Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA
Цель. Изучение характеристик (трендов суточных амплитуд и формы) солнечно-суточных Sq вариаций на антарктической обсерватории AIA. Результаты. Из анализа формы Sq вариаций были получены сезонные особенности SqZ, SqY: осенне-весенняя асимметрия и дополнительный утренний экстремум в суточном ходе Sq з...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Український антарктичний журнал |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний антарктичний науковий центр МОН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145832 |
| 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: | Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA / О.И. Максименко, О.Я. Шендеровская // Український антарктичний журнал. — 2017. — № 16. — С. 9-20. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-145832 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Максименко, О.И. Шендеровская, О.Я. 2019-01-31T17:22:59Z 2019-01-31T17:22:59Z 2017 Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA / О.И. Максименко, О.Я. Шендеровская // Український антарктичний журнал. — 2017. — № 16. — С. 9-20. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 1727-7485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145832 550.382:385 Цель. Изучение характеристик (трендов суточных амплитуд и формы) солнечно-суточных Sq вариаций на антарктической обсерватории AIA. Результаты. Из анализа формы Sq вариаций были получены сезонные особенности SqZ, SqY: осенне-весенняя асимметрия и дополнительный утренний экстремум в суточном ходе Sq зимнего (апрель-сентябрь) типа. Обнаружены сезонные различия как среднемесячных значений суточной амплитуды Sq вариаций, так и величин их долговременного тренда за 33 года. Мета. Вивчення характеристик (трендів добових амплітуд і форми) сонячно-добових Sq варіацій на антарктичній обсерваторії AIA. Результати. З аналізу форми Sq варіацій були отримані сезонні особливості SqZ, SqY: осінньо-весняна асиметрія і додатковий ранковий екстремум в добовому ході Sq зимового (квітень-вересень) типу. Виявлено сезонні відмінності як середньомісячних значень добової амплітуди Sq варіацій, так і величин їх довгострокового тренда за 33 роки. Objective. To study the characteristics (trends of diurnal amplitudes and shapes) of solar-diurnal Sq variations at the Antarctic observatory AIA. Results. From the analysis of the shape of Sq variations, seasonal features of SqZ, SqY were obtained: autumn-spring asymmetry and an additional morning extremum in the daily course of Sq winter (April-September) type. Seasonal differences were found both in the mean monthly values of the daily amplitude of Sq variations and in the values of their long-term trend for 33 years. Авторы благодарны исследователям Государственного учреждения Национальный антарктический научный центр МОН Украины и магнитной обсерватории “Аргентинские острова” за качественные данные геомагнитных вариаций, представляемые в систему INTERMAGNET. ru Національний антарктичний науковий центр МОН України Український антарктичний журнал Геолого-геофізичні дослідження Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA Cонячно -добові геомагнітні варіації: сезоні та довготривалі зміни SqY, SqZ на обсерваторії AIA Solar-diurnal geomagnetic field varia tions: seasonal and long-term changes of SqY, SqZ at the observatory AIA Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA |
| spellingShingle |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA Максименко, О.И. Шендеровская, О.Я. Геолого-геофізичні дослідження |
| title_short |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA |
| title_full |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA |
| title_fullStr |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA |
| title_full_unstemmed |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA |
| title_sort |
солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения sqy, sqz на обсерватории aia |
| author |
Максименко, О.И. Шендеровская, О.Я. |
| author_facet |
Максименко, О.И. Шендеровская, О.Я. |
| topic |
Геолого-геофізичні дослідження |
| topic_facet |
Геолого-геофізичні дослідження |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Український антарктичний журнал |
| publisher |
Національний антарктичний науковий центр МОН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Cонячно -добові геомагнітні варіації: сезоні та довготривалі зміни SqY, SqZ на обсерваторії AIA Solar-diurnal geomagnetic field varia tions: seasonal and long-term changes of SqY, SqZ at the observatory AIA |
| description |
Цель. Изучение характеристик (трендов суточных амплитуд и формы) солнечно-суточных Sq вариаций на антарктической обсерватории AIA. Результаты. Из анализа формы Sq вариаций были получены сезонные особенности SqZ, SqY: осенне-весенняя асимметрия и дополнительный утренний экстремум в суточном ходе Sq зимнего (апрель-сентябрь) типа. Обнаружены сезонные различия как среднемесячных значений суточной амплитуды Sq вариаций, так и величин их долговременного тренда за 33 года.
Мета. Вивчення характеристик (трендів добових амплітуд і форми) сонячно-добових Sq варіацій на антарктичній обсерваторії AIA. Результати. З аналізу форми Sq варіацій були отримані сезонні особливості SqZ, SqY: осінньо-весняна асиметрія і додатковий ранковий екстремум в добовому ході Sq зимового (квітень-вересень) типу. Виявлено сезонні відмінності як середньомісячних значень добової амплітуди Sq варіацій, так і величин їх довгострокового тренда за 33 роки.
Objective. To study the characteristics (trends of diurnal amplitudes and shapes) of solar-diurnal Sq variations at the Antarctic observatory AIA. Results. From the analysis of the shape of Sq variations, seasonal features of SqZ, SqY were obtained: autumn-spring asymmetry and an additional morning extremum in the daily course of Sq winter (April-September) type. Seasonal differences were found both in the mean monthly values of the daily amplitude of Sq variations and in the values of their long-term trend for 33 years.
|
| issn |
1727-7485 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145832 |
| citation_txt |
Солнечно-суточные геомагнитные вариации: сезонные и долговременные изменения SqY, SqZ на обсерватории AIA / О.И. Максименко, О.Я. Шендеровская // Український антарктичний журнал. — 2017. — № 16. — С. 9-20. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT maksimenkooi solnečnosutočnyegeomagnitnyevariaciisezonnyeidolgovremennyeizmeneniâsqysqznaobservatoriiaia AT šenderovskaâoâ solnečnosutočnyegeomagnitnyevariaciisezonnyeidolgovremennyeizmeneniâsqysqznaobservatoriiaia AT maksimenkooi conâčnodobovígeomagnítnívaríacíísezonítadovgotrivalízmínisqysqznaobservatorííaia AT šenderovskaâoâ conâčnodobovígeomagnítnívaríacíísezonítadovgotrivalízmínisqysqznaobservatorííaia AT maksimenkooi solardiurnalgeomagneticfieldvariationsseasonalandlongtermchangesofsqysqzattheobservatoryaia AT šenderovskaâoâ solardiurnalgeomagneticfieldvariationsseasonalandlongtermchangesofsqysqzattheobservatoryaia |
| first_indexed |
2025-11-26T08:27:06Z |
| last_indexed |
2025-11-26T08:27:06Z |
| _version_ |
1850618496200736768 |
| fulltext |
9
УКРАЇНСЬКИЙ АНТАРКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ
УАЖ, №16, 9—20 (2017)
УДК 550.382:385
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
Институт геофизики им. С.И.Субботина, Национальная Академия наук Украины,
пр. Палладина 32, г. Киев, 03142; oksanashender@ukr.net
Реферат. Пространственная неоднозначность величины столетних трендов суточных амплитуд Sq вариаций определила
исследование этого вопроса в районе отрицательных ВВ геомагнитного поля. Цель. Изучение характеристик (трендов су-
точных амплитуд и формы) солнечно-суточных Sq вариаций на антарктической обсерватории AIA. Методы. Анализ дан-
ных мониторинга геомагнитного поля на обсерватории за период 1958-1991гг. Исключение влияния зависимости суточной
амплитуды Sq вариаций от индекса солнечной активности F10,7 с применением метода остатков регрессионного анализа.
Результаты. Из анализа формы Sq вариаций были получены сезонные особенности SqZ, SqY: осенне-весенняя асимметрия
и дополнительный утренний экстремум в суточном ходе Sq зимнего (апрель-сентябрь) типа. Обнаружены сезонные разли-
чия как среднемесячных значений суточной амплитуды Sq вариаций, так и величин их долговременного тренда за 33 года.
