Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії
Розроблено методику діагностики азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії Восток. Співставлення виміряних та обчислених за даною методикою середнього даних значень азимутальної компоненти дає задовільні результати....
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Національний антарктичний науковий центр МОН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Український антарктичний журнал |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128516 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії / Ю.П. Сумарук // Український антарктичний журнал. — 2007-2008. — № 6-7. — С. 43-47. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-128516 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1285162025-02-09T21:37:16Z Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії Сумарук, Ю.П. Геолого-геофізичні дослідження Розроблено методику діагностики азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії Восток. Співставлення виміряних та обчислених за даною методикою середнього даних значень азимутальної компоненти дає задовільні результати. Разработана методика диагностики азимутальной компоненты межпланетного магнитного поля по данным антарктической магнитной обсерватории Восток. Сопоставление измеренных и рассчитанных по данной методике среднего данных значений азимутальной компоненты даёт удовлетворительные результаты. Methods of the diagnosis of the interplanetary magnetic field azimutal component by means of the Antarctic magnetic observatory Vostok data are proposed. Comparation of the calculated and observed data show satisfactory results. 2008 Article Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії / Ю.П. Сумарук // Український антарктичний журнал. — 2007-2008. — № 6-7. — С. 43-47. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1727-7485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128516 550. 385 uk Український антарктичний журнал application/pdf Національний антарктичний науковий центр МОН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Геолого-геофізичні дослідження Геолого-геофізичні дослідження |
| spellingShingle |
Геолого-геофізичні дослідження Геолого-геофізичні дослідження Сумарук, Ю.П. Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії Український антарктичний журнал |
| description |
Розроблено методику діагностики азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії Восток. Співставлення виміряних та обчислених за даною методикою середнього даних значень азимутальної компоненти дає задовільні результати. |
| format |
Article |
| author |
Сумарук, Ю.П. |
| author_facet |
Сумарук, Ю.П. |
| author_sort |
Сумарук, Ю.П. |
| title |
Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії |
| title_short |
Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії |
| title_full |
Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії |
| title_fullStr |
Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії |
| title_full_unstemmed |
Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії |
| title_sort |
діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії |
| publisher |
Національний антарктичний науковий центр МОН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Геолого-геофізичні дослідження |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128516 |
| citation_txt |
Діагностика азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля за даними антарктичної магнітної обсерваторії / Ю.П. Сумарук // Український антарктичний журнал. — 2007-2008. — № 6-7. — С. 43-47. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| series |
Український антарктичний журнал |
| work_keys_str_mv |
AT sumarukûp díagnostikaazimutalʹnoíkomponentimížplanetnogomagnítnogopolâzadanimiantarktičnoímagnítnoíobservatoríí |
| first_indexed |
2025-12-01T01:13:19Z |
| last_indexed |
2025-12-01T01:13:19Z |
| _version_ |
1850266460821127168 |
| fulltext |
Ю.П. Сумарук: ДІАГНОСТИКА АЗИМУТАЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ МІЖПЛАНЕТНОГО ...
43
УДК: 550. 385
ДІАГНОСТИКА АЗИМУТАЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ МІЖПЛАНЕТНОГО
МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗА ДАНИМИ АНТАРКТИЧНОЇ МАГНІТНОЇ
ОБСЕРВАТОРІЇ
Ю.П. Сумарук, канд. ф.-м. наук
Інститут геофізики ім. Субботіна НАН України, геомагнітна обсерваторія, Львів
Реферат. Розроблено методику діагностики азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля
за даними антарктичної магнітної обсерваторії Восток. Співставлення виміряних та обчислених за
даною методикою середнього даних значень азимутальної компоненти дає задовільні результати.
Ключові слова: азимутальна компонента, міжпланетне магнітне поле, геомагнітні варіації.
Реферат. Разработана методика диагностики азимутальной компоненты межпланетного магнитного
поля по данным антарктической магнитной обсерватории Восток. Сопоставление измеренных и
рассчитанных по данной методике среднего данных значений азимутальной компоненты даёт
удовлетворительные результаты.
Abstract. Methods of the diagnosis of the interplanetary magnetic field azimutal component by means of the
Antarctic magnetic observatory Vostok data are proposed. Comparation of the calculated and observed data
show satisfactory results.
Key words: azimutal component, interplanetary magnetic field, geomagnetic variations.
Вступ
Міжпланетне магнітне поле (ММП) відіграє ключову роль у процесах взаємодії
сонячного вітру з магнітосферою Землі, передання енергії в магнітосферу та збудження
геомагнітних варіацій.
