Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности
Предмет и цель работы: Изучаются основные периоды колебаний уровня возмущенности геомагнитного поля в зоне Одесской магнитной аномалии по данным наблюдений в геомагнитной обсерватории “Одесса” в 24-м цикле солнечной активности. Целью работы является поиск различий и подобия в проявлении и свойствах...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2019 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150207 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности / М.И. Рябов, А.Л. Сухарев, М.И. Орлюк, Л.И. Собитняк, А.А. Роменец // Радиофизика и радиоастрономия. — 2019. — Т. 24, № 1. — С. 68-79. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859834195519471616 |
|---|---|
| author | Рябов, М.И. Сухарев, А.Л. Орлюк, М.И. Собитняк, Л.И. Роменец, А.А. |
| author_facet | Рябов, М.И. Сухарев, А.Л. Орлюк, М.И. Собитняк, Л.И. Роменец, А.А. |
| citation_txt | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности / М.И. Рябов, А.Л. Сухарев, М.И. Орлюк, Л.И. Собитняк, А.А. Роменец // Радиофизика и радиоастрономия. — 2019. — Т. 24, № 1. — С. 68-79. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Радиофизика и радиоастрономия |
| description | Предмет и цель работы: Изучаются основные периоды колебаний уровня возмущенности геомагнитного поля в зоне Одесской магнитной аномалии по данным наблюдений в геомагнитной обсерватории “Одесса” в 24-м цикле солнечной активности. Целью работы является поиск различий и подобия в проявлении и свойствах кратковременных и долговременных геомагнитных квазипериодических колебаний в условиях аномального в геомагнитной обсерватории “Одесса” и слабоаномального в геомагнитной обсерватории “Киев” геомагнитного поля.
Предмет і мета роботи: Вивчаються основні періоди коливань рівня збуреності геомагнітного поля в зоні Одеської магнітної аномалії за даними спостережень в геомагнітній обсерваторії “Одеса” в 24 циклі сонячної активності. Метою роботи є пошук відмінностей і подібності у прояві та властивостях короткочасних і довготривалих геомагнітних квазіперіодичних коливань в умовах аномального в геомагнітній обсерваторії “Одеса” і слабоаномального в геомагнітній обсерваторії “Київ” геомагнітного поля.
Purpose: The main oscillation periods of the geomagnetic field perturbation level in the Odesa magnetic anomaly area are studied by the data observed at the “Odesa” geomagnetic observatory within the 24th solar activity cycle. The work is purposed to search for distinctions and similarity in manifestation and properties of short-term and long-term geomagnetic quasi-periodical variations under the conditions of anomalous, at the “Odesa” geomagnetic observatory, and poorly anomalous, at the “Kyiv” geomagnetic observatory, geomagnetic fields.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:34:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 201968
Радіофізика і радіоастрономія. 2019, Т. 24, № 1, c. 68–79
© М. И. Рябов, А. Л. Сухарев, М. И. Орлюк,
Л. И. Собитняк, А. А. Роменец, 2019
М. И. РЯБОВ 1, А. Л. СУХАРЕВ 1, М. И. ОРЛЮК 2,
Л. И. СОБИТНЯК 1, А. А. РОМЕНЕЦ 2
1 Обсерватория “УРАН-4”, Радиоастрономический институт НАН Украины,
ул. Пушкинская 37, г. Одесса, 65011, Украина
E-mail: ryabov-uran@ukr.net
2 Институт геофизики им. С. И. Субботина НАН Украины,
пр. Палладина, 32, г. Киев, 03142, Украина
E-mail: earth@igph.kiev.ua
ÑÐÀÂÍÈÒÅËÜÍÛÉ ÀÍÀËÈÇ ÃÅÎÌÀÃÍÈÒÍÎÉ ÂÎÇÌÓÙÅÍÍÎÑÒÈ
 ÇÎÍÅ ÎÄÅÑÑÊÎÉ ÌÀÃÍÈÒÍÎÉ ÀÍÎÌÀËÈÈ
 24 ÖÈÊËÅ ÑÎËÍÅ×ÍÎÉ ÀÊÒÈÂÍÎÑÒÈ
Предмет и цель работы: Изучаются основные периоды колебаний уровня возмущенности геомагнитного поля в зоне
Одесской магнитной аномалии по данным наблюдений в геомагнитной обсерватории “Одесса” в 24-м цикле солнечной
активности. Целью работы является поиск различий и подобия в проявлении и свойствах кратковременных и долговре-
менных геомагнитных квазипериодических колебаний в условиях аномального в геомагнитной обсерватории “Одесса”
и слабоаномального в геомагнитной обсерватории “Киев” геомагнитного поля.
Методы и методология: Использовались данные цифровых магнитометров с высоким временным разрешением. Поиск
периодов колебаний выполнялся с помощью быстрого непрерывного вейвлет-преобразования и кратковременного
фурье-преобразования (STFT). Для выделения и последующего раздельного анализа колебаний, соответствующих раз-
ным периодам и спектральным областям, применялась полосовая фурье-фильтрация.
Результаты: Определено изменение периодов солнечно-суточных вариаций геомагнитного поля (24, 12, 8, 6 ч) во время
магнитных бурь. Самые короткие периоды, 2 ч и меньше, проявлялись в данных геомагнитной обсерватории “Одесса”.
По наблюдениям в обсерватории “Одесса” отмечается увеличение амплитуды коротких периодов (4 5 ч ) со време-
нем в течение 2008–2013 гг. Колебания с периодами 6, 8 ч реагируют на геомагнитные возмущения плавным увеличе-
нием амплитуды. Периоды 4 5 ч регистрируются во время сильных магнитных бурь, а слабые колебания с периодами
меньше 4 ч часто возникают во время слабых магнитных бурь. Период около 27 сут преобладает в данных геомагнит-
ной обсерватории “Киев”, и около 37 сут – в данных геомагнитной обсерватории “Одесса”. Определены изменения
амплитуды солнечно-суточных вариаций геомагнитного поля в течение 2015 г. по данным обсерватории “Одесса” для
последующего сравнения с проявлениями солнечной активности.
Заключение: Обобщение результатов показывает отличия в проявлении основных периодов геомагнитной активности
в зоне Одесской магнитной аномалии (обсерватория “Одесса”) и в условиях слабоаномального геомагнитного поля
(обсерватория “Киев”). В обсерватории “Одесса” заметнее проявляются короткие периоды, меньше 6 ч. В обсервато-
рии “Киев” преобладают долговременные периоды (от нескольких суток до нескольких десятков суток).
Ключевые слова: космическая погода, солнечная активность, геомагнитное поле, магнитные бури, солнечно-суточные
колебания, магнитная аномалия, магнитосфера, ионосфера, вейвлет-анализ
DOI: https://doi.org/10.15407/rpra24.01.068
УДК 550.2, 555.385.2,
550.385.4
PACS number: 94.30.Ms
1. Ââåäåíèå
Новым и важным направлением в исследованиях
проявления космической погоды является изуче-
ние возможного влияния внутреннего магнитного
поля Земли и интенсивных региональных магнит-
ных аномалий на характер геомагнитной возму-
щенности при различных состояниях солнечной
активности. Магнитными аномалиями на поверх-
ности Земли называются области, где значение и
направление вектора индукции магнитного поля
существенно отличается от его значений и направ-
ления в соседних областях. Региональные магнит-
ные аномалии могут достигать размеров в сотни
квадратных километров, и они связаны с магнит-
ной неоднородностью литосферы Земли.