Выводы. Выявленные положительные тренды среднегодовых суточных амплитуд Sq вариаций составили 11% для восточ-
ной SqY и 17-20% для вертикальной SqZ вариации. Наблюдаемый при этом разброс величины тренда годовых амплитуд
Sq, по-видимому, обусловлен сезонными вариациями физических параметров, определяющих Sq.
Ключевые слова:форма Sq вариаций, осенне-весенняя асимметрия, тренд суточной амплитуды Sq.
CОНЯЧНО-ДОБОВі ГЕОМАГНіТНі ВАРіАЦії: СЕЗОННі ТА ДОВГОТРИВАЛі
ЗМіНИ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРії AIA
О. І. Максименко, О. Я. Шендеровська
Інститут геофізики ім. С. І.Субботіна, Національна Академія наук України, м. Київ; oksanashender@ukr.net
Реферат. Просторова неоднозначність величини столітніх трендів добових амплітуд Sq варіацій визначила дослідження
цього питання в районі від’ємних ВВ геомагнітного поля. Мета. Вивчення характеристик (трендів добових амплітуд і
форми) сонячно-добових Sq варіацій на антарктичній обсерваторії AIA. Методи. Аналіз даних моніторингу геомагнітно-
го поля на обсерваторії за період 1958-1991г. Виняток впливу залежності добової амплітуди Sq варіацій від індексу со-
нячної активності F10,7 із застосуванням методу залишків регресійного аналізу. Результати. З аналізу форми Sq варіацій
були отримані сезонні особливості SqZ, SqY: осінньо-весняна асиметрія і додатковий ранковий екстремум в добовому
ході Sq зимового (квітень-вересень) типу. Виявлено сезонні відмінності як середньомісячних значень добової амплітуди
Sq варіацій, так і величин їх довгострокового тренда за 33 роки. Висновки. Виявлені позитивні тренди середньорічних
добових амплітуд Sq варіацій склали 11% для східної SqY і 17-20% для вертикальної SqZ варіації. Спостережуваний при
цьому розкид величини тренду річних амплітуд Sq, мабуть, обумовлений сезонними варіаціями фізичних параметрів, що
визначають Sq.
Ключові слова: форма Sq варіацій, осінньо-весняна асиметрія, тренд добової амплітуди Sq.
SolAr-dIurnAl geomAgnetIC fIeld vArIAtIonS: SeASonAl
And long-term ChAngeS of SqY, SqZ At the obServAtory AIA
O.I. Maksimenko, O.Ya. Shenderovskaya
S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv; oksanashender@ukr.net
Abstract. The spatial ambiguity of the magnitude of centennial trends in the Sq variations diurnal amplitudes determined the
investigation of this question in the region of negative century variations geomagnetic field. objective. To study the characteris-
tics (trends of diurnal amplitudes and shapes) of solar-diurnal Sq variations at the Antarctic observatory AIA. methods. Analysis
of geomagnetic field monitoring data at the observatory for the period 1958-1991. Exclusion of the effect of the dependence of
10
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
the daily amplitude of Sq variations on the solar activity index F10.7 using the regression analysis residual method. results. From
the analysis of the shape of Sq variations, seasonal features of SqZ, SqY were obtained: autumn-spring asymmetry and an addi-
tional morning extremum in the daily course of Sq winter (April-September) type. Seasonal differences were found both in the
mean monthly values of the daily amplitude of Sq variations and in the values of their long-term trend for 33 years. Conclusions.
The revealed positive trends of the average annual daily amplitudes of Sq variations were 11% for the eastern SqY and 17-20%
for the vertical SqZ variation. The observed variation in the trend value of the annual amplitudes Sq is apparently due to seasonal
variations of the physical parameters that determine Sq.
Key words: shape of Sq variations, autumn – spring asymmetry, trend of Sq daily amplitude.
1. Введение
Солнечно-суточные геомагнитные вариации могут быть хорошим инструментом изучения токовых
систем в магнитосфере-ионосфере (Takeda, 2002, 2013, Steninq et al., 2005, 2008, Tortra et al, 2010, Thu et al.,
2011, Cnossen and Richmound, 2013), электродинамических параметров в верхней атмосфере (Lukyanova and
Christiansen, 2006) и так же использоваться при анализе электромагнитных эффектов перед землетрясениями
(Duma and Ruzin, 2003).
Эти направления исследований требуют всестороннего знания характеристик регулярных солнечно-су-
точных Sq вариаций в магнитно-спокойных условиях, особенностей их морфологических закономерностей и
долговременных изменений в разных регионах земного шара. Исследователи применяют экспериментальные
методы сеть магнитометров (Steninq et al., 2005, 2008, Torta et al., 2010) на поверхности Земли и на борту спут-
ника CHAMP (Pedatella, Forbes, and Richmond, 2011) и теоретические расчеты для создания моделей эквива-
лентных токовых систем Sq. С помощью специальных методик сферического гармонического анализа (Takeda,
2002, Steninq, 2008, Yamazaki et al., 2011, Cnossen and Richmound, 2013) были изучены пространственные ра-
спределения характеристик Sq вариаций в разные фазы солнечного цикла, особенности морфологических
закономерностей на отдельной обсерватории (Thu et al., 2011), а так же их долговременных изменений.
Эмпирическая модель спокойных солнечно-суточных геомагнитных вариаций, определяющая их ве-
личину в зависимости от солнечной активности СА, дня года DOY, местного времени LT, фазы луны была
создана на основе данных измерений вдоль меридиана 210°Е c 1996 по 2007 гг. (Yamazaki et al., 2011). Модель
описывает контроль солнечной активностью интенсивности глобальной токовой системы, но не положения
фокуса эквивалентной токовой системы Sq вариаций. Показаны там же сезонные колебания и северо-южная
асимметрия с дополнительными полугодовыми (кроме годовых) вариациями интенсивности токовой системы
в южном полушарии. По данным наблюдений на сети из 54 магнитометров над материком Австралии были
построены пространственные распределения векторов тока вариаций в южном полушарии для разных мо-
ментов UT (всемирного времени). Исследователи выявили наличие наклонов эквивалентной токовой системы
Sq вблизи ее фокуса и появление дополнительного восточного токового вихря в утренние часы, который
искажает стандартный суточный ход Sq поля на южных широтах, от фокуса к полюсу в зимний сезон (Steninq
et al., 2005). В отдельных регионах северного полушария (низкоширотная обсерватория Phu Thuy) была об-
наружена зимняя аномалия с исчезновением послеполуденного минимума в суточном ходе SqY (Thu et al.,
2011). В Антарктике наблюдаемое на обсерватории LIV околополуночное отрицательное возмущение
связывают с высокоширотными источниками, с продольными токами, а не со стандартной Sq динамо токо-
вой системой (Torta et al., 2010). Влияния на форму Sq вариаций вторичных токов от ближайших океаниче-
ских течений и неоднородностей электрической проводимости, возникающих, в том числе, из-за граничных
эффектов суши и океана, были обнаружены в расчетах (Kuvshinov, 2008, Yamazaki et al., 2011, Steninq, 2008).
