Взаимосвязь параметров магнитосферы с жесткостью обрезания космических лучей в зависимости от широты

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Мы изучили особенности широтного поведения геомагнитных порогов космических лучей R, а также их чувствительности к параметрам межпланетной среды и магнитосферы во время трех фаз магнитной бури 7–8.IX.2017 – в начальной, главной и восстановительной фазах. Для этого R были рассчитаны двумя разными способами – методом спектрографической глобальной съемки (Rсгс) и методом прослеживания траекторий частиц космических лучей (КЛ) в модельном магнитном поле (Rэф). Максимальное понижение порогов наблюдается в максимуме бури (Dst = −142 нТл), достигая значений ΔRсгс = −0.52 ГВ и ΔRэф = −0.66 ГВ. Кривая вариаций ΔRсгс в зависимости от жесткости обрезания станции наблюдения (широты) принимает классическую форму с максимумом падения порогов на среднеширотных станциях. Наиболее сильно ΔR коррелирует с Dst-индексом, что свидетельствует о том, что кольцевой ток играет главную роль в зависимости вариаций жесткостей обрезания КЛ. Также видно значительное влияние на ΔRсгс и ΔRэф скорости солнечного ветра V и параметров межпланетного магнитного поля (ММП). На главной фазе ΔRэф зависит от B и Bz ММП, а ΔRсгс – от B и By. Для ΔRсгс корреляция с электромагнитными параметрами изменяется в зависимости от станции наблюдения регулярным образом. Для ΔRэф такой тенденции не наблюдается.

Об авторах

О. А. Данилова

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: md1555@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. Г. Птицына

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: md1555@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. И. Тясто

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: md1555@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. Е. Сдобнов

Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: md1555@mail.ru
Россия, Иркутск