В Украине одной из самых крупных анома-
лий является Одесская региональная магнитная
аномалия, занимающая большую часть Одес-
ской области и имеющая интенсивность около
700 нТл [1]. В соответствии с расчетами эффект
от этой магнитной аномалии сохраняется на вы-
сотах формирования ионосферных и магнитосфер-
ных источников [2, 3]. В связи с этим можно пред-
полагать наличие особой реакции Одесской ре-
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019 69
Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной...
гиональной аномалии на процессы повышенной
солнечной и геомагнитной активности.
Наблюдаемые в магнитных обсерваториях гео-
магнитные возмущения являются суммой вкла-
дов разных источников, которые представляют
сложные системы ионосферных и магнитосфер-
ных электрических токов. Переменная состав-
ляющая геомагнитного поля накладывается на
квазипостоянную составляющую, которая может
очень медленно изменяться с характерным вре-
менем в десятки, сотни и тысячи лет. Эта часть
поля связана как с глобальным полем Земли, ге-
нерируемым в ядре планеты, так и с полем на-
магниченных участков земной коры [4, 5].
Целью настоящей работы является сравне-
ние параметров геомагнитных колебаний и их
отклик на проявления солнечной активности
в области аномалии (геомагнитная обсервато-
рия “Одесса”) и в области со слабоаномальным
магнитным полем (геомагнитная обсерватория
“Киев”).
2. Íàáëþäåíèÿ è ìåòîäû îáðàáîòêè
В работе использовались данные долговремен-
ного мониторинга возмущенности геомагнитно-
го поля в геомагнитных обсерваториях (ГО)
“Одесса” и “Киев”, выполненные в Институте
геофизики им. Субботина НАН Украины с 2008
по 2015 гг. Для вычисления значений модуля ин-
дукции геомагнитного поля В с интервалом 1 мин
были использованы 1-секундные измерения ва-
риаций его северной ( ),xB восточной ( )yB и
вертикальной ( )zB компонент, а также базовые
их значения. С помощью усреднения данные при-
водились к 1-минутным интервалам. В работе
анализировались 1-минутные значения полного
вектора магнитной индукции в нанотеслах [6, 7].
Поскольку исходные данные содержат незначи-
тельные разрывы, связанные с профилактикой
измерительной аппаратуры, выполнялась пред-
варительная интерполяция, позволяющая за-
полнять разрывы в данных. Для данных, по-
лученных с 2008 по 2013 гг., использовалась три-
гонометрическая интерполяция [8]. Для более
поздних данных применялась интерполяция ку-
бическими сплайнами, обеспечивающая высо-
кую скорость вычислений методом, описанном
в работе [9].
Поскольку ряды данных состоят из несколь-
ких миллионов отсчетов, для поиска периодов
использовались несколько математических ме-
тодов, наиболее подходящих для обработки боль-
ших объемов данных. Для анализа данных по
отдельным годам применялся непрерывный вей-
влет-анализ (“быстрый” вариант на основе ана-
лизирующей функции Морле, использующий бы-
строе преобразование Фурье (FFT), [10]). Для
большого массива данных, полученного с 2008
по 2013 гг. в ГО “Одесса”, применялся кратков-
ременный (оконный) фурье-анализ (STFT) [11],
поскольку его скорость вычисления спектрограмм
намного превосходит скорость вычисления ме-
тодом непрерывного вейвлет-преобразования.
Для раздельного анализа отдельных квазигар-
монических колебаний применялся метод частот-
но-уровневой фурье-фильтрации [12]. Эти колеба-
ния обладают сильной амплитудной модуляцией,
представляющей дополнительный научный ин-
терес. Для исследования этой модуляции приме-
нялось выделение огибающей с использованием
преобразования Гильберта.
3. Îáùèé âèä çàïèñåé ãåîìàãíèòíûõ
âàðèàöèé
В общем виде вариации геомагнитного поля об-
ладают ярко выраженной сезонной зависимостью
с минимумом в зимние месяцы, последующим уве-
личением амплитуды колебаний с максимумом в
летние месяцы и последующим спадом. На маг-
нитных записях, полученных в двух обсервато-
риях, “Одесса” и “Киев”, проявляется линейный
тренд – увеличение геомагнитной индукции со вре-
менем на протяжении нескольких лет. Пример за-
писи полной индукции геомагнитного поля, заре-
гистрированной в ГО “Одесса” показан на рис. 1.
Резкие выбросы на графике обычно соответст-
вуют сильным магнитным бурям. Аналогичный
вид имеют годовые записи, зарегистрированные
в ГО “Киев”.
Спектральный состав данных, полученных в
этих двух обсерваториях, заметно отличается.
На рис. 2 показан частотно-временной фурье-
спектр, построенный по данным ГО “Одесса”,
зарегистрированным в 2008–2013 гг. Хорошо вид-
ны сезонные геомагнитные вариации. Значения
основных периодов, дающих наибольший вклад в
наблюдаемые вариации геомагнитного поля, – 24,
70 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019
М. И. Рябов и др.
12, 8 и 6 ч. Это так называемые солнечно-суточ-
ные вариации геомагнитного поля, которые свя-
заны с волновым излучением Солнца на дневной
стороне Земли и с токовой системой qS в ионо-
сфере на высотах 100 км. Генерация в ионо-
сфере на средних широтах электрических токов,
Рис. 2. Фурье-спектр для 5-летнего ряда данных (шкала вверху справа), построенный по данным ГО “Одесса” (справа
в стрелках указаны периоды в часах)
Рис. 1. Долговременные изменения индукции геомагнитного поля, зарегистрированные в ГО “Одесса” в 2008–2013 гг.,
(исходные данные без предварительной обработки)
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019 71
Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной...
которые формируют эти геомагнитные вариации,
обеспечивается приливными ионосферными
ветрами, а также ветрами, источником которых
являются магнитосферная конвекция и переход
электрического поля полярной области в область
средних широт [13]. Однако периоды солнечно-
суточных колебаний распределены неравномер-
но, и их значения изменяются со временем. Этот
эффект особенно заметно проявляется во время
магнитных бурь.
В настоящей работе проведено сравнение рас-
пределения во времени амплитуд и периодов этих
колебаний для выявления отличий, характерных
для области магнитной аномалии. Кроме преоб-
ладающих солнечно-суточных колебаний, в запи-
сях геомагнитного поля есть долговременные
вариации в диапазоне периодов от приблизитель-
но недели до нескольких десятков дней. Есть
также колебания с периодами меньше 6 ч, кото-
рые появляются и исчезают нерегулярно в те-
чение года и отдельных месяцев и имеют раз-
личную длительность. Поэтому в дальнейшем
представлены результаты отдельно для коротко-
периодных (периоды 24 6 ч и меньше) и долго-
периодных (десятки дней) вариаций геомагнит-
ного поля, зарегистрированных в ГО “Одесса”
и ГО “Киев”. Следует отметить, что вариации
геомагнитного поля являются квазипериодичес-
кими процессами, не строго гармоническими,
и их амплитуды и частоты (периоды) изменяют-
ся со временем, далее в статье для краткости
используется слово “период”.
4. Êîðîòêîïåðèîäíûå ñîñòàâëÿþùèå
ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ
4.1. Îñíîâíûå ïåðèîäû è èõ èçìåíåíèÿ
(ÃÎ “Îäåññà”)
Пример вейвлет-спектра геомагнитных вариаций,
зарегистрированных в ГО “Одесса” в 2015 г., на
котором проявляются гармоники солнечно-суточ-
ных колебаний с периодами 8, 12 и 24 ч, показан
на рис. 3, а. Для лучшей визуализации динамики
изменения периодов построены локальные вейв-
лет-спектры. Такой вариант визуализации являет-
ся более информативным и позволяет наглядно
показать изменение периодов во время геомаг-
нитных возмущений в течение небольшого про-
межутка времени (приблизительно неделя в по-
казанном примере). На рис 3, б продемонстриро-
ван локальный вейвлет-спектр, полученный для
4-й недели года, когда наблюдались геомагнит-
ные возмущения. Вертикальными линиями пока-
заны полосы периодов. Линии спектра, следую-
щие через 7 ч, показывают изменение пе-
риодов в течение приблизительно одной недели.