С помощью метода сферического гармонического анализа (Takeda, 2002, Kuvshinov, 2008) и модель-
ных CMIT (Coupled Maqnetosphere-Ionosphere-Thermosphere) расчетов (Cnossen and Richmond, 2013) гло-
бальных эквивалентных токовых систем Sq были выделены многие свойства Sq. Обнаруженный годовой
вихрь с высокоширотным западным током в летнем полушарии и более слабым восточным током в зимнем
южном полушарии объясняет наблюдаемый сезонный эффект превалирования значений летних суточных
амплитуд Sq вариаций над зимними в более, чем два раза (Yamazaki and Yumoto, 2012). Смещение положения
фокуса Sq токовой системы к утренним часам в летнем полушарии и к послеполуденным в зимнем (Takeda,
2002) наблюдается с фазовым сдвигом 1-2 месяца как в результате наложения годовых и полугодовых вариа-
ций Sq, так и атмосферных течений и влияния продольных токов (Yamazaki and Yumoto, 2012). При расчетах
глобальных эквивалентных токовых систем Sq (Takeda, 2002) для 02UT в течение одного солнечного цикла
1980-1990 гг было выявлено только два:северный летний тип Sq вариаций, наблюдаемый с апреля по сентя-
брь и зимний с октября по март. Подобная равноденственная асимметрия Sq так же проявлялась в форме
суточных вариаций восточной компоненты магнитного поля в южной полусфере (обсерватория AIA)
(Максименко, Шендеровская, 2015).
При изучении источников долговременных вариаций Sq, исследователи (Cnossen and Richmoun, 2013,
Blas de Haro Barbas et al, 2013, Shinbori et al., 2014) пришли к выводам, что необходимо понимание физиче-
ских механизмов трендов определяющих Sq параметров ионосферы, которые в свою очередь зависят от ве-
ковых вариаций главного магнитного поля, а так же состава и концентрации парниковых газов, изменения
электрической проводимости и ветров в цикле солнечной активности. В последние годы (Shinbori et al., 2014)
были выделены слабая нелинейная связь амплитуд Sq вариаций от солнечной активности в 53% обсервато-
рий и появление небольшого отрицательного тренда на разных широтах. Интересны результаты по данным
за 100 лет (Takeda, 2013), где, используя сезонные различия UT – зависимости интенсивности двух SqY и SqZ
компонент поля, был выявлен тренд Sq, сопровождаемый уменьшением скорости ветров с ростом солнечной
активности. Тренд имеет разные знаки, но даже не во всех регионах со значительным уменьшением главного
магнитного поля он положительный
11
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
С целью определения особенностей морфологических закономерностей солнечно-суточных геомаг-
нитных Sq вариаций на береговой антарктической обсерватории AIA, расположенной в области отрицатель-
ного векового тренда главного магнитного поля Земли, был проведен анализ суточных, сезонных и долговре-
менных изменений характеристик Sq вариаций вертикальной и восточной компонент магнитного поля. В
работе приведены результаты изучения сезонных и долговременных изменений величин трендов суточных
амплитуд SqZ, SqY вариаций по данным измерений на AIA в период 1958-1991гг.
2. Исходные данные и метод анализа
В этом исследовании используются SqY и SqZ геомагнитные вариации на Украинской ан-
тарктической обсерватории АІА Украинской антарктической станции «Академик Вернадский»
(65,25S, 64,75W; ~500 CGL - corrected geomagnetic latitudes, исправленной геомагнитной широты).
Величины суточных амплитуд Sq вариаций вычисляются как разброс часовых значений интенсив-
ностей геомагнитных вариаций Y, Z компонент поля после предварительного вычитания их сред-
них полуночных (22-02LT) значений. Для восточной компоненты магнитного поля - это разница
интенсивностей Y в экстремумах ее суточного хода, а для вертикальной - отклонение суточного
максимума SqZ от его минимума вблизи захода Солнца. Сезонные вариации и долговременные
тренды были определены при использовании среднечасовых и среднемесячных значений суточ-
ных амплитуд SqY и SqZ. Вычисления величин трендов суточных амплитуд Sq были выполнены по
методу остатков в линейной регрессионном анализе между Sq и индексом солнечной активности
(СA) F10,7 (Максименко и др., 2013). Коэффициенты корреляции между Sq вариациями геомагнит-
ного поля и индексами солнечной активности F10,7 были получены для двух элементов поля в течение
трех солнечных циклов.
3. Результаты
Особенности наблюдаемых солнечно-суточных геомагнитных Sq вариации обусловлены располо-
жением точки наблюдений (AIA) полярнее фокуса южного вихря эквивалентной динамо-токовой систе-
меSq. На рис. 1а, б показаны кривые суточных изменения часовых значений отклонений вертикальной
компоненты магнитного поля от ее полуночного уровня SqZ=Z-Z(0)LT для каждого месяца года за период
1958-1991 гг. Хорошо видны искажения классической формы суточного хода SqZ, характеризуемой глав-
ным дневным максимумом вблизи полудня. Обратим внимание на появления дополнительного утреннего
максимума SqZ в (3÷4)LT, который имеет наибольшее значение в зимний сезон, и отрицательного возму-
щения SqZ около захода солнца (16÷17)LT с наибольшей интенсивностью в равноденствие. При постепен-
ном удалении от зимы утренний максимум в SqZ вариациях тоже проявляется в отдельные (04) и (09) ме-
сяцы равноденствия, которые можно отнести к зимнему типу SqZ вариаций. Величина утреннего максиму-
ма относительно суточной амплитуды достигает 50% зимою при очень малых значениях SqZ, и меньше
23% осенью (04), 15% весною (09). По отношению к дневной амплитуде поля Sq динамо-системы, равной
соответственно SqZ=9,1нТл в (04) и SqZ=14,4нТл в (09), процент утреннего максимума возмущения тоже
увеличивается до 35% осенью (04) и 23% весною (09). Причем, осенью (04) суточный максимум и дневная
амплитуда SqZ меньше по сравнению с весною (09), а утренний максимум более плоский и смещен к по-
здним часам. Утренний максимум так же ярко был выражен в SqY вариациях на AIA (Максименко,
Шендеровская, 2015) и обусловлен усилением восточного тока вблизи 7-8LT, которое, следуя за термина-
тором, уменьшалось при удалении от июля в зимнем типе SqY вариаций, например, в (05) и отсутствовало
в летнем типе (02) на рис. 1б.
В годовых вариациях суточной амплитуды SqZ различия лето-зима могут достигать 5-8 раз.
Причем, дневной суточный максимум летом смещен к утру на 1-2 часа относительно его положения зи-
мой. В то же время полугодовые вариации SqZ нельзя выделить четко из-за присутствия равноденствен-
ной асимметрии суточной амплитуды относительно (06) месяца. Асимметрия характеризуется усилением
SqZ полей токовой системы Sq на 40% весною (09) т.е. 14,4нТл против 9,1нТл осенью (04), что вызвано
сезонными изменениями интенсивности токовой системы SqZ при зимнем типе Sq вариаций вертикаль-
ной компоненты геомагнитного поля (в табл. 1 значения со звездочкой). Однако, вклад сумеречных во-
змущений, обусловленных вероятно влияниями продольных токов, отличается в суточной амплитуде зимних
и летних типов суточного хода Sq, что определяет осенне-весеннюю асимметрию в равноденствие (см. табл.
1). Равноденственная весенне-осенняя (В-О) асимметрия слабее выражена ΔSqZ(В-О)/SqZ(В) = 0,16 в случае
классической осени (месяцы 03-04) и весны (09-10), наибольшая асимметрия ΔSqZ(04;09)/SqZ(09) = 0,32
отмечена для зимнего типа вариаций со средней суточной амплитудой SqZ =17,9нТл (09 и 04). Асимметрия
почти отсутствует ΔSqZ(03;10)/SqZ(10) = 0,04 для летнего типа (03 и 10) SqZ вариаций с суточной амплиту-
дой SqZ = 26,8нТл. Иными словами, в летнем (03 и 10) типе SqZ вариаций практически нет асимметрии
(относительно 06 месяца), которая достигает 32% для зимнего (04 и 09) типа SqZ.