Одним із прикладів впливу ММП на геомагнітні варіації є відкритий Свальгардом
(Svalgaard, 1968) та Мансуровим (Мансуров, 1969) зв’язок секторної структури ММП (середньо-
добові напрями радіальної Bx компоненти ММП) з особливим типом варіацій у приполюсних
реґіонах Землі. Більш детальні дослідження (Сумарук и др., 1973) показали, що даний тип варіа-
цій з’являється за наявності в ММП азимутальної By компоненти, а раніше виявлено його зв’я-
зок із секторною структурою, обумовлений високою кореляцією між By та Bx внаслідок спіраль-
ної структури ММП на орбіті Землі. Коефіцієнти кореляції між вертикальною Z складовою
магнітного поля на обсерваторіях Восток (=89,09, =157,68) в Антарктиді та Туле
(=88,13, =1503) в Гренландії і By складовою ММП у приполуденні години в літній період
сягають значень 0,98, тобто кореляційний зв’язок практично переходить у функціональний.
Джерелом варіацій даного типу є іоносферний електрострумінь, який протікає на
широтах денного каспу у вигляді замкнутого вихора. Напрям струму залежить від знаку By
компоненти ММП.
У статті (Сумарук та ін., 2000) знайдено рівняння лінійної регресії між середнього-
динними значеннями складових геомагнітного поля й азимутальною компонентою на
антарктичних обсерваторіях Восток, Дюмон-д’Юрвіль, Скот Бейс, Мирний і Амундсен–
Скотт, які мають вигляд:
УКРАЇНСЬКИЙ АНТАРКТИЧНИЙ
ЖУРНАЛ
УАЖ № 6-7, 43-47 (2007/2008)
Ю.П. Сумарук: ДІАГНОСТИКА АЗИМУТАЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ МІЖПЛАНЕТНОГО ...
44
X=Kx•By+X0
Y=Ky•By+Y0 (1)
Z=Kz•By+Z0
Кутові коефіцієнти Kx, Ky і Kz показують величину варіації складових X, Y, Z при
зміні By компоненти ММП на 1 нТл, а вільні члени описують зміни поля на відповідній
обсерваторії, не пов’язані з By. Максимальних значень досягають Kz коефіцієнти на
обсерваторії Восток з 0 до 18 години світлового часу (СЧ). Даний інтервал часу трохи
звужується в рівнодення і дорівнює нулю в зимові місяці. Тісний зв’язок між варіаціями Z
складової магнітного поля на обсерваторії Восток та By компонентою дозволяє з досить
високою точністю визначати By за варіаціями Z.
Дану роботу присвячено розробці методики діагностики By компоненти ММП за
даними варіацій абсолютних значень магнітного поля у південній полярній шапці Землі.
Матеріали та метод досліджень
Для дослідження використано абсолютні середньогодинні значення вертикальної Z
компоненти на антарктичній приполюсній обсерваторії Восток. Значення азимутальної By
та радіальної Bx компонент ММП обчислено за даними каталогу Кінга (King, 1975).
Використано метод регресійного аналізу, який полягає у знаходженні коефіцієнтів кореляції
між абсолютними значеннями складових наземного поля та компонентами ММП. На основі
коефіцієнтів кореляції виводились відповідні лінійні рівняння зв’язку.
Методика визначення By компоненти ММП
Інтенсивність наземного збурення можна вважати пропорціональною електричному
полю, яке переноситься із сонячного вітру в денний касп, де течуть струми, що генерують
дані варіації, та геометричному факторові, який залежить від положення обсерваторії
відносно системи струмів та орієнтації геомагнітного диполя відносно напряму швидкості
сонячного вітру.
Для визначення середньогодинних значень By із третього рівняння системи (1)
необхідно знати значення коефіцієнта Kz та вільного члена Z0, який є рівнем відліку поля
варіацій, залежних від By. У таблиці 1 показано рівняння лінійної регресії Z та By для
обсерваторії Восток за грудень 1965 року. Зміни величини коефіцієнта при By та значень Z0
за циклом сонячної активності залежать від варіацій інтегральної провідності іоносфери в
денному каспі, які, як показано у (Фельдштейн та ін., 1974), пов’язані лінійними
співвідношеннями з інтенсивністю радіовипромінювання Сонця S на частоті 2800 Мгц.
Оскільки величини Kz та Z0 суттєво залежать від положення обсерваторії відносно
електроструменя, то були обчислені рівняння зв’язку між Kz та S для кожної години за
кожен місяць з січня до березня та з жовтня до грудня (тобто враховувався сезонний
фактор). У таблиці 2 показано ці рівняння.
Процедура визначення величини Z0 більш складна і зводиться до наступного.
