авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«Российская академия наук Польская академия наук Rosyjska Akademia Nauk Polska Akademia Nauk НАУЧНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО МЕЖДУ ...»

-- [ Страница 3 ] --

b — pulsujcego AKR (typ 2). Widmo AKR pierwszego typu pokazane w zakresie 100…800 kHz, a widmo pulsujcego promieniowania w zakresie 15…150 kHz. Na rys. b obserwuje si wzrost natenia promieniowania na niskich czstotliwociach (10…25 kHz). Jest to zwizane z rejestracj modu wistowego, ktrego tu nie analizujemy Рис. 5. Схема, поясняющая отличие нижней частоты обрезания АКР на двух спутниках Rys. 5. Schemat objaniajcy rnic midzy dolnymi czstotliwociami odcicia AKR na dwch satelitach Руководители проекта: М. Могилевский;

Я. Ханаш Kierownik projektu: М. Mogilewsky;

J. Hanasz Рис. 6. Результаты вычисления местоположения источников АКР и диаграммы направ­ ленности излучения. Красные кривые — расчеты по измерениям на спутнике «Интербол», черные кривые — на спутнике «Полар», сплошные — для частоты 260 кГц, пунктирные — 170 кГц. Пересечение кривых дает положение источников излучения (L0 — значение гео­ магнитной широты) Rys. 6. Wyniki oblicze pooe rde AKR i charakterystyki kierunkowoci promieniowania.

Czerwone linie – obliczenia oparte na pomiarach na satelicie „Interball”, czarne linie – na satelicie „Polar”, cige linie dla czstotliwoci 260 kHz, punktowe dla 170 kHz. Przecicie linii daje pooe­ nie rda promieniowania (L0 — warto szerokoci geomagnetycznej) Рис. 7. Результаты расчетов представлены в координатах продольной (вертикальная ось) и поперечной (горизонтальная ось) составляющих нормированного потока излучения по от­ ношению к магнитному полю в источнике Rys. 7. Wyniki oblicze przedstawione w postaci normowanej mocy promieniowania we wsprzd­ nej podunej (o pionowa) i poprzecznej (o pozioma) w odniesieniu do pola magnetycznego w rdle 5 Излучение Promieniowanie «Полар» не наблюдалось, хотя по дан­ si pod innym ktem wzgldem rda pro­ ным спутника «Интербол», находивше­ mieniowania, wskazuj e sygna na tych гося под другим углом по отношению к czstotliwociach by obecny w widmie источнику излучения, сигналы на этих AKR. Zatem granica pomidzy jasnymi i частотах в спектре АКР присутство­ ciemnymi kkami wyznacza kt graniczny вали. Таким образом, граница между charakterystyki kierunkowoci AKR i wy­ светлыми и темными кружками явля­ nosi ±25° wzgldem pola magnetycznego ется предельным углом диаграммы на­ w punkcie generacji.

правленности излучения АКР и состав­ ляет ±25° по отношению к магнитному полю в точке генерации.

Аналогичный анализ был сделан для Analogiczna analiza bya przeprowadzo­ пульсирующего источника АКР (см. na dla pulsujcego rda AKR (rys. 6b).

рис. 6б). В этом случае наблюдается об­ W tym przypadku obserwuje si odwrotny ратное соотношение между нижней ча­ stosunek pomidzy doln czstotliwoci стотой обрезания АКР на упомянутых ucicia AKR na satelitach INTERBALL выше спутниках: на спутнике «Интер­ i POLAR. Na satelicie INTERBALL ta бол» эта частота составляет 45 кГц, а на czstotliwo wynosi 45 kHz, a na satelicie спутнике «Полар» — 35 кГц. Результа­ POLAR — 35 kHz. Rezultaty analizy po­ ты анализа показывают, что источник kazuj, e rdo pulsujcego AKR znaj­ пульсирующего АКР находится поляр­ duje si bliej bieguna w porwnaniu ze нее по отношению к источнику стацио­ rdem stacjonarnego promieniowania, нарного излучения, а его диаграмма на­ jego charakterystyka kierunkowoci jest правленности шире и составляет ±50°. szersza i wynosi ±50°.