12
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
Рис. 1. Графики солнечно – суточных геомагнитных вариаций SqZ, отклонений от полуночных среднечасовых
значений вертикальной компоненты магнитного поля для отдельных месяцев (цифры в скобках)
четырех сезонов года на AIA за период 1958-1991гг. Сопоставление средних суточных ходов SqZ и SqY
для мая и февраля представлено в нижнем ряду.
Fig. 1. Diagrams of the solar-diurnal geomagnetic variations of SqZ, deviations from the midnight hourly values
of the vertical component of the magnetic field for individual months (figures in brackets) of the four seasons
of the year for AIA for the period 1958-1991. A comparison of the average daily motions SqZ and SqY for
May and February is presented in the bottom row.
Таблица 1
Равноденственная (осень-весна) асимметрия суточных амплитуд SqZ вариаций в течение 1958-1991 гг.
Table 1
equidiurnal (autumn-spring) asymmetry of diurnal amplitudes of SqZ variations during 1958-1991
Тип SqZ вариаций месяц SqZ, н Тл.
(суточная амплитуда)
Равноден. асим.
сут. ампл. SqZ
Осень(О) Весна(В) Осень(О) Весна(В) (В-О)\В;
SqZ(В)>SqZ(o)
Классич 03-04 09-10 20,45 24,3 3,9/24,3=0,16
Зимний 04 09 14,6 21,2 6,6/21,2=0,32
Летний 03 10 26,25 27,4 0,9/27,4=0,03
Зимний* 04 09 9,1 14,4 5,3/14,4=0,4
- SqZ для эквивалентной токовой системы.
13
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
Рис. 2а, б. Долговременные изменения суточной амплитуды SqZ, SqY вариаций и остатков амплитуд resSqZ,
resSqY после исключения линейной зависимости Sq от индекса SA: а) в летнее (01) и б) зимнее (07)
солнцестояние на AIA в течение трех солнечных циклов.
Fig. 2a, b. Long-term changes in the daily amplitude: SqZ, SqY variations and residuals resSqZ, resSqY after excluding
the linear dependence of Sq from the SA index: a) in the summer (01) and b) winter (07) solstice on AIA for three solar cycles.
Кроме годовых, полугодовых изменений SqZ вариаций были вычислены долговременные изменения
суточной амплитуды SqZ в течение трех солнечных циклов 1958-1991гг. При определении трендов SqZ при-
менялся метод остатков регрессионного анализа, используемый в прежней работе (Максименко и др., 2013)
для исключения влияния линейной зависимости суточной амплитуды SqZ вариации от индекса солнечной
активности F10,7. Для примера на рис. 2 а, б приведены графики долговременных изменений усредненных
для зимнего (07) и летнего (01) месяцев суточных амплитуд геомагнитных вариаций вертикальной SqZ и
восточной SqY компонент поля. Там же показаны подобные кривые для остатков resSqZ, resSqY суточных
амплитуд, полученных после вычитания их зависимости от индекса F10,7 в периоды солнцестояния в тече-
ние 33 лет в интервале 1958-1991 гг. На каждой кривой Sq указаны линии трендов на фоне квазициклических
колебаний суточной амплитуды Sq в течение 1958-1991 гг. Величины линейного тренда суточных амплитуд
для каждого месяца будут использованы позже при анализе изменений величины тренда SqZ на протяжении
года. Положительный тренд суточной амплитуды Sq был обнаружен в летнее солнцестояние с величиной
тренда летом а(01) SqY =0,17нТл/год, большей в ~2 раза, чем зимой а(06) SqY = 0,09 нТл/год. После миними-
зации влияния солнечной активности на амплитуду Sq вариации (вычитания их линейной зависимости от
индекса F10,7) величина тренда уменьшается, но знак тренда изменяется только в отдельные месяцы.
На рис. 3 представлены графические зависимости величины “a“ долговременного тренда среднеме-
сячных суточных амплитуд Sq вариаций от номера месяца: для вертикальной компоненты (внизу) и для во-
сточной компоненты.
14
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
Рис. 3. Годовые изменения величины “a“ линейного тренда среднемесячных суточных амплитуд SqZ (внизу),
SqY геомагнитных вариаций и величин трендов остатков суточных амплитуд resSqZ и resSqY после вычитания
их линейной зависимости от F10,7 (индекса солнечного радиоизлучения на длине волны 10,7см) за период 1958-1991гг.
Монотонная линия на кривых – полиномиальный тренд второй степени.
Fig. 3. Annual changes in the value “a“ of the linear trend of the average month diurnal amplitudes SqZ (bottom),
SqY of geomagnetic variations Sq and the values of the residuals resSqZ and resSqY after subtracting their linear
dependence on F10.7 (solar radio emission index at wavelength 10,7cm) for the period 1958-1991. A monotonic line on curves
is a polynomial trend of the second degree.
Здесь показаны сезонные изменения величины тренда “a“ суточных амплитуд SqZ и их остатков resSqZ в
пределах 0,25 нТл/год на протяжении года. Минимальные величины тренда для обеих суточных амплитуд
SqY, SqZ отмечались зимой, а различия тренда амплитуд для “зимнего” и “летнего” типов Sq вариаций
– в равноденственные месяцы. Величина тренда суточных амплитуд Sq меняет знак только в отдельные
месяцы, например, для SqY в октябре (рис. 3). Средняя картина годовых изменений величины (в нТл/год)
положительного тренда амплитуд Sq после минимизации влияния SA была получена с помощью полинома
второй степени (монотонные кривые на графиках рис. 3). При этом значительное увеличение величины
тренда “a“ суточных амплитуд в первую половину года характеризует весенне-осеннюю асимметрию
“a“ относительно зимних (07;08) месяцев, который имеет бóльшие значения для восточной компоненты
магнитного поля (рис. 3, вверху).
Ниже в табл. 2 приведены результаты вычисления величин долговременных трендов суточных амп-
литуд Sqy и SqZ вариаций, усредненных за 12 месяцев, в интервале 1958-1991 гг. Там же показаны значе-
ния величины трендов в (нТл/год) и (%), полученные после минимизации влияния солнечной активности
(SA). Величины скорректированных трендов были определены для двух моделей зависимости суточных
амплитуд Sq от индекса солнечной активности F10,7: линейной регрессионной модели связи Sq =
a·(F10,7+b) и степенной модели Sq = a·(F10,7)n. После исключения влияния SA в приближении линейной
модели отмечено уменьшение величины тренда в нТл/год суточных амплитуд SqY и SqZ соответственно в
2,2 и 1,7 раз.
15
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
Таблица 2
Величины долговременного тренда “a“ суточных амплитуд Sqy, SqZ вариаций на AIA, усредненных за год в
течение 1958-1991гг: для исходных данных и после минимизации влияния SA путем вычитания зависимости Sq
(f10,7) в приближении двух регрессионных моделей связи (линейной Sq = a·(f10,7+b) и степенной Sq = a·(f10,7)n)
Table 2
the long-term trend “a“ of the daily amplitudes of Sqy, SqZ variations on AIA averaged over the year during 1958-
1991: for the initial data and after minimizing the influence of SA by subtracting the Sq (f10.7) dependence in the
approximation of two regression coupling models (linear Sq = a • (f10.7 + b) and the power Sq = a • (f10.7) n)
Параметр,
суточная амплитуда
период Величина тренда “a“
Исходные
данные После минимизации влияния f10,7
Sq = a (год) Линейная модель Sq = a·f10,7 + b Степенная модель Sq =
a·(f10,7)n
нТл/год нТл/год 0,01% 0,01%
SqY 1958-1991 0.27±0,12 0,117±0,1 0,11±0,07 0,11±0,08
SqZ 1958-1991 0.17±0.1 0.096±0.07 0,17±0,1 0,2±0.14
Как видно, значения в % тренда суточных амплитуд несколько различались при выбранных моделях
минимизации влияния SA, особенно для вертикальной SqZ вариации. В итоге, положительный тренд средне-
годовых суточных амплитуд Sq вариаций за 33 года составил 11% и 17-20%, больше для вертикальной ком-
поненты Sq, с разбросом (60-70)% на AIA. Выяснение причин значительного разброса годовых изменений
наклона тренда “a“ суточных амплитуд Sq представляет довольно сложную задачу.