Значения периодов изменяются на 0.8 ч (пе-
риод 8 ч), 1.5 ч (период 12 ч) и 1.3 ч (период
24 ч). На рис 3, в показан локальный вейвлет-спектр,
построенный для 10-й недели года, когда геомаг-
нитное поле было относительно спокойным.
Видно, что максимумы периодов узкие и периоды
в течение недели практически не изменяются.
На рис 3, г показан локальный вейвлет-спектр, по-
строенный для 40-й недели, когда наблюдались
слабые геомагнитные возмущения. Изменения
периодов составили 0.5 ч (период 8 ч), 0.8 ч
(период 12 ч), 1 ч (период 24 ч).
В спокойные дни, без геомагнитных возму-
щений, солнечно-суточные вариации устойчивы
и обладают строгой периодичностью. Однако
во время геомагнитных возмущений форма сол-
нечно-суточных колебаний на магнитограммах
существенно искажается, и на вейвлет-спект-
рах видно изменение как самих значений пе-
риодов, так и их амплитуд колебаний. Особенно
заметны искажения во время сильных магнит-
ных бурь, когда происходит разделение периодов
на дополнительные гармоники. Предварительное
сопоставление изменений периодов, найденных
с помощью построенных вейвлет-спектров, с ка-
талогом магнитных бурь [14] показало, что су-
точный период во время наиболее сильных бурь
изменяется в интервале 21 24.5 ч. Полусуточ-
ный период изменяется в интервале 11 13.5 ч,
а также иногда появляется гармоника с перио-
дом 15 16 ч. Периоды 8 ч и меньше изме-
няются не более чем на 1 ч. В данных ГО “Одес-
са”, полученных с 2008 по 2013 гг., а также
в отдельные годы, кроме периода 6 ч, различимы
дополнительные периоды 5 и 4.14 ч. Ампли-
туда колебаний с этими периодами скачкооб-
разно увеличивается во время начала магнитной
бури и так же резко спадает, когда буря закан-
чивается. Амплитуда колебаний с периодом 6 ч
возрастает плавно, без резких выбросов. Она по-
степенно увеличивается во время развития маг-
нитной бури, затем так же постепенно спадает.
Рассмотрение долговременного изменения коле-
72 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019
М. И. Рябов и др.
баний с периодом 6 ч на протяжении пяти лет
показывает медленный рост их амплитуды от года
к году.
4.2. Àíàëèç àìïëèòóäíîé ìîäóëÿöèè
âîçìóùåííîñòè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ
(ÃÎ “Îäåññà”)
Вейвлет анализ позволяет выделять колебания в
полосах отдельных периодов. Результаты об-
работки показывают, что они подвержены зна-
чительной амплитудной модуляции. На рис. 4
показано наличие амплитудной модуляции геомаг-
нитных колебаний с периодами 12 и 8 ч. Пред-
ставляет интерес выявить цикличность измене-
ния амплитуд отдельных колебаний. Для выделе-
ния огибающей этих колебаний использовался
метод Гильберта [15]. Эта процедура проведена
пока только для данных наблюдений в ГО “Одес-
са” в 2015 г.
Получены следующие результаты. Амплитуда
колебаний с периодом 24 ч изменяется в течение
года с цикличностью 72, 32, 15 сут, амплитуда
колебаний с периодом 12 ч – 71, 15, 9 сут, ампли-
туда колебаний с периодом 8 ч – 195, 51, 15 сут,
амплитуда колебаний с периодом 6 ч – 70, 11,
6 сут. В данных 2015 г. проявлялась низкоампли-
тудная вариация геомагнитного поля с периодом,
изменяющимся в течение года в интервале
2.3 1.9 ч. Резкие всплески амплитуды этой
вариации предположительно обусловлены магнит-
ными бурями, а изменение амплитуды огибаю-
щей в течение года происходит с цикличностью
29, 13, 7 сут и 24 ч.
Многие из этих циклов амплитудной модуля-
ции основных квазипериодов вариаций геомагнит-
ного поля в области Одесской магнитной анома-
лии приблизительно равны циклам, найденным
ранее в вариациях различных индексов солнеч-
Рис 3. Вейвлет-спектры геомагнитных вариаций, построенные по данным ГО “Одесса”, полученным в 2015 г.: а – вейв-
лет-спектр геомагнитных вариаций после выделения полосовой фильтрацией данных, соответствующих полосам периодов
вблизи 24, 12, 8 ч; б – локальный вейвлет-спектр, построенный для 4-й недели года (период геомагнитных возмущений);
в – локальный вейвлет-спектр, построенный для 10-й недели года (период относительно спокойного геомагнитного поля);
г – локальный вейвлет-спектр для 40-й недели (период слабых геомагнитных возмущений)
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019 73
Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной...
ной и геомагнитной активности. Например, пе-
риод вариаций pA -индекса геомагнитной актив-
ности 13 сут, вероятнее всего, связан с высоко-
скоростными потоками солнечного ветра, а так-
же проявляется в вариациях среднеширотного
pA -индекса. Ярко выраженный период 9 сут,
а также периоды 7 и 5 сут с меньшей амплитудой
связаны с потоками солнечного ветра, распреде-
лением корональных дыр на Солнце, а также могут
быть следствием секторной структуры межпла-
нетного магнитного поля [16]. Периоды около 51,
72 и 195 сут были выявлены при анализе измене-
ний числа солнечных пятен, классифицированных
по разным группам (см. работу [17]). Периоды
приблизительно равные 30, 55 и 180 сут обнару-
жены в вариациях температуры электронов и
ионов в верхней ионосфере (на высоте 500 км)
по спутниковым наблюдательным данным [18].
Отмечается интересная особенность – у каждо-
го квазипериодического колебания циклы оги-
бающей амплитудной модуляции незначительно
отличаются друг от друга. Таким образом, амп-
литуда основных узкополосных вариаций геомаг-
нитного поля в области Одесской магнитной ано-
малии модулируется глобальными долговремен-
ными циклическими колебаниями, присущими
разным индексам солнечной и геомагнитной ак-
тивности. Вместе с тем физические процессы,
формирующие эти циклы, пока еще являются
предметом обсуждения.
4.3. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ãåîìàãíèòíîé
âîçìóùåííîñòè (ÃÎ “Êèåâ”)
В данных ГО “Киев” интервал изменений суточ-
ного периода во время сильных магнитных бурь
составлял 21.5 27 ч, а интервал полусуточно-
го периода – 12 13.5 ч. Изменение более ко-
ротких периодов происходит, как и в данных ГО
“Одесса”, в пределах 1 ч. По данным ГО “Киев”
период 6 ч проявляется слабее, а высокочастот-
ная часть спектра размыта. При рассмотрении
вейвлет-спектров, построенных по данным, полу-
ченным в отдельные месяцы, обнаруживается ин-
тересная закономерность. Так, в течение 2015 г.