Інтенсивність варіацій, пов’язаних з By компонентою, як було показано вище, в зимові
місяці зменшується, і в нічні години під час спокійних періодів варіації практично
зникають. Тому припускаємо, що значення поля у спокійні дні зимового сезону дорівнюють
напруженості головного магнітного поля, тобто вільні від варіацій зовнішнього
походження. Інтерполяцією зимових значень визначаємо величину головного магнітного
поля для будь-якого місяця року, враховуючи вікові варіації. Але виявилось, що на
приполюсних обсерваторіях інтерпольовані на літо з зимових місяців значення Z0 більші,
аніж опівнічні значення Z0′ літніх місяців, причому ця різниця Z0=Z0–Z0′ змінюється в
циклі сонячної активності і лінійно пов’язана з величиною S. Спостерігається чітке
Ю.П. Сумарук: ДІАГНОСТИКА АЗИМУТАЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ МІЖПЛАНЕТНОГО ...
45
збільшення Z0 із зростанням S. За відомими величинами Z0 в роки, для яких By відомі,
можна обчислити цю величину в будь-який рік.
Таблиця 1. Рівняння лінійної регресії між значеннями вертикальної складової на
обсерваторії Восток та By компонентою ММП
Z=60300+табличне значення
СЧ грудень 1965
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
7,6By+343
8,3By+353
8,4By+353
14,2By+363
14,0By+357
17,5By+364
18,8By+370
22,6By+367
22,8By+368
27,0By+377
25,5By+368
22,0By+367
19,0By+367
14,2By+358
16,3By+361
8,0By+352
4,6By+349
4,0By+350
Таблиця 2. Лінійні рівняння залежності коефіцієнтів Kz від інтенсивності
радіовипромінювання Сонця на частоті 2800 Гц (S) (в одиницях 10-22 Вт/м2•Гц)
СЧ Січень Лютий Березень Жовтень Листопад Грудень
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
1516
16-17
17-18
0.019S+5.5
0.027S+6.2
0.037S+4.4
0.043S+5.5
0.030S+9.0
0.017S+13.4
0.025S+13.7
0.016S+17.1
0.014S+18.8
0.021S+18.0
0.025S+16.7
0.025S+16.5
0.010S+15.0
0.006S+15.7
14.8
0.009S+11.2
0.018S+7.1
0.012S+8.1
5.3
6.5
7.0
7.9
9.8
12.1
13.6
13.8
0.046S+9.3
0.041S+10.6
0.061S+8.5
0.048S+16.5
0.054S+4.2
0.054S+3.8
0.054S+0.3
0.057S+1.2
0.057S+1.6
0.051S+2.3
0
0
0
0
6.7
7.5
7.6
8.7
8.3
9.6
7.0
-
-
-
-
0
0
0
0.041S-0.7
0.041S+0.5
0.063S+1.2
0.063S+2.7
0.070S+3.0
0.064S+5.9
0.072S+5.0
0.074S+5.8
0.050S+9.5
0.081S+6.4
0.099S+0.3
0.099S+1.4
0.089S-2.6
0.060S-1.9
0.052S-3.2
3.7
4.4
3.0
0.087S-1.5
0.098S-1.3
0.098S-0.5
0.098S+0.6
0.176S-3.6
0.176S-2.3
0.176S-1.7
0.176S-0.5
0.176S+0.7
0.234S-3.0
0.205S-1.8
0.177S-3.0
0.106S+2.8
0.098S+1.1
0.098S-0.4
0.098S-2.3
0.120S-8.4
0.120S-8.4
0.098S+0.3
0.111S+0.6
0.076S+2.6
0.077S+8.5
0.069S+9.3
0.064S+11.2
0.074S+13.8
0.090S+15.9
0.136S+14.0
0.075S+21.4
0.067S+22.5
0.088S+12.1
0.110S+5.6
0.097S+6.9
0.081S+4.8
0.074S+3.5
0.076S-1.1
0.067S-1.0
У таблиці 3 наведено значення Z0′+Z0 для обсерваторії Восток за січень–березень та
жовтень–грудень на фазі спаду 20-го циклу сонячної активності, одного з найактивніших у
ХХ столітті (1958–1964 роки).
Ю.П. Сумарук: ДІАГНОСТИКА АЗИМУТАЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ МІЖПЛАНЕТНОГО ...