4. Дискуссия
4.1 Форма суточных вариаций Sq
Регулярные солнечно-суточные Sq вариации компонент геомагнитного поля можно представить сум-
мой четырех синусоидальных гармоник с периодами 24 часа, 12 часов, 8 часов и 6 часов в соотношении 40%,
30%, 15% , 5% (Yamazaki et al., 2011). Первые две суточная и полусуточная гармоники – это мигрирующие
вариации, связанные с солнечными тепловыми приливами, генерирующими динамо – токовые вихри в ио-
носфере, а 8 час и 6 час гармоники относятся к немигрирующим, локальным возмущениям магнитного поля,
имеющим внешние источники разной природы. Изменения в амплитуде и фазе Sq вариации зависят от сезо-
на и солнечной активности и связаны с перемещением положения фокуса токовой системы Sq. Полусуточные
приливы достигая 20% могут влиять на интенсивность и форму Sq токовой системы. Кроме этого, отмечают-
ся кратковременные возмущения (< 2 час), которые вызваны атмосферными гравитационными волнами.
Расчеты глобальной системы эквивалентных токов Sq вариаций требуют точного знания момента смены на-
правления тока с восточного на западный и, наоборот, в суточном токовом ионосферном вихре на высотах
≈110км. Трудности определения этого параметра по форме Sq вариаций на одной обсерватории приводят к
использованию дополнительных сведений о токах и смене направления ветров на этих высотах ионосферы,
полученных косвенными, радиофизическими методами. На средних широтах SqY вариации восточной ком-
поненты поля менее чувствительны к пространственным изменениям положения фокуса эквивалентной
системы Sq динамо-токов и к изменениям геомагнитной активности (Tortra et al., 2010). Интенсивность гео-
магнитных SqY вариаций пропорциональна максимальной сумме токов северо-южного направления утром
и противоположных токов после полудня (Yamazaki et al., 2011). Вертикальная Z компонента контролирует-
ся силой тока Sq вихря над головой в месте наблюдений и является наиболее устойчивой среди трех компо-
нент поля к геомагнитным возмущениям среды. В то же время Z сильно подвержена воздействию вторич-
ных токов, наведенных в результате океанических приливов, берегового эффекта и, неоднородностей про-
водящей Земли, и зависит от местоположения обсерваторий, например, (Kuvshinov, 2008, Steninq et al.,
2007, Torta et al, 2010, Takeda, 2013).
Мы рассмотрели сезонные особенности формы SqZ вариаций в спокойные дни, полученные для каж-
дого месяца после усреднения за 33 года на AIA (рис.1). Наблюдался дополнительный утренний максимум
интенсивности SqZ в зимнем (04-09) типе суточных вариаций SqZ, достигающий в 3-4LT до 50% от суточной
амплитуды SqZ зимой, в июле, и показывающий сезонные уменьшения от (23%) в апреле до (15%) в сентя-
бре, т.е. от осени до весны. Вместе с тем, напротив, суточный максимум и дневная амплитуда SqZ осенью
(04) были меньше по сравнению с весною (09), а утренний максимум более плоский и смещен к поздним
часам. Утренний максимум SqZ, как и отмечаемые отрицательные возмущения вблизи сумерек в 16-17LT,
по-видимому, не были связаны с интенсивностью токовой системы Sq. При этом отметим неполное фазовое
соответствие утренних особенностей в формах SqZ и SqY вариаций, к примеру, показанных для (05) месяца
на рис. 1 и в (Максименко и др., 2015), которое требует специального изучения в будущем. По аналогии с
результатами (Steninq et al., 2005) дополнительный утренний максимум SqZ, вероятно, может быть вызван
утренним восточным токовым вихрем, который впервые был обнаружен над южной Австралией на широтах
полярнее фокуса токовой системы Sq. Это проявление так называемой ‘M’ формы солнечно-суточных Sq
вариаций горизонтальной компоненты магнитного поля, которая обусловлена утренним усилением восточ-
16
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
ного тока с ростом широты и не связана с токовой системой Sq (Steninq, 2008). Другие искажающие суточ-
ный ход SqZ и SqY немигрирующие флуктуации, вызванные береговым эффектом, по-разному проявлялись
на западном и восточном материковом контуре Австралии в широтном диапазоне ~(20-30)S, показаны в
(Steninq, Reztsova, 2007). Предварительный детальный анализ особенностей формы суточного хода Sq важен
в процессе выбора количественных характеристик Sq, которые используются при изучении источников дол-
говременных изменений SqY, SqZ и их сезонных различий (Steninq, 2008, Torta et al., 2010, Takeda, 2013).
4.2. Сезонные и годовые изменения характеристик Sq вариаций
Известно, что суточные солнечные тепловые течения генерируют в присутствии магнитного поля
Земли два вихря токов противоположных направлений, по часовой стрелке и против соответственно в осве-
щенной ионосфере северного и южного полушарий. Проведенный анализ годовых изменений среднемесяч-
ных суточных амплитуд SqZ < (0,3-0,5) SqY вариаций, вертикальной и горизонтальной компонент поля,
усредненных за три солнечных цикла, выделил соответствующие минимумы (4нТл и 12нТл) зимой (06-07),
летние (11-02) максимумы (31нТл и 60нТл) амплитуд и намечающееся плато амплитуд в октябре-ноябре для
восточной компоненты. При этом годовые амплитуды Sq различались в 1,8 раза для вертикальной и восточ-
ной компонент поля, равняясь 27нТл и 48нТл на AIA в интервале 1958-1991 гг. Согласно расчетам (Yamazaki,
Yumoto, 2012) годовой одиночный вихрь в декабрьском солнцестоянии, с усиленным западным током в юж-
ном летнем полушарии, при слабом восточном токе в северном зимнем полушарии объясняют большую ин-
тенсивность Sq токов в летнем полушарии по сравнению с зимним.
Особенности годовых изменений суточных амплитуд SqZ вариаций можно рассмотреть на схеме ра-
спределения среднемесячных суточных амплитуд, представленных в изолиниях равных амплитуд SqZ в те-
чение трех циклов солнечной активности 1958-1991 гг на рис. 4. Обнаруженная равноденственная асимме-
трия (относительно июня) среднемесячных значений суточных амплитуд SqZ (табл. 1 и рис. 4) вызвана су-
ществованием практически двух (“летнего” и “зимнего”) типов Sq вариаций, наблюдаемых соответственно с
10 по 03 и с 04 по 09 месяцы года на AIA.
При этом весенне-осенняя разница амплитуд Sq полей системы динамо токов достигала максимум
(32- 40)% только в зимнем (04 и 09) типе SqZ вариаций с превышением весенних (09) амплитуд Sq над их
осенними значениями (04). Эта асимметрия не находит объяснения в рамках существующих механизмов
формирования полугодовых максимумов геомагнитных Sq вариаций (Yamazaki, Yumoto, 2012). Так, полуго-
довые изменения южной компоненты магнитного поля солнечного ветра Bz IMF показывают максимумы
вблизи 5 апреля, а геомагнитной активности, измеренной индексом aa, имеют максимумы от 21 марта до 5
апреля.
SqZ1958-1991
9
12
3
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
Рис. 4. Схема межгодовых распределений сезонных изменений суточных амплитуд SqZ вариаций
в изолиниях равных значений (цифры в нТл) на AIA в течение 1958-1991гг. Ось ординат – месяцы.