Суммируя вышеизложенное, можно W podsumowaniu mona sformuowa сделать следующие выводы: nastpujce wnioski:

• диаграмма излучения АКР направ­ • charakterystyka promieniowania AKR лена вдоль магнитного поля в источ­ jest skierowana wzdu pola magnetycz­ нике;

nego w rdle;

• для стационарного источника АКР • dla stacjonarnego rda AKR peny kt полный раствор диаграммы излуче­ rozwarcia charakterystyki promieniowa­ ния составляет ~ 50°, что, в целом, nia wynosi ~ 50°, co oglnie zgadza si согласуется с результатами вычисле­ z wynikami oblicze ktw promienio­ ний углов излучения АКР, получен­ wania AKR uzyskanych w pracach [Lo ных в работах [Louarn, Le Queau, 1996;

uarn, Le Queau, 1996;

Shreiber, 2005;

Shreiber, 2005;

Pritchett et al.,2002];

Pritchett et al.,2002];

• диаграмма направленности пульси­ • charakterystyka kierunkowoci pulsuj­ рующего источника шире, а его по­ cego rda jest szersza, a rdo znaj­ ложение полярнее, чем стационар­ duje si bliej bieguna w porwnaniu ze ного источника. rdem stacjonarnym.

Таким образом, экспериментально W ten sposb potwierdzilimy dowiad­ подтверждено теоретическое предполо­ czalnie teoretyczne zaoenie, e granice жение, что границы области генерации obszaru generacji (bdce albo granicami (представляющие собой либо грани­ wnki Calverta, albo granicami strumieni цы каверны Кальверта, либо границы energetycznych czstek) odgrywaj zasad­ потоков энергичных частиц) играют nicz rol w formowaniu strumienia mocy определяющую роль в формировании AKR.

потока мощности АКР.

Руководители проекта: М. Могилевский;

Я. Ханаш Kierownik projektu: М. Mogilewsky;

J. Hanasz ЛИТЕРАТУРА BIBLIOGRAFIA Бенедиктов Е. А., Гетманцев Г. Г., Сазонов Ю. А., Тарасов А. Ф. (1965) Предварительные ре­ зультаты измерений интенсивного внегалактического радиоизлучения на частотах 725 и 1525 кГц со спутника «Электрон­2» // Космич. исслед. 1965. Т. 3. С. 492.

Буринская Т. М., Рош Ж.­Л. (2007) Волноводный режим циклотронной мазерной неустойчи­ вости в областях плазмы с пониженной плотностью // Физика плазмы. 2007. T. 33 (1).

C. 28–37.

Могилевский М. М., Романцова Т. В., Ханаш Я. и др. (2007) Об источнике аврорального кило­ метрового излучения // Письма в ЖЭТФ. 2007. T. 86. № 11. C. 819.

Ханаш Я., Кравчик З., Могилевский М. М. и др. (1998) Наблюдение аврорального километро­ вого излучения на спутнике «Интербол­2»: эксперимент ПОЛЬРАД // Космич. ис­ след. 1998. T. 36. C. 617.

Benson R. F., Calvert W. (1979) ISIS­1 observations of the source of AKR // Geophysical Research Letters. 1979. V. 6. P. 479.

Calwert W. (1981) The auroral plasma cavity // Geophysical Research Letters. 1981. V. 8. P. 919.

Gurnett D. A. (1974) The Earth as a radio source: Terrestrial kilometric radiation // J. Geophysical Research. 1974. V. 79. P. 4227.

Gurnett D. A., Persoon A. M., Randall R. F. et al. (1995) The Polar plasma wave instrument // Space Science Rev. 1995. V. 71. P. 597–622.

Hanasz J., De Feraudy H., Schieber R. et al. (2001) Wideband bursts of auroral kilometric radiation and their association with UV auroral bulges // J. Geophysical Research. 2001. V. 106. N. A3.

P. 3859.

Kurth W. S., Baumback M. M., Gurnett D. A. (1975) Direction finding measurements of auroral kilo­ metric radiation // J. Geophysical Research. 1975. V. 80. P. 2764.

Louarn P., Le Queau D. (1996) Generation of the auroral kilometric radiation in plasma cavities.

II The cyclotron maser instability in small size sources // Planetary and Space Science. 1996.