наблюдалось следующее распределение периодов
по месяцам. В апреле, августе, сентябре, декаб-
ре отмечались периоды 24, 12, 8, 6 ч. В мае, июне,
июле амплитуда периода 6 ч очень низкая и он
теряется в шумах (ниже 95 %-го доверительного
уровня). В январе, феврале, марте, октябре, нояб-
ре дополнительно проявляется слабо выраженный
период 4 4.8 ч, усиливающийся и исчезающий
в разные дни месяцев. В 2014 г. были месяцы, на-
пример июль, когда короткопериодные вариации
с периодом меньше 12 ч были практически неза-
метны (см. рис. 5). В январе 2014 г. наблюдалась
высокая короткопериодная геомагнитная актив-
ность, когда, кроме периодов 4 5 ч, появился
слабый период 3 ч.
При анализе годовых рядов и данных, по-
лученных в отдельные месяцы в ГО “Киев”, пе-
риодов меньше 3 ч не обнаружено.
Рис. 4. Пример представления отдельных квазигармони-
ческих колебаний с периодами 12 ч (а) и 8 ч (б) с ампли-
тудной модуляцией, выделенных методом фурье-фильтра-
ции (ГО “Одесса”, 2015 г.)
74 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019
М. И. Рябов и др.
5. Äîëãîïåðèîäíûå ñîñòàâëÿþùèå
ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ
5.1. Àíàëèç äîëãîïåðèîäíûõ ñîñòàâëÿþùèõ
â äàííûõ ÃÎ “Îäåññà”
Анализ долгопериодных составляющих геомагнит-
ного поля в области Одесской магнитной анома-
лии проводился по данным, полученным с 2008 по
2013 гг. Предварительно было проведено сглажи-
вание рядов данных полиномиальным скользящим
средним [19] с очень большим окном, чтобы уда-
лить часть фурье-спектра с периодами, меньшими
5 сут. В результате на фурье-спектре присутст-
вуют значимые (превышающие 95 %-й доверитель-
ный уровень) периоды 84.2, 37.0, 17.6 и 9.5 сут.
Периоды с близкими значениями найдены при
анализе разных индексов солнечной активности
(например, в работах [20, 21]). Особый интерес
представляют результаты раздельного анализа дол-
говременных колебаний геомагнитного поля, заре-
гистрированных в разные годы наблюдений. Так,
в 2010 г. преобладающим был период 37.2 сут.
В 2015 г. проявился слабый период 52 сут.
Следует отметить, что 27-дневный период, который
должен быть высокоамплитудным, по данным ГО
“Одесса” проявляется слабо. Более явным образом
проявляется период 32 37 сут. На вейвлет-спек-
трах 2010 и 2015 гг., отмечается изменение периода
от 27 сут в марте до 37 сут к концу года с ро-
стом амплитуды 37-дневных колебаний.
5.2. Àíàëèç äîëãîïåðèîäíûõ ñîñòàâëÿþùèõ
â äàííûõ ÃÎ “Êèåâ”
Долговременная переменность геомагнитного
поля по данным ГО “Киев” отличается от наблю-
даемой в ГО “Одесса”. Периоды близкие к 27-
дневному солнечному циклу проявляются в раз-
ные годы, например в 2010, 2014, 2015 гг. Кроме
Рис. 5. Пример ослабления быстрых вариаций с периодом меньше 12 ч (по данным ГО “Киев”, зарегистрированным
в июле 2014 г.)
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019 75
Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной...
этого, есть периоды, которые изменяются со вре-
менем в течение года. Например, в 2014 г. наблю-
далось последовательное увеличение периода от
11 до 20 сут. В том же году самый продол-
жительный период увеличился от 70 до
80 сут, а его амплитуда уменьшилась к концу
года. Для периодов 23 и 37 сут наибольшие
значения их амплитуды регистрировались зимой
и летом. В 2010 г. вейвлет-спектр долговремен-
ной переменности был совсем другим. Преобла-
дающим был период 84 сут, а период 50 сут
присутствовал в данных с июня по декабрь.
Особенно интересным было уменьшение пе-
риода с 25 до 14 сут с февраля по сентябрь.
Пример показан на рис. 6.
В 2015 г. по данным ГО “Киев” наблюдалась
аналогичная картина, но в этот раз период умень-
шался с 14 до 10 сут с марта по сентябрь.
В том же году регистрировалось также измене-
ние периода от 26 до 28 сут с марта по май и от
22 до 28 сут с июля по октябрь.
6. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Вариации геомагнитного поля, наблюдавшиеся
в ГО “Одесса” в зоне интенсивной Одесской ре-
гиональной магнитной аномалии и в ГО “Киев” в
области слабоаномального геомагнитного поля,
обладают сложной структурой. Общими для них
являются солнечно-суточные вариации с перио-
дами 24, 12, 8 и 6 ч. Несмотря на кажущуюся ста-
бильность, значения этих периодов изменяются
со временем во время магнитных бурь.
По данным наблюдений в ГО “Одесса”, кроме
этих солнечно-суточных вариаций, есть еще бы-
Рис. 6. Основные периоды и изменение одного из них на вейвлет-спектре в полосе периодов 12 100 сут, построенном
по данным наблюдений в ГО “Киев” в 2010 г.
76 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019
М. И. Рябов и др.
стрые колебания с периодами от 5 и 4 ч до
2 ч и менее. Данные наблюдений в ГО “Киев”
показывают наличие изменений периодов от 5
до 3 ч в отдельные месяцы года. Продолжитель-
ные периоды в диапазоне 20 30 сут вероятно
связаны с изменением активных областей на Сол-
нце в 24 цикле солнечной активности. Видна за-
висимость от 27-дневного солнечного периода.
Периоды, близкие к циклам изменений амплитуд
солнечно-суточных геомагнитных колебаний,
могут быть объяснены изменениями в радиоиз-
лучении Солнца (индекс солнечной активности
F10.7), которое коррелирует с ультрафиолетовым
излучением Солнца. Анализ периодических со-
ставляющих этих индексов рассматривается в
работах [22, 23].
В то же время на средних широтах проявляют-
ся планетарные атмосферные волны с периода-
ми 2 16 сут и более [24]. Проникая в ионосфе-
ру, эти волны вызывают модуляцию колебаний
полного электронного содержания и геомагнит-
ного поля [25]. Наблюдаемые в геомагнитных
возмущениях изменения периодов от нескольких
дней до десятков дней также могут быть след-
ствием этого процесса [26, 27]. Периоды со зна-
чениями приблизительно 50 сут и 80 90 сут,
наблюдаемые в обеих геомагнитных обсервато-
риях, присутствуют в вариациях индексов сум-
марных площадей групп пятен и чисел Вольфа.
Проведенный по данным ГО “Одесса” анализ
показывает, что в области Одесской магнитной
аномалии усиливаются геомагнитные колебания с
короткими периодами и они распределены в тече-
ние года равномернее, чем в данных ГО “Киев”.
По данным ГО “Одесса” обнаружены также са-
мые кратковременные колебания с периодами при-
близительно 2 ч и меньше. В то же время в данных
ГО “Киев” продолжительные периоды геомагнит-
ных колебаний изменяются со временем значитель-
нее, чем в данных ГО “Одесса”.
7. Âûâîäû
1. Колебания геомагнитного поля по данным гео-
магнитных обсерваторий “Одесса” и “Киев” в спо-
койных геомагнитных условиях происходят с перио-
дами 24, 12, 8, 6, 5, 4 ч. Периоды 6, 5 и 4 ч хорошо
проявляются в данных ГО “Одесса” в течение все-
го времени наблюдения, а в данных ГО “Киев” –
только в отдельные месяцы. Периоды 5, 4, 3 ч
в 2014 и 2015 гг. проявлялись в данных наблюдений
в ГО “Киев” в осенне-зимние месяцы. Периоды
меньше 2 ч достоверно найдены только в дан-
ных наблюдений в ГО “Одесса”.
