime of ultra-low electromagnetic emissions. Geofizicheskiy zhurnal 34(5), 189—193 (in Russian). Ermakova E. N., 2009. Ionospheric resonance structures and their influence on the formation of the spectra of ultra fields of natural and artificial origin: Dr. phys. and math. sci. Abstract. Nizhny Novgorod: FSSI RIRR, 34 p. (in Russian). Polyushkina T. N., Dovbnya B. V., Potapov A. S., Tsegmed B., Rakhmatulin R. A., 2014. Frequency structure of the spectral bands of the IAR and the parameters of the ionosphere. Geofizicheskie issle- dovaniya (in Russian) (in print). Polyakov S. V., Rapoport V. O., 1981. Ionospheric Alfven resonator. Geomagnetizm i aeronomiya 21, 610—614 (in Russian). Potapov A. S., Dovbnya B. V., Tsegmed B., 2008. On the effect of earthquakes on the ionospheric Alfven resonances. Fizika Zemli (4), 93—96 (in Russian). Ostapenko A. A., Polyakov S. V., 1990. Dynamics reflec- tion coefficient Alfven waves Pc1 range of iono- spheric electron density variations at the bottom of the ionosphere. Geomagnetizm i aeronomiya 30(1), 50—56 (in Russian). Semenova N. V., Yakhnin A. G., Vasiliev A. N., Amm O., 2008. Features resonance structures in the spectra of the VLF electromagnetic noise at high latitudes (obs. Barentsburg). Geomagnetizm i aeronomiya 48(1), 40—48 (in Russian). Troitskaya V. A., Guglielmi A. V., 1969. Geomagnetic pulsations and diagnostics of the magnetosphere. Uspehi fizicheskih nauk 97(is. 3), 453—494 (in Rus- sian). Baransky L., Golikov Yu., Feygin F., Harchenko I., Kan- gas J., Pikkarainen T., 1981. Role of the plasmapause and ionosphere in the generation and propagation of pearl pulsations. J. Atmos. Terr. Phys. 43, 875—881. Belyaev P. P., Bösinger T., Isaev S. V., Kangas J., 1999. First evidence at high latitudes for the ionospheric Alfvén resonator. J. Geophys. Res. 104, 4305—4317. doi:10.1029/1998JA900062. Bösinger T., Haldoupis C., Belyaev P. P., Yakunin M. N., Semenova N. N., Demekhov A. G., Angelopou- los V., 2002. Spectral properties of the ionospheric Alfven resonator observed at a low-latitude sta- tion (L=1.3). J. Geophys. Res. 107(A10), 1281. doi: 10.1029/2001JA005076. Chaston C. C., Bonnell J. W., Carlson C. W., Bertho- mier M., Peticols L. M., Roth I., McFadden J. P., Er- gun R. E., Strangeway R. J., 2002. Electron accelera- tion in the ionospheric Alfvén resonator. J. Geophys. Res. 107(A11), 1413. doi:10.1029/2002JA009272. Dovbnya B. V., Zotov O. D., Klain B. I., Kurazhko- vskaya N. A., Potapov A. S., Rakhmatulin R. A., 2012a. Spectral properties of the Pc1 waves and noise-like pulsations with resonance structure. 9th Interna- tional conference «Problems of Geocosmos», October 8—12, 2012, St. Petersburg. Book of Abstracts. P. 164. Dovbnya B. V., Zotov O. D., Klain B. I., 2012b. 9th Interna- tional conference «Problems of Geocosmos», October 8—12, 2012, St. Petersburg. Book of Abstracts. P. 163. Dovbnya B. V., Potapov A. S., Rakhmatulin R. A., 2010. Earthquake effects in the pulsations of geomagnetic field. Proceedings of the 8th Int. Conf. «Problems of Geocosmos» (St. Petersburg, Russia, 20—24 Sept. 2010), 403—407. Demekhov A. G., Trakhtenherts V. Yu., Bösinger T., 2000. Pc1 waves and ionospheric Alfven resonator: Gen- eration or filtration. Geophys. Res. Lett. 27, 3805— 3808. Fedorov E., Schekotov A. Ju., Molchanov O. A., Hay- akawa M., Surkov V. V., Gladichev V. A., 2006. An energy source for the mid-latitude IAR: World thunderstorm centers, nearby discharges or neutral wind fluctuations? Phys. Chem. Earth. 31, is. 4-9, 462—468. Feygin F. Z., Nekrasov A. K., Mursula K., Kangas J., Pikkarainen T., 1994. Coherent multiple Pc1 pulsa- tion bands: possible evidence for ionospheric Alfven resonator. Ann. Geophys. 12, 147—151. Guglielmi A., Potapov A., Tsegmed B., Hayakawa M., Dovbnya B., 2006. On the earthquake effects in the regime of ionospheric Alfvén resonances. Phys. Chem. Earth. 31, 469—472. Lysak R. L., 1991. Feedback instability of the iono- spheric resonator cavity. J. Geophys. Res. 96, A2, 1553—1568. Lysak R. L., Yoshikawa A., 2006. Resonant cavities and waveguides in the ionosphere and atmosphere. In: Magnetospheric ULF Waves: Synthesis and New Di- rections, Geophys. Monogr. Ser., V. 169. P. 289—306. AGU, Washington, D. C. Molchanov O. A., Schekotov A. Yu., Fedorov E., Hay- akawa M., 2004. Ionospheric Alfven resonance at Б. В. ДОВБНЯ, А. С. ПОТАПОВ, А. В. ГУЛЬЕЛЬМИ, Р. А. РАХМАТУЛИН 152 Геофизический журнал № 6, Т. 36, 2014 middle latitudes: results of observations at Kam- chatka. Phys. Chem. Earth 29, 649—655. Parent A., Mann I. R., Rae I. J., 2010. Effects of substorm dynamics on magnetic signatures of the ionosphe- ric Alfvén resonator. J. Geophys. Res. 115, A02312. doi:10.1029/2009JA014673. Pokhotelov O. A., Khruschev V., Parrot M., Senchen- kov S., Pavlenko V., 2001. Ionospheric Alfven reso- nator revisited: Feedback instability. J. Geophys. Res. 106, 813. Semenova N. V., Yahnin A. G., 2008. Diurnal behaviour of the ionospheric Alfven resonator signatures as observed at high latitude observatory Barentsburg (L=15). Ann. Geophys. 