Список литературы

  1. Dorman L.I. Elementary particle and cosmic ray physics. Elsevier. New York. 1963. 456 p.
  2. Kress B.T., Hudson M.K., Selesnick R.S. et al. Modeling geomagnetic cutoffs for space weather applications // J. Geophys. Res. 2015. V. 120. № 7. P. 5694–5702. https://doi.org/10.1002/2014JA020899
  3. Буров В.А., Мелешков Ю.С., Очелков Ю.П. Методика оперативной оценки уровня радиационной опасности, обусловленной возмущениями космической погоды, при авиаперевозках // Гелиогеофизические исслед. 2005. Вып. 7. С. 1–41.
  4. Iucci N., Levitin A.E., Belov A.V. et al. Space weather conditions and spacecraft anomalies in different orbits // Space weather. 2005. V. 3. S01001. https://doi.org/10.1029/2003SW000056
  5. Mask E. Starship: Earth to Earth in less than 60 minutes. // 68th International Astronautic Congress. Adelaide, Australia. 25–29 Sep. 2017.
  6. Flueckiger E.O., Shea M.A., Smart D.F. On the latitude dependence of cosmic ray cutoff rigidiy variations during the initial phase of a geomagnetic storm // Proc. 20th Int. Conf. Cosmic Rays. August 1987. Moscow. USSR. 1987. V. 4. P. 2016–2020.
  7. Antonova O.F., Baisultanova L.M., Belov A.V. et al. The longitude and latitude dependences of the geomagnetic cutoff rigidity variations during strong magnetic storms // Proc. 21st Int. Cosmic Ray Conf. January 1990. Adelaide, Australia. V. 7. P. 10–13.
  8. Belov A., Baisultanova L., Eroshenko E. et al. Magnetospheric effects in cosmic rays during the unique magnetic storm on November 2003 // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. A09S20. https://doi.org/10.1029/2005JA011067
  9. Данилова О.А., Демина И.А., Птицына Н.Г. и др. Картирование жесткости обрезания космических лучей во время главной фазы магнитной бури 20 ноября 2003 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59. № 2. З. С. 160–167. https://doi.org/10.1134/S0016794019020056
  10. Яновский Б.М. Земной магнетизм. (4-ое издание). Изд. Ленинградского Университета, Ленинград. 1978. 592 стр.
  11. Shea M.A., Smart D.F., McCracken K.G. A study of vertical cutoff rigidities using sixth degree simulations of the geomagnetic field // J. Geophys. Res. 1965. V. 70. P. 4117–4130.
  12. Tsyganenko N.A. A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry: 1. Mathematical structure // J. Geophys. Res. 2002a. 107. A8. https://doi.org/10.1029/2001JA000219
  13. Tsyganenko N.A. A model of the near magnetosphere with a dawn-dusk asymmetry: 2. Parametrization and fitting to observation // J. Geophys. Res. 2002b. 107. A8. https://doi.org/10.1029/2001JA000220
  14. Dvornikov V.M., Kravtsova M.V., Sdobnov V.E. Diagnostics of the electromagnetic characteristics of the interplanetary medium based on cosmic ray effects // Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.). 2013. V. 53, iss. 4. P. 430–440.
  15. King J.H., Papitashvili N.E. Solar wind spatial scales in and comparisons of hourly Wind and ACE plasma and magnetic field data //JGR. 2005. V. 110. A02104. https://doi.org/10.1029/2004JA010649
  16. Chertok I.M., Belov A.V., Abunin A.A. Solar Eruptions, Forbush Decreases and Geomagnetic Disturbances from Outstanding Active Region 12673// Space Weather. 2018. V. 16. P. 1549–1568. https://doi.org/10.1029/2018SW001899
  17. Hajra R., Tsurutani B.T., Lakhina G.S. The Complex Space Weather Events of 2017 September // ApJ. 2020. V. 899. № 1. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aba2c5
  18. Kudela K., Bucik R. Low Energy Cosmic Rays and the Disturbed Magnetosphere // Proc. 2nd Int. Symp. SEE-2005. Nor-Amberd, Armenia. 2005. P. 57–62. https://arxiv.org/pdf/1303.4052.pdf
  19. Левитин А.Е., Дремухина Л.А., Громова Л.И. и др. Генерация магнитного возмущения в период исторической магнитной бури в сентябре 1859 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. № 3. с. 324–332. https://doi.org/10.7868/S0016794014030110
  20. Ganushkina N.Y., Liemohn M.W., Dubyagin S. Current systems in the Earth’s magnetosphere // Reviews of Geophysics. 2018. V. 56. P 309–332. https://doi.org/10.1002/2017RG000590
  21. Borovsky J.E., Thomsen M.F., Elphic R.C. et al. The transport of plasma sheet material from the distant tail to geosynchronous orbit // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. A9. P. 20297–20331.
  22. Птицына Н.Г., Данилова О.А., Тясто М.И. и др. Влияние параметров солнечного ветра и геомагнитной активности на вариации жесткости обрезания космических лучей во время сильных магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59. № 5. С. 569–577. https://doi.org/10.1134/S0016793219050098
  23. Liemohn M.W., Kozyra J.U., Thomsen M.F. et al. Dominant role of the asymmetric ring current in producing stormtime Dst // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. A6. P. 10.883–10.904. https://doi.org/10.1029/2000JA000326
  24. Burton R.K., McPherron R.L., Russell C.T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. Is. 31. P. 4204–4214. https://doi.org/10.1029/JA080i031p04204
  25. Siscoe G.L., McPherron R.L., Jordanova V.K. Diminished contribution of ram pressure to Dst during magnetic storms // J. Geophys. Res. 2005. V. 110 P. A12227. https://doi.org/10.1029/2005JA011120
  26. DuByagin S., Ganushkina N., Kubyshkina M. et al. Contribution from different current systems to SYM and ASY midlatitude indices // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 7243–7263. https://doi.org/10.1002/2014JA020122
  27. Ohtani S., Nose M., Rostoker G. et al. Storm-substorm relationship:Contribution of the tail current to Dst // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. A10. P. 21199–21209. https://doi.org/10.1029/2000JA000400
  28. Turner N.E., Baker D.N., Pulkkinen T.I. et al. Evaluation of the tail current contribution to Dst // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. № A3. P. 5431–5439. https://doi.org/10.1029/1999JA000248
  29. Птицына Н.Г., Данилова О.А., Тясто М.И. и др. Динамика жесткости обрезания космических лучей и параметров магнитосферы во время различных фаз бури 20 ноября 2003 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 2. С. 160–171. https://doi.org/10.31857/S0016794021010120
  30. Птицына Н.Г., Данилова О.А., Тясто М.И. Kорреляция жесткости обрезания космических лучей с параметрами гелиосферы и геомагнитной активности на разных фазах магнитной бури в ноябре 2004 г. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2020. Т. 60. № 3. С. 281–292. https://doi.org/10.31857/S0016794020020145
  31. Adriani O., Barbarino G.C., Bazilevskaya G.N. et al. PAMEL-A’s measurements of geomagnetic cutoff variations during the 14 December 2006 storm // Space weather. 2016. V. 14. № 3. https://doi.org/10.1002/2016SW001364
  32. Shen C., Xu M., Wang Y. et al.. Why the Shock-ICME Complex Structure Is Important: Learning from the Early 2017 September CMEs // The Astrophysical Journal. 2018. V. 861. № 1. pp. 861–960. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aac204
  33. Scolini C., Chane E., Temmer M. et al. CME-CME Interactions as Sources of CME Geoeffectiveness: The Formation of the Complex Ejecta and Intense Geomagnetic Storm in 2017 Early September // Astrophysical Journal Supplement Series. 2020. V. 247(1). https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab6216

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (166KB)
Метаданные
3.

Скачать (93KB)
Метаданные
4.

Скачать (128KB)
Метаданные
5.

Скачать (55KB)
Метаданные

© О.А. Данилова, Н.Г. Птицына, М.И. Тясто, В.Е. Сдобнов, 2023