2. Периоды, близкие к 27-дневному солнечно-
му циклу, присутствуют в данных ГО “Киев”,
но почти неразличимы в данных ГО “Одесса”.
Периоды 84, 37 сут (ГО “Одесса”) и 87, 50 сут (ГО
“Киев”) близки к соответствующим периодам в
вариациях pA -индекса и индексов суммарный пло-
щадей групп пятен и чисел Вольфа. В данных ГО
“Одесса” есть также периоды 37, 17 и 10 сут (пе-
риоды с близкими значениями есть в спектрах ин-
дексов pA и F10.7). По данным ГО “Киев” период
37 сут в некоторые годы практически исчезал.
3. Особый интерес представляет изменение
значений и амплитуды длиннопериодных колеба-
ний геомагнитной активности (от нескольких дней
до десятков дней), которые есть в данных ГО
“Киев” и ГО “Одесса”. Они могут быть связаны
как с проявлениями солнечной активности, так
и с планетарными волнами.
4. В течение каждого года в данных ГО “Киев”
и ГО “Одесса” наблюдаются резкие всплески
возмущенности геомагнитного поля во время
магнитных бурь, но иногда они появляются и во
время отсутствия магнитных бурь. По данным
ГО “Одесса” в течение 2008–2013 гг. амплитуда
короткопериодных колебаний (2 5 ч) постепен-
но возрастает.
5. Во время магнитных бурь 24-часовой пе-
риод по данным ГО “Киев” изменяется в интер-
вале 21.5 27 ч, по данным ГО “Одесса” –
в интервале 21 24.5 ч. Значения 12-часовогоо
периода в данных ГО “Одесса” изменяются в
пределах 12 16.7 ч, а в данных ГО “Киев” –
12 13.5 ч. Значения более коротких периодов от-
клоняются от значений в спокойной геомагнит-
ной обстановке нерегулярным образом прибли-
зительно на 1 ч.
6. Для данных наблюдений в ГО “Одесса” вы-
полнен предварительный анализ циклического из-
менения огибающих амплитудной модуляции от-
дельных периодов. Основной цикл модуляции ам-
плитуды периодов 24, 12, 6 ч составляет 70 сут.
Самый длительный цикл модуляции амплитуды на-
блюдается у 8-часового периода и составляет
195 сут, или приблизительно полгода. В после-
дующем будет проведено сравнение этих эффек-
тов в данных ГО “Киев” и ГО “Одесса” и будут
рассмотрены их причины.
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019 77
Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной...
7. Таким образом, анализ и сравнение данных
долговременного мониторинга вариаций геомаг-
нитного поля, полученных в ГО “Одесса” (в зо-
не интенсивной Одесской региональной маг-
нитной аномалии) и в ГО “Киев” (в области слабо-
аномального геомагнитного поля) показывает
отличия как в короткопериодных, так и в долго-
периодних вариациях геомагнитной активности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
01. Орлюк М. И., Марченко А. В., Иващенко И. Н. Расчет
компонент геомагнитного поля на примере Одесской
магнитной аномалии. Геодинаміка. 2014. Т. 1, № 16.
С. 96–102.
02. Marchenko A. and Orliuk М. 3D magnetic model of the East
European Craton and its effect at near-surface and satellite
heights. Геофизический журнал. 2010. Т. 32, № 4. С. 96–98.
03. Орлюк М. И., Роменец А. А. Структура и динамика
главного магнитного поля Земли на ее поверхности
и в ближнем космосе. Odessa astronomical publications.
2011. Vol. 24. P. 124–128.
04. Аминатов А. С., Зайцев А. Н., Одинцов В. И., Пет-
ров В. Г. Вариации магнитного поля Земли: база цифро-
вых данных магнитных обсерваторий России за период
1984–2001 гг. на CD-ROM. Москва: ИЗМИРАН, 2001. 45 с
05. Orliuk M. I., Romenets A. A., Sumaruk T. P., and Suma-
ruk Yu. P. Geomagnetic field of Ukraine: estimation of
internal and external sources contribution. Odessa astro-
nomical publications. 2012. Vol. 25, Is. 2. P. 102–108. DOI:
10.18524/1810-4215.2012.25.83326
06. Орлюк М. И., Роменец А. А., Сумарук П. В., Сума-
рук Ю. П., Сумарук Т. П. Пространственно-временная
структура магнитного поля Земли территории Украины:
оценка вклада внутренних и внешних источников. Гео-
физический журнал. 2012. Т. 34, № 3. С. 137–144.
07. Guglia L. I., Orlyuk M. I ., Ryabov M. I., Sukharev A. L.,
and Orliuk I. M. Daily and short-period changes dynamics
of the Earth’s magnetic field in the 24-th cycle of solar
activity according to magnetic observatory “Odessa”. Odes-
sa Astronomical Publications. 2013. Vol. 26, Is. 2. P. 263–268.
08. Newbery A. C. R. Trigonometric interpolation and curve-
fitting. Math. Comput. 1970. Vol. 24, Is. 112. P. 869–876.
DOI: 10.2307/2004621
09. Akima H. A New Method of Interpolation and Smooth
Curve Fitting Based on Local Procedures. J. ACM. 1970.
Vol. 17, Is. 4. P. 589–602. DOI: 10.1145/321607.321609
10. Büssow R. An algorithm for the continuous Morlet wave-
let transform. Mech. Syst. Signal Process. 2007. Vol. 21,
Is. 8. P. 2970–2979. DOI: 10.1016/j.ymssp.2007.06.001
11. Zakowski K. Detection and time/frequency analysis of
electric fields in the ground. Anti-Corros. Meth. Mater.
2007. Vol. 54, Is. 5. P. 294–300. DOI: 10.1108/
00035590710822143
12. Blinchikoff H. J. and Zverev A. I. Filtering in the Time and
Frequency Domains. Raleigh, NC, USA: SciTech Publi-
shing, Ink., 2001. 520 p.
13. Фадеев Б. В., Мишин В. М. Ветры в среднеширотной
ионосфере и генерация ими Sq-подобного электричес-
кого поля и токов. Исследования по геомагнетизму,
аэрономии и физике Солнца. Москва: Наука, 1985.
Вып. 74. C. 162–170.
14. Обридко В. Н., Канониди Х. Д., Митрофанова Т. А.,
Шельтинг Б. Д. Солнечная активность и геомагнитные
возмущения. Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53,
№ 2. С. 157–166.
15. Германович О., Лиференко В., Лебедев С. Преобразо-
вание Гильберта в среде LabView. Компоненты и тех-
нологии. 2012. № 2. P. 122–124.
16. Thayer J. P., Lei J., Forbes J. M., Sutton E. K., and Ne-
rem R. S. Thermospheric density oscillations due to pe-
riodic solar wind high-speed streams. J. Geophys. Res.
Space Phys. 2008. Vol. 113, Is. A6. id. A06307. DOI:
10.1029/2008JA013190
17. Kilcik A., Ozguc A., Yurchyshyn V., and Rozelot J. P.
Sunspot Count Periodicities in Different Zurich Sunspot
Group Classes Since 1986. Sol. Phys. 2014. Vol. 289,
Is. 11. P. 4365–4376. DOI: 10.1007/s11207-014-0580-0
18. Prabhakaran Nayar S. R., Alexander L. T., Radhika V. N.,
John T., Subrahmanyam P., Chopra P., Bahl M., Mai-
ni H. K., Singh V., Singh D., and Garg S. C. Observation
of periodic fluctuations in electron and ion temperatures
at the low-latitude upper ionosphere by SROSS-C2 sa-
tellite. Ann. Geophys. 2004. Vol. 22, Is. 5. P. 1665–1674.