Fig. 4. Diagram of interannual distributions of seasonal variations in daily amplitudes of SqZ variations in isolines
of equal values SqZ (digitals in nT) at AIA during 1958-1991. The axis of ordinates is months.
С другой стороны, согласно расчетов (Yamazaki et al., 2011, Yamazaki, Yumoto, 2012) сезонные изме-
нения глобальной эквивалентной токовой системы являются результатом наложения стационарной, полуго-
довой и годовой компонент Sq вариаций. Из них первые два компонента сопровождаются дневными вихря-
ми тока в каждом полушарии, а годовые вариации имеют одиночный вихрь, центрированный в экваториаль-
ном районе в утреннее время. В результате получается, что полугодовая компонента достигает максимума
на 10 дней раньше 21 марта, момента равноденствия, а годовая – через 7 дней от точки солнцестояния 21
июня. Авторы приходят к выводу, что вследствие таких временных смещений остаточные явления равно-
денственных максимумов геомагнитной активности весьма слабые и не могут проявиться в сезонных изме-
нениях среднемесячных амплитуд Sq. В то же время асимметрия весна-осень для дневных Sq в северном
полушарии часто связывалась с полугодовыми вариациями ветровых систем, смещенных на 1-2 месяца от
17
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
точки равноденствия (Thu et al., 2011, Steninq, 2008, Takeda, 2002). Системы нейтральных ветров вместе с
межполушарными продольными токами и вековыми вариациями магнитного поля (Яременко, 2004) опреде-
ляют как северо-южную асимметрию, так и полугодовые вариации положения фокуса Sq систем (Takeda,
2002, Thu et al., 2011). Однако, в долговременных изменениях Sq, кроме важной роли нейтральних ветров,
большое значение имеет влияние ионосферной проводимости, контролируемой уровнем солнечной актив-
ности, и геомагнитного поля в зависимости от уровня магнитного момента Земли (Cnossen, Richmond,
Wiltberqer, 2012).
4.3 Долговременные изменения Sq
Долговременные изменения суточных амплитуд Sq сохраняют квази-колебательный характер с перио-
дом солнечного цикла во все месяцы года, следуя за изменениями индекса SA. Однако, сезонные колебания
величин “a“ линейных трендов среднемесячных суточных амплитуд вертикальной SqZ и восточной SqY ва-
риаций, различающихся в 2-5 раза в течение 33 лет, не полностью совпадают (рис. 2, 3, 4). При этом величи-
на положительного тренда “a“ суточных амплитуд Sq изменялась в пределах 0,25 нТл/год. Летом тренд силь-
нее, чем зимой. Кроме того, наблюдались различия “a“ для “зимнего” (04;09) и “летнего” (03;10) типов Sq
вариаций в равноденственные периоды. Минимальные величины трендов отмечались зимой, а отрицатель-
ные тренды в октябре для SqY вариаций. В средней картине годовых изменений “a“, полученной с помощью
полинома второго порядка (монотонные линии на кривых Sq, рис. 3), удалось выделить весенне-осеннюю
асимметрию “a“ с увеличением величины тренда в первую половину года, причем, значительно большей для
восточной SqY компоненты после исключения влияния солнечной активности.
Сезонные колебания величин 33-х летнего тренда среднемесячных суточных амплитуд Sq вариаций,
очевидно, привели к 60-70% разбросу значений величин тренда среднегодовых амплитуд. Полученные после
минимизации влияния солнечной активности величины положительных трендов составляли 11% для восточ-
ной и больше, 17-20% для вертикальной компоненты поля, уменьшившись соответственно в 2,2 и 1,7 раз на
AIA в интервале 1958-1991 гг. Отмеченное различие величины трендов для восточной и вертикальной ком-
понент магнитного поля сопровождалось более сильной корреляцией между изменениями амплитуд SqY и
индексов F10,7 и сезонными колебаниями показателей связи Sq с SA для обеих компонент поля. Разный се-
зонный вклад долготных вариаций термосферных приливов на SqY и SqZ был получен из анализа данных
наблюдений магнитного поля на спутнике CHAMP с учетом силы и ориентации магнитного поля Земли и
немигрирующих приливов в нижней термосфере в условиях спокойного Солнца (Pedatella, Forbes, Richmond,
2011). При уменьшении интенсивности геомагнитного поля увеличивается электрическая проводимость в
ионосфере, что естественно объясняет положительный тренд амплитуд Sq на AIA до конца прошлого столе-
тия (Максименко и др., 2013). С другой стороны ионосферная проводимость увеличивается с ростом SA,
которая в 23 солнечном цикле снизилась на 20%, что и приводит (не показано) к появлению слабого отрица-
тельного тренда суточных амплитуд Sq за последние 54 года 1958-2013гг на AIA.
С другой стороны сравнения результатов экспериментальных и модельных исследований долговре-
менных трендов с применением электродинамической модели общей циркуляции Thermosphere-Ionosphere-
General Circulation Model (TIE-GCM) и Coupled Magnetosphere–Ionosphere-Thermosphere (CMIT) модели
(Cnossen, Richmond, Wiltberqer, 2012, Cnossen and Richmond, 2013, Shinbori et al., 2014) в большинстве обсер-
ваторий показали превышение наблюдаемых величин тренда Sq над расчетными. При этом доминирующая
роль в увеличении величины тренда Sq вариаций была отведена изменениям интенсивности магнитного
поля, проявляющимся через широтные изменения ионосферной проводимости (Shinbori et al., 2014).
Теоретически исследованы также отклики системы взаимодействующих геосфер (магнитосфера – ионосфе-
ра – термосфера) на вековое уменьшение магнитного дипольного момента Земли (8-6)1022Аm2 (Cnossen,
Richmond, Wiltberqer, 2012). Выявлена при этом ступенчатость связи ионосфеной проводимости и суточных
амплитуд Sq вариаций трех компонент магнитного поля с индексом F10,7, которая контролируется уровнем
магнитного момента Земли. Это объясняет разнообразие величин наблюдаемых долговременных трендов Sq
в разных регионах, подтверждая сложность проблемы определения истинных долговременных трендов Sq.
В (Yamazaki and Kosch, 2014) приводится, что показатель связи Sq с F10,7 чуть больше, чем (F10,7)0,5
вдоль меридиана 210о, а в почти сопряженных точках Kakioka (36,2N) и Gnanqara (31,8S) для выбранных
полугодовых и годовых гармоник Sq получена линейная связь с числом солнечных пятен (Yamazaki, Yumoto,
2012). В то же время минимизация влияния SA путем вычитания зависимости второго порядка Sq от F10,7
привела к выявлению отрицательного тренда Sq в отдельных регионах для 53% обсерваторий, расположен-
ных, к примеру, в восточной Канаде, Европе, Индии, где отмечались большие вековые вариации магнитного
поля (Shinbori et al., 2014). Разнообразие характера связи Sq с солнечной активностью, F10,7, в том числе,
полученные в работе величины трендов амплитуд Sq для линейной и степенной регрессионных моделей
связи Sq с F10,7 (табл. 2), оставляет открытым вопрос оптимизации методов исключения влияния солнечной
активности на Sq, которые используются при определении истинных трендов амплитуд Sq в разных времен-
ных интервалах и регионах мира.
Наряду с контролем солнечной активности необходимо исследовать вклад региональных источников
в величину трендов Sq: вековых вариаций геомагнитного поля в первую очередь, затем структурных неодно-
родностей ионосферной проводимости, электронной концентрации и внешних немигрирующих возмуще-
ний, связанных с динамическими процессами в верхней стратосфере и нижней термосфере (Cnossen and
Richmond, 2013, Takeda, 2013). Последние легче проявляются в зимний сезон, когда в большинстве случаев
(Torta et al., 2010, Thu et al., 2011, Steninq, 2008) могут регистрироваться слабые и отрицательные сигналы Z
амплитуд солнечно-суточных вариаций Sq, а возмущения приводят к сильным искажениям стандартного
суточного хода SqZ.