26, 2245—2251. Shalimov S., Bösinger T., 2008. On distant excitation of the ionospheric Alfvén resonator by positive Cloud- to-ground lightning discharges. J. Geophys. Res. 113, A02303. doi:10.1029/2007JA012614. Streltsov A. V., Karlsson T., 2008. Small scale, local- ized electromagnetic waves observed by Cluster: Result of magnetosphere-ionosphere interactions. Geophys. Res. Lett. 35, L22107. Surkov V. V., Hayakawa M., Schekotov A. Y., Fe- dorov E. N., Molchanov O. A., 2006. Ionospheric Alfvén resonator excitation due to nearby thunder- storms. J. Geophys Res. Space Phys. 111, A01303. doi:10.1029/2005JA011320. Yahnin A. G., Semenova N. V., Ostapenko A. A., Kan- gas J., Manninen J., Turunen T., 2003. Morphology of the spectral resonance structure of the electromag- netic background noise in the range of 0.1—4 Hz at L=5.2. Ann. Geophys. 21, 779—786.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101173
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0203-3100
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T15:49:25Z
publishDate	2014
publisher	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
record_format	dspace
spelling	Довбня, Б.В. Потапов, А.С. Гульельми, А.В. Рахматулин, Р.А. 2016-05-31T18:24:41Z 2016-05-31T18:24:41Z 2014 О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации / Б.В. Довбня, А.С. Потапов, А.В. Гульельми, Р.А. Рахматулин // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 6. — С. 143-152. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. 0203-3100 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101173 550.385.37+550.383 The examples of the time-frequency structure of geomagnetic pulsations are given. It is shown that in some cases the pulsations of different types may have one thing in common — a discrete structure of the dynamic spectrum. The discreteness is manifested in the alternation of «permitted» and «forbidden» frequencies. Such a structure is analogous to a periodic ripple structure of spectral bands formed by MHD cavities in the magnetosphere-ionosphere plasma. Appearance of discrete spectrum of pulsations is attributed to resonator filtering properties acting on hydromagnetic waves as they pass through the resonant cavity. It is assumed that in some cases the discreteness can provide useful information about the propagation channels of signals of lithospheric or magnetospheric origin. Наведено приклади частотно-часової структури геомагнітних пульсацій. Показано, що пульсації різних типів можуть мати одну загальну особливість - дискретну структуру динамічного спектра. Дискретність проявляється у чергуванні "дозволених" і "заборонених" частот. Подібна структура пульсацій аналогічна періодичній структурі спектральних смуг, утвореній МГД-резонаторами у магнітосферно-іоносферній плазмі. Поява дискретності у спектрі пульсацій пояснюється впливом фільтрувальних властивостей резонаторів на гідро- магнітні хвилі під час їх проходження через резонансну порожнину. Передбачається, що в деяких випадках дискретність може дати корисну інформацію про канали поширення сигналів літосферного або магнітосферного походження. Авторы сердечно благодарят Б. И. Клайна за полезные обсуждения при подготовке данной статьи. Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 13-05-00066 и 13-05-00529) и Программы № 4 фундаментальных исследований Президиума РАН (проект 6.2). ru Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України Геофизический журнал О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации On the impact of MHD resonators on the geomagnetic pulsations Про вплив МГД-резонаторів на геомагнітні пульсації Article published earlier
spellingShingle	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации Довбня, Б.В. Потапов, А.С. Гульельми, А.В. Рахматулин, Р.А.
title	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации
title_alt	On the impact of MHD resonators on the geomagnetic pulsations Про вплив МГД-резонаторів на геомагнітні пульсації
title_full	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации
title_fullStr	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации
title_full_unstemmed	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации
title_short	О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации
title_sort	о воздействии мгд-резонаторов на геомагнитные пульсации
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101173
work_keys_str_mv	AT dovbnâbv ovozdeistviimgdrezonatorovnageomagnitnyepulʹsacii AT potapovas ovozdeistviimgdrezonatorovnageomagnitnyepulʹsacii AT gulʹelʹmiav ovozdeistviimgdrezonatorovnageomagnitnyepulʹsacii AT rahmatulinra ovozdeistviimgdrezonatorovnageomagnitnyepulʹsacii AT dovbnâbv ontheimpactofmhdresonatorsonthegeomagneticpulsations AT potapovas ontheimpactofmhdresonatorsonthegeomagneticpulsations AT gulʹelʹmiav ontheimpactofmhdresonatorsonthegeomagneticpulsations AT rahmatulinra ontheimpactofmhdresonatorsonthegeomagneticpulsations AT dovbnâbv provplivmgdrezonatorívnageomagnítnípulʹsacíí AT potapovas provplivmgdrezonatorívnageomagnítnípulʹsacíí AT gulʹelʹmiav provplivmgdrezonatorívnageomagnítnípulʹsacíí AT rahmatulinra provplivmgdrezonatorívnageomagnítnípulʹsacíí

О воздействии МГД-резонаторов на геомагнитные пульсации

Репозитарії

Схожі ресурси