DOI: 10.5194/angeo-22-1665-200
19. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: Специальный
справочник. Санкт-Петербург: Питер, 2001. 752 с.
20. Pap J., Tobiska W. K., and Bouwer S. D. Periodicities of
solar irradiance and solar activity indices, I. Sol. Phys. 1990.
Vol. 129, Is. 1. P. 165–189. DOI: 10.1007/BF00154372
21. Bouwer S. D. Periodicities of solar irradiance and so-
lar activity indices, II. Sol. Phys. 1992. Vol. 142, Is. 2.
P. 365–389. DOI: 10.1007/BF00151460
22. Prabhakaran Nayar S. R. Periodicities in solar activity and
their signature in the terrestrial environment. Proceedings
of the ILWS Workshop (February 19-24, 2006. Goa).
Goa, India, 2006. P. 170–177.
23. Chakrabarty D., Bagiya M. S., Thampi S. V., and Iyer K. N.
Solar EUV flux (0.1-50 nm), F10.7 cm flux, sunspot num-
ber and the total electron content in the crest region of
equatorial ionization anomaly during the deep minimum
between solar cycle 23 and 24. Indian J. Radio Space Phys.
2012. Vol. 41. P. 110–120.
24. Mitchell N. J., Middleton H. R., Beard A. G., Wil-
liams P. J. S., and Muller H. G. The 16-day planetary
wave in the mesosphere and lower thermosphere. Ann.
Geophys. 1999. Vol. 17, Is. 11. P. 1447–1456. DOI:
10.1007/s00585-999-1447-9
25. Hoffmann P. and Jacobi C. Analysis of planetary waves
seen in ionospheric total electron content (TEC) pertur-
bations. Wiss. Mitteil. Inst. f. Meteorol. Univ. Leipzig. 2006.
Vol. 37. P. 29–39.
26. Kohsiek A., Glassmeier K. H., and Hirooka T. Periods
of planetary waves in geomagnetic variations. Ann. Geo-
phys. 1995. Vol. 13, Is. 2. P. 168–176. DOI: 10.1007/
s00585-995-0168-y
27. Altadill D. and Apostolov E. M. Time and scale size of
planetary wave signatures in the ionospheric F region: Role
of the geomagnetic activity and mesosphere/lower thermo-
sphere winds. J. Geophys. Res. Space Phys. 2003.
Vol. 108, Is. A11. id. 1403. DOI: 10.1029/2003JA010015
78 ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019
М. И. Рябов и др.
REFERENCES
01. ORLYUK, М. I., MARCHENKO, A. V. and IVASHCHEN-
KO, I. N., 2014 Calculating of the Geomagnetic Field
Induction Vector Components on the Odessa Magnetic
Anomaly Region. Geodinamika. vol. 1, is. 16, pp. 96–102.
(in Russian).
02. MARCHENKO, A. and ORLIUK, М., 2010. 3D magne-
tic model of the East European Craton and its effect at
near-surface and satellite heights. Geofizicheskiy Zhurnal.
vol. 32, is. 4. pp. 96–98.
03. ORLYUK, М. I. and ROMENETS, A. A., 2011. The Struc-
ture and Dinamics of the Main Magnetic Field of the Earth
on its Surface and in the Near Space. Odessa Astronomical
Publications. vol. 24, pp. 124–128. (in Russian).
04. AMINATOV, A. S., ZAITZEV, A. N., ODINTSOV, V. I.
and PETROV, V. G., 2001. Earth’s magnetic field varia-
tions: the magnetic observatories data for period 1984–2001
on CD-ROM. Moscow, Russia: IZMIRAN Publ. (in Russian).
05. ORLIUK, M. I., ROMENETS, A. A., SUMARUK, T. P.
and SUMARUK, YU. P., 2012. Geomagnetic field of
Ukraine: estimation of internal and external sources contri-
bution. Odessa Astronomical Publications. vol. 25, is. 2,
pp. 102–108. DOI: 10.18524/1810-4215.2012.25.83326
06. ORLYUK, M. I., ROMENETS, A. A., SUMARUK, P. V.,
SUMARUK, YU. P. and SUMARUK, T. P., 2012.
The spatial-temporal structure of the magnetic field of
Ukraine’s territory: assessment of the contribution of in-
ternal and external sources. Geofizicheskiy Zhurnal.
Vol. 34, no. 3, pp. 137–144. (in Russian). DOI: 10.24028/
gzh.0203-3100.v34i3.2012.116651
07. GUGLIA, L. I., ORLYUK, M. I., RYABOV, M. I.,
SUKHAREV, A. L. and ORLIUK, I. M. 2013. Daily and
short-period changes dynamics of the Earth’s magnetic field
in the 24-th cycle of solar activity according to magnetic
observatory “Odessa”. Odessa astronomical publications.
vol. 26, is. 2, pp. 263–268.
08. NEWBERY, A. C. R., 1970. Trigonometric interpola-
tion and curve-fitting. Math. Comput. vol. 24, is. 112,
pp. 869–876. DOI: 10.2307/2004621
09. AKIMA, H., 1970. A New Method of Interpolation and
Smooth Curve Fitting Based on Local Procedures. J. ACM.
vol. 17, is. 4, pp. 589–602. DOI: 10.1145/321607.321609
10. BÜSSOW, R., 2007. An algorithm for the continuous Mor-
let wavelet transform. Mech. Syst. Signal Process. vol. 21,
is. 8, pp. 2970–2979. DOI: 10.1016/j.ymssp.2007.06.001
11. ZAKOWSKI, K., 2007. Detection and time/frequency
analysis of electric fields in the ground. Anti-Corros.
Meth. Mater. vol. 54, is. 5, pp. 294–300. DOI: 10.1108/
00035590710822143
12. BLINCHIKOFF, H. J. and ZVEREV, A. I., 2001. Filtering
in the Time and Frequency Domains. Raleigh, NC, USA:
SciTech Publishing, Ink.
13. FADEEV, B. V. and MISHIN, V. M., 1985. Mid-latitude
ionospheric winds and generation of Sq-like electric field
and currents. Issledovaniya po Geomagnetizmu, Aeronomii
i Fizike Solntsa. [Research on Geomagnetism, Aeronomy,
and Solar Physics.] Moscow, Russia: Nauka Publ. Vol 74,
pp. 162–170. (in Russian).
14. OBRIDKO, V. N., KANONIDI, K. D., MITROFA-
NOV, T. A. and SHELTING, B. D., 2013. Solar activity
and geomagnetic disturbances. Geomag. Aeron. vol. 53,
is. 2, pp. 147–156.
15. GERMANOVICH, O., LIFERENKO, V. and LEBE-
DEV, S., 2012. Hilbert transform algorithm in LabView.
Komponenty I Tekhnologii. [Components and Technologies].
is. 2, pp.122–124. (in Russian).
16. THAYER, J. P., LEI, J., FORBES, J. M., SUTTON, E. K.
and NEREM, R. S., 2008. Thermospheric density oscil-
lations due to periodic solar wind high-speed streams.
J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 113, is. A6, id. A06307.
DOI: 10.1029/2008JA013190
17. KILCIK, A., OZGUC, A., YURCHYSHYN, V. and RO-
ZELOT, J. P., 2014. Sunspot Count Periodicities in Dif-
ferent Zurich Sunspot Group Classes Since 1986. Sol. Phys.
vol. 289, is. 11, pp. 4365–4376. DOI: 10.1007/s11207-
014-0580-0
18. PRABHAKARAN NAYAR, S. R., ALEXANDER, L. T.,
RADHIKA, V. N., JOHN, T., SUBRAHMANYAM, P.,
CHOPRA, P., BAHL, M., MAINI, H. K., SINGH, V.,
SINGH, D. and GARG, S. C., 2004. Observation of pe-
riodic fluctuations in electron and ion temperatures at the
low-latitude upper ionosphere by SROSS-C2 satellite.