46
Як можна бачити з рівнянь регресії Z та By для обсерваторії Восток (див. табл.1),
величина Z0 (абсолютні значення Z при By=0) має добовий хід (Zn), амплітуда якого також
змінюється лінійно зі зміною величини S. Вважаючи, що добовий хід Z0 змінюється
протягом циклу сонячної активності тільки по амплітуді й не змінює фази, можна
визначити Z0 для всіх годин у добі за будь-якої фази циклу сонячної активності. У таблиці 4
наведено Zn за ті ж місяці й роки, що і в таблиці 3. Кінцева формула для знаходження
рівня відліку поля варіацій, по’язаних з By компонентою ММП, буде такою:
Таблиця 3. Значення Z0
’ +Z0 для обсерваторії Восток
Роки
Місяці
1958 1959 1960 1961 1963 1964
1
2
3
10
11
12
61645
61660
61670
61610
61575
61540
61525
61550
61575
61490
61470
61445
61315
61355
61365
61278
61265
61240
61215
61215
61190
61160
61126
61114
60945
60905
60885
60865
60870
60880
60810
60770
60750
Таблиця 4. Добовий хід Z0 на обсерваторії Восток
Роки
Місяці
1958 1959 1960 1961 1963 1964
1
2
3
10
11
12
50
31
13
16
34
53
53
33
12
16
32
46
45
30
7
16
27
40
35
27
6
16
19
34
31
25
4
16
18
32
30
25
4
16
16
32
Z0 = Z0′+Z0+l•Zn (2)
Величина l враховує зміну амплітуди Zn протягом доби і плавно змінюється від
нуля в опівнічні години до одиниці в полуденні години.
Підставивши вираз (2) у третє рівняння системи (1), одержимо формулу для
знаходження середньогодинних значень від By компоненти ММП.
Співставлення виміряних на супутниках та обчислених за нашою методикою
середньогодинних значень By компоненти ММП дає задовільні результати.
На рисунку показано розподіл відхилень, що становлять різницю між значеннями By,
обчисленими за даними обсерваторії Восток, та виміряними у грудні 1963 р., де n – число
подій, By – відхилення поля в нТл.
Причини обчислених відхилень від спостережених значень By такі:
1. Вплив джерел варіацій інших типів.
2. Недостатньо точне визначення варіацій Kz та Z0 протягом доби, сезону та циклу
сонячної активності.
Ю.П. Сумарук: ДІАГНОСТИКА АЗИМУТАЛЬНОЇ КОМПОНЕНТИ МІЖПЛАНЕТНОГО ...
47
Рисунок. Розподіл відхилень обчислених значень By компоненти ММП за даними
обсерваторії Восток від виміряних за грудень 1963 року.
Висновки
Діагностику азимутальної компоненти міжпланетного магнітного поля можна
проводити за допомогою лінійного рівняння регресії виду:
Z=Kz•By+Z0,
де Z – абсолютні значення вертикальної компоненти магнітного поля на антарктичній
обсерваторії Восток, а Z0 – рівень відліку поля варіацій, залежних від азимутальної
компоненти. Коефіцієнти Kz лінійно пов’язані з активністю Сонця, вираженою
інтенсивністю випромінювання Сонця на частоті 2800 МГц. Рівень відліку поля варіацій Z0
можна обчислювати, інтерполюючи нічні абсолютні значення Z0 в зимові місяці, на будь-
який місяць, враховуючи вікову варіацію поля і добову зміну Z0 та їх залежність від
активності Сонця.
Діагностика найкраще справджується у приполуденні години місцевого літа.
Діапазон часу, коли методика дає задовільні результати, обмежений 0–18-ма годинами СЧ в
літній сезон і звужується з переходом у сезон рівнодення, а в зимовий сезон дорівнює
нулю.
Література
Мансуров С.М. Новые доказательства связи между полями космического пространства и
Земли // Геомагнетизм и аэрономия. – 1969. – Т.9, №4. – С. 768–769.
Сумарук П.В., Фельдштейн Я.И. Секторная структура межпланетного магнитного поля и
вариаций в приполюсной области // Космические исследования. – 1973. – Т.11. – С. 155–160.
Сумарук Ю.П., Сумарук П.В., Бахмутов В.Г. Варіації магнітного поля в Антарктиді і
міжпланетне магнітне поле // Бюл. УАЦ. – 2000. – Вип.3. – С. 176–187.
Фельдштейн Я.И., Ляцкая А.М., Сумарук П.В., Шевнина Н.Ф. Ионизация Е-слоя
ионосферы и вариации магнитного поля в приполюсной области // Геомагнетизм и аэрономия. –
1975. – Т.15, №6. – С. 1021–1027.
King J.H. Interplanetary magnetic field data 1963–1974 // WDC-A for STP. – 1975. – 385 Р.
Svalgaard L. Sector structure of the interplanetary magnetic field and daily variation of the
geomagnetic field of high latitudes // Danish Meteor. Inst. Geophys. papers R-6. – 1968. – Р. 1–11.
|