18
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
В этой связи изучение источников региональных годовых, сезонных изменений величины трендов Sq
представляет самостоятельную задачу и требует длительных рядов данных наблюдений с учетом параметров
солнечного ветра и Ву компоненты ММП в разные фазы солнечной активности для использования не только
усредненных, а ежедневных амплитуд суточных Sq вариаций всех компонент магнитного поля, в том числе,
на близлежащих AIA береговых обсерваториях.
5. Выводы
Свойства солнечно-суточных Sq вариаций были выявлены из данных мониторинга геомагнитного
поля в районе отрицательных ВВ вариаций геомагнитного поля, на обсерватории AIA в период 1958-1991гг.
Сезонные и долговременные особенности SqZ вариаций были получены из анализа формы суточного
хода SqZ вертикальной компоненты поля. Дополнительный утренне-ночной максимум SqZ, обнаруженный
в 3-4LT в “зимнем” (04-09) типе SqZ вариаций, составил ~ 50% от суточной амплитуды SqZ в июне,
15% в сентябре (09), что меньше, чем 23% осенью (04). Этот максимум, вероятно, обусловлен утренним
восточным вихрем тока, что впервые был зарегистрирован над южной Австралией. Вместе с отрицательным
возмущением Sq в сумерки 16-17LT, наблюдаемым так же на близлежащей обсерватории LIV, утренний
максимум SqZ не cвязаны ни с солнечной Sq, ни с полярной Sqp токовыми системами. Выделенная осенне-
весенняя асимметрия (относительно 06 месяца) суточных амплитуд Sq вариаций вертикальной компоненты
поля отражает отсутствие равноденственного типа суточного хода SqZ и характеризуется весенним (32-40)%
превышением амплитуд поля Sq системы токов, заметным только для зимнего (04 – 09) типа SqZ вариаций
на AIФ.
Определены разные годовые изменения величин долговременных трендов среднемесячных суточных
амплитуд SqZ и SqY вариаций менее 0,25 нТл/год. Отмечается весенне-осенняя асимметрия величины тренда
при усилении тренда в первую половину года, летом и спад зимою, различие величины тренда для “летнего”
(03 и 10) и “зимнего” (04 и 09) типов суточного хода SqZ вариаций для равноденственных месяцев. Вычислены
величины положительных долговременных трендов среднегодовых суточных амплитуд Sq вариаций,
составляющие 11% для восточной SqY и больше, 17-20% для вертикальной SqZ компонент магнитного поля
на AIA в интервале 1958-1991 гг. наблюдаются различные уменьшения величины тренда годовых значений
амплитуд SqY и SqZ вариаций соответственно в 2,2 раза и в 1,7 раз после минимизации влияния солнечной
активности (SA) в приближении линейной регрессионной зависимости Sq от индекса F10,7. Разброс величины
тренда среднегодовых амплитуд Sq вариаций (до 70%) обусловлен, в основном, сезонными вариациями
определяющих амплитуду Sq параметров (электрической проводимости, интенсивности магнитного поля,
концентрации парниковых газов, термосферных ветров, температуры и т.д.). В дальнейшем предполагается
проанализировать свойства Sq в зависимости от изменений М - магнитного момента Земли, которые различны
для лет максимумов и минимумов солнечного цикла. Остается также неясной роль немигрирующих
геомагнитных колебаний.
6. Благодарности
Авторы благодарны исследователям Государственного учреждения Национальный антарктический
научный центр МОН Украины и магнитной обсерватории “Аргентинские острова” за качественные данные
геомагнитных вариаций, представляемые в систему INTERMAGNET.
7. Литература
1. Максименко О.И., Бахмутов В.Г., Килифарска Н. А., Шендеровская О.Я. Трендовые изменения
геомагнитного поля на обсерватории “Аргентинские острова“ – эффект в Sq-вариациях. Украинский антарктический
журнал. 2013. № 12. C. 62-68.
2. Максименко О.И., Шендеровская О.Я. Геомагнитные солнечно-суточные вариации в Антарктике. Связь
с солнечной активостью. Украинский антарктический журнал. 2014. №13. C. 67-74.
3. Максименко О.И., Шендеровская О.Я. Особенности формы солнечно-суточных геомагнитных SqY
вариаций над Антарктикой Междисциплинарные исследования в науке образовании. 2015. № 3H. mino.esrae.ru/
hdf/2016/5sp/1541.doc.
4. Яременко Л.Н., Мищенко Ю.П., Шендеровская О.Я. Главное магнитное поле и вековые вариации в
пределах мантии Земли. Геофизический журнал. 2004. Т.26. №. 1. С.117–122.
5. Blas de Haro Barbas, B.F., Elias, A.Q., Cnossen I., Zossi de Artiqas, M., 2013. Lonq-term chanqes in solar qui-
et (Sq) qeomaqnetic variations related to Earth’s maqnetic field secular variation.. J. Geophys. Res. Space Physics, 118,
.3712–3718. DOI:10.1002/jgra.50352.
6. Cnossen, I., Richmond, A.D., Wiltberqer, M., 2011. The dependence of the coupled magnetosphere-iono-
spherethermosphere system on the Earth’s magnetic dipole moment. J. Geophys. Res., 117, A05302. DOI:10.1029/
2012JA017555.
7. Cnossen, I., Richmond, A. D., 2013. Chanqes in the Earth’s magnetic field over the past century: Effects on the
ionosphere-thermosphere system and solar quiet (Sq) magnetic variation. J. Geophys. Res. Space Physics, 118, 849–858.
DOI: 10.1029/2012JA018447.
8. Duma, Q., 2003. Ruzhin Diurnal chanqes of earthquake activity and geomaqnetic Sq-variations. Natural Haz-
ards and Earth System Sciences, 3, 171–177.
19
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
9. Kuvshinov, A.V., 2008. 3-D global induction in the oceans and solid Earth:Recent progress in modelinq magnet-
ic and electric fields from sources of magnetospheric, ionospheric and oceanic origin. Surv. Geophys, 29, 139–186.
10. Lukianova, R. and Christiansen, F., 2006. Modelinq of the global distribution of ionospheric electric fields based
on realistic maps of field-aligned currents. J . Geopys.Res., 111, A3. DOI: 10.1029/2005JA011465.
11. Pedatella, N.M., Forbes, J.M. and Richmond, A.D., 2011. Seasonal and longitudinal variations of the solar quiet
(Sq)current system during solar minimum determined by CHAMP satellite magnetic field observations. J. Geophys. Res.,
116, A04317, DOI:10.1029/2010JA016289.
12. Shinbori, et al., 2014. Lonq-term variation in the upper atmosphere as seen in the qeomagnetic solar quiet daily
variation. Earth, Planets and Space, 66, 155.http://www.earth-planets-space.com/66/1/155.
13. Steninq, R. J., 2008.The shape of the Sq current system. Ann. Geophys, 26, 1767–1775.
14. Steninq, R.J, Reztsova, T., Ivers, D., Turner, J. and. Winch, D., 2005. Morninq quiet-time ionospheric current
reverсаl at mid to hiqh latitudes. Annales Geophysical, 23, 385–391.
15. Steninq, R.J. and Reztsova, T. 2007. The daily variations of the vertical (Z) element of the Geomaqnetic field
around the coast of mainland Australia. Earth Planets Space, 59, 579–584.
16. Takeda, M., 2002. Features of qlobal geomaqnetic Sq field from 1980 to 1990. J. Geophys. Res. DOI:10.1029/
2001JA009210.
17. Takeda, M., 2013. Difference in seasonal and lonq-term variations in geomaqnetic Sq fields between geomag-
netic Y and Z components. J. Geophys. Res.: Space Physics, 118, 5, 522–2526. DOI:10.1002/jgra.50128.