Ann. Geophys. vol. 22, is. 5, pp. 1665–1674. DOI: 10.5194/
angeo-22-1665-200
19. GAIDYSHEV, I., 2001. Data analysis and processing:
Special handbook. Saint Peterburg, Russia: Piter Publ.
(in Russian).
20. PAP, J., TOBISKA, W. K. and BOUWER, S. D., 1990.
Periodicities of solar irradiance and solar activity indices, I.
Sol. Phys. vol. 129, is. 1, pp. 165–189. DOI: 10.1007/
BF00154372
21. BOUWER, S. D., 1992. Periodicities of solar irradiance
and solar activity indices, II. Sol. Phys. vol. 142, is. 2,
pp. 365–389. DOI: 10.1007/BF00151460
22. PRABHAKARAN NAYAR, S. R., 2006. Periodicities
in solar activity and their signature in the terrestrial envi-
ronment. In: ILWS Workshop Proceedings. Goa, India,
February 19-24, 2006. pp. 170–177.
23. CHAKRABARTY, D., BAGIYA, M. S., THAMPI, S. V.
and IYER, K. N., 2012. Solar EUV flux (0.1-50 nm),
F10.7 cm flux, sunspot number and the total electron con-
tent in the crest region of equatorial ionization anomaly
during the deep minimum between solar cycle 23 and 24.
Indian J. Radio Space Phys. vol. 41, pp. 110–120.
24. MITCHELL, N. J., MIDDLETON, H. R., BEARD, A. G.,
WILLIAMS, P. J. S. and MULLER, H. G., 1999. The 16-day
planetary wave in the mesosphere and lower thermosphere.
Ann. Geophys. vol. 17, is. 11, pp. 1447–1456. DOI:
10.1007/s00585-999-1447-9
25. HOFFMANN, P. and JACOBI, C., 2006. Analysis of
planetary waves seen in ionospheric total electron content
(TEC) perturbations. Wiss. Mitteil. Inst. f. Meteorol. Univ.
Leipzig. vol. 37, pp. 29–39.
26. KOHSIEK, A., GLASSMEIER, K. H. and HIROOKA, T.,
1995. Periods of planetary waves in geomagnetic va-
riations. Ann. Geophys. vol. 13, is. 2, pp. 168–176. DOI:
10.1007/s00585-995-0168-y
27. ALTADILL, D. and APOSTOLOV, E. M., 2003. Time and
scale size of planetary wave signatures in the ionosphe-
ric F region: Role of the geomagnetic activity and meso-
sphere/lower thermosphere winds. J. Geophys. Res. Space
Phys. vol. 108, is. A11, id. 1403. DOI: 10.1029/2003JA010015
ISSN 1027-9636. Радіофізика і радіоастрономія. Т. 24, № 1, 2019 79
Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной...
M. I. Ryabov 1, A. L. Sukharev 1, M. I. Orlyuk 2,
L. I. Sobitnyak 1, and A. A. Romenets 2
1 Observatory “URAN-4”, Institute of Radio Astronomy,
National Academy of Sciences of Ukraine,
37, Pushkinska St., Odesa, 65011, Ukraine
2 S. I. Subbotin Institute of Geophysics,
National Academy of Sciences of Ukraine,
Palladin Av., 32, Kyiv, 03142, Ukraine
COMPARATIVE ANALYSIS
OF GEOMAGNETIC DISTURBANCES
IN THE ODESSA MAGNETIC ANOMALY AREA
IN THE 24TH SOLAR ACTIVITY CYCLE
Purpose: The main oscillation periods of the geomagnetic field
perturbation level in the Odessa magnetic anomaly area are stu-
died by the data observed at the “Odessa” geomagnetic observa-
tory within the 24th solar activity cycle. The work is purposed
to search for distinctions and similarity in manifestation and
properties of short-term and long-term geomagnetic quasi-pe-
riodical variations under the conditions of anomalous, at the
“Odessa” geomagnetic observatory, and poorly anomalous, at
the “Kyiv” geomagnetic observatory, geomagnetic fields.
Design methodology/approach: The data of high-time resolu-
tion digital magnetometers were used. Search for the fluctuation
periods was made by the rapid continuous wavelet transform
and the short-term Fourier transform (STFT). For the selection
and subsequent separate analysis of fluctuations corresponding
to different periods and spectral regions, the band-pass Fourier
filtering was used.
Findings: The change of periods of solar diurnal variations of
geomagnetic field (24, 12, 8, 6 h) during the magnetic storms
is determined. The shortest periods, 2 h and less, showed up in
the “Odessa” geomagnetic observatory data. By the observa-
tions in the “Odessa” observatory, the increase of amplitude of
short periods (4 5 h) with time during 2008–2013 has been
marked. The variations with periods 6, 8 h react upon geomag-
netic disturbances by the smooth increase of amplitude. Periods
4 5 h are recorded during strong magnetic storms, and weak
variations with periods less than 4 h often appear during weak
magnetic storms. Period about 27 days prevails in the “Kyiv”
geomagnetic observatory data, and that of about 37 days – in the
“Odessa” geomagnetic observatory data. The changes of ampli-
tude of solar diurnal variations of geomagnetic field during 2015
by the “Odessa” observatory data are determined for the subse-
quent comparing to the solar activity behavior.
Conclusions: Generalization of results shows differences in be-
havior of the basic periods of geomagnetic activity in the Odessa
magnetic anomaly area (the “Odessa” observatory) and under
the conditions of the poorly anomalous geomagnetic field (the
“Kyiv” observatory). At the “Odessa” observatory, the short
periods show up more noticeably, less than 6 h. At the “Kyiv”
observatory, the long duration periods prevail (from a few days
up to a few tens of days).
Key words: space weather, solar activity, geomagnetic field,
magnetic storms, solar diurnal variations, magnetic anomaly,
magnetosphere, ionosphere, wavelet analysis
М. І. Рябов 1, А. Л. Сухарєв 1, М. І. Орлюк 2,
Л. І. Собітняк 1, А. А. Роменець 2
1 Обсерваторія “УРАН-4”,
Радіоастрономічний інститут НАН України,
вул. Пушкінська 37, м. Одеса, 65011, Україна.
2 Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України,
пр. Палладіна, 32, м. Київ, 03142,Україна.
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ГЕОМАГНІТНОЇ
ЗБУРЕНОСТІ В ЗОНІ ОДЕСЬКОЇ МАГНІТНОЇ
АНОМАЛІЇ В 24 ЦИКЛІ СОНЯЧНОЇ АКТИВНОСТІ
Предмет і мета роботи: Вивчаються основні періоди ко-
ливань рівня збуреності геомагнітного поля в зоні Одеської
магнітної аномалії за даними спостережень в геомагнітній
обсерваторії “Одеса” в 24 циклі сонячної активності. Метою
роботи є пошук відмінностей і подібності у прояві та власти-
востях короткочасних і довготривалих геомагнітних квазіпе-
ріодичних коливань в умовах аномального в геомагнітній
обсерваторії “Одеса” і слабоаномального в геомагнітній об-
серваторії “Київ” геомагнітного поля.
Методи та методологія: Використовувалися дані цифро-
вих магнітометрів з високою часовою роздільною здат-
ністю. Пошук періодів коливань виконувався за допомогою
швидкого безперервного вейвлет-перетворення і коротко-
часного фур’є-перетворення (STFT). Для виділення і по-
дальшого роздільного аналізу коливань, відповідних різним
періодам і спектральним областям, застосовувалася смугова
фур’є-фільтрація.
Результати: Визначено зміну періодів сонячно-добових
варіацій геомагнітного поля (24, 12, 8, 6 год) під час магніт-
них бур. Найкоротші періоди, 2 год і менше, виявлялися
в даних геомагнітної обсерваторії “Одеса”. За спостережен-
нями в обсерваторії “Одеса” відзначається збільшення амп-
літуди коротких періодів (4 5 год) з часом протягом 2008–
2013 рр. Коливання з періодами 6, 8 год реагують на гео-
магнітні збурення плавним збільшенням амплітуди. Періоди
4 5 год реєструються під час сильних магнітних бур,
а слабкі коливання з періодами менше 4 год часто виникають
під час слабких магнітних бур. Період близько 27 діб перева-
жає в даних геомагнітної обсерваторії “Київ”, і близько
37 діб – в даних геомагнітної обсерваторії “Одеса”. Визначе-
но зміни амплітуди сонячно-добових варіацій геомагнітного
поля протягом 2015 р. за даними обсерваторії “Одеса” для
подальшого порівняння з проявами сонячної активності.
Висновки: Узагальнення результатів показує відмінності у
прояві основних періодів геомагнітної активності в зоні Одесь-
кої магнітної аномалії (обсерваторія “Одеса”) і в умовах сла-
боаномального геомагнітного поля (обсерваторія “Київ”).
В обсерваторії “Одеса” помітніше виявляються короткі пе-
ріоди, менше 6 год. В обсерваторії “Київ” переважають дов-
готривалі періоди (від декількох діб до декількох десятків діб).
Ключові слова: космічна погода, сонячна активність, геомаг-
нітне поле, магнітні бурі, сонячно-добові коливання, магніт-
на аномалія, магнітосфера, іоносфера, вейвлет-аналіз
Статья поступила в редакцию 26.01.2019
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-150207 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1027-9636 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:34:03Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Радіоастрономічний інститут НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рябов, М.И. Сухарев, А.Л. Орлюк, М.И. Собитняк, Л.И. Роменец, А.А. 2019-04-02T17:35:42Z 2019-04-02T17:35:42Z 2019 Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности / М.И. Рябов, А.Л. Сухарев, М.И. Орлюк, Л.И. Собитняк, А.А. Роменец // Радиофизика и радиоастрономия. — 2019. — Т. 24, № 1. — С. 68-79. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 1027-9636 PACS number: 94.30.Ms DOI: https://doi.org/10.15407/rpra24.01.068 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150207 550.2, 555.385.2, 550.385.4 Предмет и цель работы: Изучаются основные периоды колебаний уровня возмущенности геомагнитного поля в зоне Одесской магнитной аномалии по данным наблюдений в геомагнитной обсерватории “Одесса” в 24-м цикле солнечной активности. Целью работы является поиск различий и подобия в проявлении и свойствах кратковременных и долговременных геомагнитных квазипериодических колебаний в условиях аномального в геомагнитной обсерватории “Одесса” и слабоаномального в геомагнитной обсерватории “Киев” геомагнитного поля. Предмет і мета роботи: Вивчаються основні періоди коливань рівня збуреності геомагнітного поля в зоні Одеської магнітної аномалії за даними спостережень в геомагнітній обсерваторії “Одеса” в 24 циклі сонячної активності. Метою роботи є пошук відмінностей і подібності у прояві та властивостях короткочасних і довготривалих геомагнітних квазіперіодичних коливань в умовах аномального в геомагнітній обсерваторії “Одеса” і слабоаномального в геомагнітній обсерваторії “Київ” геомагнітного поля. Purpose: The main oscillation periods of the geomagnetic field perturbation level in the Odesa magnetic anomaly area are studied by the data observed at the “Odesa” geomagnetic observatory within the 24th solar activity cycle. The work is purposed to search for distinctions and similarity in manifestation and properties of short-term and long-term geomagnetic quasi-periodical variations under the conditions of anomalous, at the “Odesa” geomagnetic observatory, and poorly anomalous, at the “Kyiv” geomagnetic observatory, geomagnetic fields. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Радиофизика геокосмоса Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности Порівняльний аналіз геомагнітної збуреності в зоні Одеської магнітної аномалії в 24 циклі сонячної активності Comparative analysis of geomagnetic disturbances in the Odessa magnetic anomaly area in the 24th solar activity cycle Article published earlier |
| spellingShingle | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности Рябов, М.И. Сухарев, А.Л. Орлюк, М.И. Собитняк, Л.И. Роменец, А.А. Радиофизика геокосмоса |
| title | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности |
| title_alt | Порівняльний аналіз геомагнітної збуреності в зоні Одеської магнітної аномалії в 24 циклі сонячної активності Comparative analysis of geomagnetic disturbances in the Odessa magnetic anomaly area in the 24th solar activity cycle |
| title_full | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности |
| title_fullStr | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности |
| title_full_unstemmed | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности |
| title_short | Сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне Одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности |
| title_sort | сравнительный анализ геомагнитной возмущенности в зоне одесской магнитной аномалии в 24 цикле солнечной активности |
| topic | Радиофизика геокосмоса |
| topic_facet | Радиофизика геокосмоса |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150207 |
| work_keys_str_mv | AT râbovmi sravnitelʹnyianalizgeomagnitnoivozmuŝennostivzoneodesskoimagnitnoianomaliiv24ciklesolnečnoiaktivnosti AT suhareval sravnitelʹnyianalizgeomagnitnoivozmuŝennostivzoneodesskoimagnitnoianomaliiv24ciklesolnečnoiaktivnosti AT orlûkmi sravnitelʹnyianalizgeomagnitnoivozmuŝennostivzoneodesskoimagnitnoianomaliiv24ciklesolnečnoiaktivnosti AT sobitnâkli sravnitelʹnyianalizgeomagnitnoivozmuŝennostivzoneodesskoimagnitnoianomaliiv24ciklesolnečnoiaktivnosti AT romenecaa sravnitelʹnyianalizgeomagnitnoivozmuŝennostivzoneodesskoimagnitnoianomaliiv24ciklesolnečnoiaktivnosti AT râbovmi porívnâlʹniianalízgeomagnítnoízburenostívzoníodesʹkoímagnítnoíanomalíív24ciklísonâčnoíaktivností AT suhareval porívnâlʹniianalízgeomagnítnoízburenostívzoníodesʹkoímagnítnoíanomalíív24ciklísonâčnoíaktivností AT orlûkmi porívnâlʹniianalízgeomagnítnoízburenostívzoníodesʹkoímagnítnoíanomalíív24ciklísonâčnoíaktivností AT sobitnâkli porívnâlʹniianalízgeomagnítnoízburenostívzoníodesʹkoímagnítnoíanomalíív24ciklísonâčnoíaktivností AT romenecaa porívnâlʹniianalízgeomagnítnoízburenostívzoníodesʹkoímagnítnoíanomalíív24ciklísonâčnoíaktivností AT râbovmi comparativeanalysisofgeomagneticdisturbancesintheodessamagneticanomalyareainthe24thsolaractivitycycle AT suhareval comparativeanalysisofgeomagneticdisturbancesintheodessamagneticanomalyareainthe24thsolaractivitycycle AT orlûkmi comparativeanalysisofgeomagneticdisturbancesintheodessamagneticanomalyareainthe24thsolaractivitycycle AT sobitnâkli comparativeanalysisofgeomagneticdisturbancesintheodessamagneticanomalyareainthe24thsolaractivitycycle AT romenecaa comparativeanalysisofgeomagneticdisturbancesintheodessamagneticanomalyareainthe24thsolaractivitycycle |