18. Thu H. Pham Thi, Amory-Mazaudier, C., Le Huy, M. 2011. Sq field characteristics at Phu Thuy, Vietnam, durinq
solar cycle 23:comparisons with Sq field in other lonqitude sectors. Annales Geophysical, 29,. 1–17.:www.ann-geophys.
net/29/1/2011/ DOI:10.5194/ anqeo-29-1-2011.
19. Torta, J., Саntiaqo Marсаl,. Curto, Juan J et al., 2010. Behaviour of the quiet-day geomaqnetic variation at Liv-
inqston Island and variability of the Sq focus position in the South American-Antarctic Peninsula reqion. Earth Planets
Space. 62, 297–307.
20. Yamazaki, Y., Yumoto, K., Cardinal M. et al., 2011. An empirical model of the quiet daily geomagnetic
field variation. J. Geophys. Res..116, A10. DOI: 10.1029/2011JA016487.
21. Yamazaki and Yumoto. 2012. Lonq-term behavior of annual and semi-annual Sq variations. Earth Planets
Space. 64, 417–423.
22. Yamazaki, Y., Kosch, M.J., 2014. Geomagnetic lunar and solar daily variations durinq the last 100 years.
Journal of Geophysical Research: Space Physics, 119, 8. DOI:10.1002/2014JA020203.
8. References
1. Maksymenko, О.I., Bakhmutov, V.G., Kilifarska, N., Shevderovskaja, O.Ya. 2013. Trendovye izmenenija geo-
magnitnogo polja na observatorii “Argentinskie ostrova”- efect v Sq-variatsiiah [Trend changes in the geomagnetic field
at the Argentine Islands observatory - effect in Sq-variations]. Ukrainskij Antarctychnyj Zhurnal [Ukrainian Antarctic
Journal], 12, 62-68
2. Maksymenko, О.I., Shevderovskaja, O.Ya. 2014. Geomagnetnye solnechno-sutochnye variatsyi v Antarktike.
Sviaz s solnechnoi aktivnostu [Geomagnetic solar-diurnal variations in the Antarctic. Relatioship with solar activity].
Ukrainskij Antarctychnyj Zhurnal [Ukrainian Antarctic Journal], 13, 67-74.
3. Maksymenko, О.I., Shevderovskaja, O.Ya. 2015. Osobennosti formy solnechno-sutochnyh geomagnitnykh
SqY-variatsii nad Antarktikoi [Features of the form of solar-daily geomagnetic SqY variations over the Antarctic]. Mezh-
distsyplinarnye issledovaniia v nauke i obrazovanii [Interdisciplinary research in science and education], 3, H. mino.esrae.
ru/hdf/2016/5sp/1541.doc
4. Yaremenko, L.N., Mishchenko, Yu.P., Shevderovskaja O.Ya. 2004. Glavnoe magnitnoe pole i vekovye variat-
sii v predelakh zemli [The main magnetic field and age-old variations within the Earth’s mantle]. Geofizicheskii zhurnal
[Geophysical Journal], 26, 1, 117–122.
5. Blas de Haro Barbas, B.F., Elias, A.Q. Cnossen I., Zossi de Artiqas, M. 2013. Lonq-term chanqes in solar qui-
et (Sq) qeomaqnetic variations related to Earth’s maqnetic field secular variation. J. Geophys. Res. Space Physics, 118,
.3712–3718. DOI:10.1002/jgra.50352.
6. Cnossen, I., Richmond, A.D. Wiltberqer, M. 2011. The dependence of the coupled magnetosphere-ionospherether-
mosphere system on the Earth’s magnetic dipole moment. J. Geophys. Res., 117, A05302. DOI:10.1029/2012JA017555.
7. Cnossen, I., Richmond, A. D. 2013. Chanqes in the Earth’s magnetic field over the past century: Effects on the
ionosphere-thermosphere system and solar quiet (Sq) magnetic variation. J. Geophys. Res. Space Physics, 118, 849–858.
DOI: 10.1029/2012JA018447.
8. Duma, Q. 2003. Ruzhin Diurnal chanqes of earthquake activity and geomaqnetic Sq-variations. Natural Haz-
ards and Earth System Sciences, 3, 171–177.
9. Kuvshinov, A.V. 2008. 3-D global induction in the oceans and solid Earth:Recent progress in modelinq magnetic
and electric fields from sources of magnetospheric, ionospheric and oceanic origin. Surv. Geophys, 29, 139–186.
10. Lukianova, R. and Christiansen, F., 2006. Modelinq of the global distribution of ionospheric electric fields based
on realistic maps of field-aligned currents. J . Geopys.Res., 111, A3. DOI: 10.1029/2005JA011465.
11. Pedatella, N.M., Forbes, J.M. and Richmond, A.D. 2011. Seasonal and longitudinal variations of the solar quiet
(Sq)current system during solar minimum determined by CHAMP satellite magnetic field observations. J. Geophys. Res.,
116, A04317, DOI:10.1029/2010JA016289.
12. Shinbori, et al. 2014. Lonq-term variation in the upper atmosphere as seen in the qeomagnetic solar quiet daily
variation. Earth, Planets and Space, 66, 155. http://www.earth-planets-space.com/66/1/155..
13. Steninq, R. J. 2008.The shape of the Sq current system. Ann. Geophys, 26, 1767–1775.
20
О. И. Максименко, О. Я. Шендеровская
СОЛНЕЧНО-СУТОЧНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВАРИАЦИИ: СЕЗОННЫЕ
И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ SqY, SqZ НА ОБСЕРВАТОРИИ AIA
14. Steninq, R.J, Reztsova, T., Ivers, D., Turner, J. and. Winch, D. 2005. Morninq quiet-time ionospheric current
reverсаl at mid to hiqh latitudes. Annales Geophysical, 23, 385–391.
15. Steninq, R.J. and Reztsova, T. 2007. The daily variations of the vertical (Z) element of the Geomaqnetic field
around the coast of mainland Australia. Earth Planets Space, 59, 579–584.
16. Takeda, M. 2002. Features of qlobal geomaqnetic Sq field from 1980 to 1990. J. Geophys. Res, 107, 4-8.
DOI:10.1029/2001JA009210.
17. Takeda, M. 2013. Difference in seasonal and lonq-term variations in geomaqnetic Sq fields between geomagnet-
ic Y and Z components. J. Geophys. Res.: Space Physics, 118, 5, 522–2526. DOI:10.1002/jgra.50128.
18. Thu H. Pham Thi, Amory-Mazaudier, C., Le Huy, M. 2011. Sq field characteristics at Phu Thuy, Vietnam, durinq
solar cycle 23:comparisons with Sq field in other lonqitude sectors. Annales Geophysical, 29, 1–17. www.ann-geophys.
net/29/1/2011/ DOI:10.5194/ anqeo-29-1-2011.
19. Torta, J., Саntiaqo Marсаl,. Curto, Juan J et al. 2010. Behaviour of the quiet-day geomaqnetic variation at Liv-
inqston Island and variability of the Sq focus position in the South American-Antarctic Peninsula reqion. Earth Planets
Space, 62, 297–307.
20. Yamazaki, Y., Yumoto, K., Cardinal M. et al. 2011. An empirical model of the quiet daily geomagnetic field
variation. J. Geophys. Res. 116, A10. DOI: 10.1029/2011JA016487.
21. Yamazaki and Yumoto. 2012. Lonq-term behavior of annual and semi-annual Sq variations. Earth Planets
Space, 64, 417–423.
22. Yamazaki, Y., Kosch, M.J. 2014. Geomagnetic lunar and solar daily variations durinq the last 100 years. Journal
of Geophysical Research: Space Physics, 119, 8. DOI:10.1002/2014JA020203.
|