V. 44. P. 211.

Pritchett P. L., Strangeway R. J., Ergun R. E., Carlson C. W. (2002) Generation and propagation of cyclotron maser emissions in the finite auroral kilometric radiation source cavity // J. Geo­ physical Research. 2002. V. 107. N. A12. P. 1437.

Schreiber R. (2005) A simple model of the auroral kilometric radiation visibility // J. Geophysical Research. 2005. V. 110. N. A11. P. 222.

Wu C. S., Lee L. C. (1979) A Theory of the Terrestrial Kilometric Radiation // Astrophysical J. 1979.

V. 230. P. 621.

Zarka P. (1998) Auroral radio emissions at the outer planets: Observations and theories // J. Geo­ physical Research. 1998. V. 103. N. 20. P. 159.

The Russian­Polish project RADIATION is aimed on studying one of the most powerful and mys­ terious phenomena of the inner magnetosphere of the Earth — Auroral kilometric radiation (AKR).

Interboll­2 spacecraft was lunched in 1996, the Polrad experiment (Hanasz, et al., 1998) installed onboard the spacecraft carried out measurements of spectral and polarization characteristics of the AKR. The POLRAD instrument performed first onboard calculation of covariance matrix of the electric field and determinates the full set of of Stokes parameters. The project RADIATION has been based on a wealth of data gathered by the POLRAD experiment onboard the Interball­2 space­ craft.

6 СТРУКТУРА STRUKTURA Руководитель проекта Kierownik projektu с российской стороны: ze strony Rosji:

С. САВИН S. SAVIN Руководитель проекта Kierownik projektu с польской стороны: ze strony Polski:

Я. БЛЕНЦКИ J. BCKI Проект направлен на экспериментальное Celem projektu jest na eksperymentalne ba­ изучение тонкой структуры волновых про­ danie subtelnej struktury procesw falowych цессов в пограничных слоях магнитосферы w warstwach granicznych magnetosfery oraz Земли, а также процессов переноса через procesw przenoszenia plazmy przez te granice.

границы, которые в бесстолкновительной W plazmie bezzderzeniowej s one realizowane плазме определяются, главным образом, zasadniczo przez oddziaywania fala­czstka.

взаимодействиями волна­частица.

Dane eksperymentalne uywane w tych Основной экспериментальной базой badaniach to pomiary plazmowo­falowe наших исследований являются плаз­ pochodzce gwnie z satelitw „Iner­ менно­волновые данные со спутни­ ball­1”, „Cluster”, „Themis”, „Geotail, ков «Интербол­1», «Кластер» (Cluster), „Wind”, „Ace” i „Demeter”, ale take z «Темис» (Themis), «Геотейл» (Geotail), innych.

«Винд» (Wind), «Асе» (Ace), «Деметер»

(Demeter) и др.

Gwne zadanie to badanie roli stru­ Основное направление — изуче­ mieni plazmy w warstwach granicznych ние роли структурированных в про­ magnetosfery wykazujcych wewntrzn странстве и времени потоков плазмы struktur zarwno przestrzenn jak i cza­ в пограничных магнитосферных слоях sow [Savin et al., 2005a, b, 2006, 2008, [Savin et al., 2005a, b, 2006, 2008, 2010], 2010], ale take zwizanych z nimi wybu­ а также связанных с ними всплесков chw emisji fal plazmowych [Blecki et al., плазменных излучений [Blecki et al., 2005, 2007;

Bcki et al., 2006]. Najcie­ 2005, 2007;

Bcki et al., 2006]. Наиболее kawszymi, z punktu widzenia energetyki интересными с точки зрения энергети­ i statystyki procesw plazmowych s tzw.

ки и статистики плазменных процессов superszybkie strumienie plazmy (SPS) re­ являются сверхбыстрые плазменные gularnie obserwowane w otoku magnetos­ струи (СПС), регулярно наблюдаемые ferycznym (w obszarze przepywu plazmy в магнитослое (в возмущенном земным midzy czoowym frontem uderzeniowym магнитным диполем течении плазмы a granic magnetosfery­magnetopauz).

между головной ударной волной и гра­ Cinienie dynamiczne w SPS moe kil­ ницей магнитосферы — магнитопау­ kakrotnie przewysza cinienie w rdle зой). Динамическое давление в СПС energii i plazmy czyli w ponaddwikowym может в несколько раз превышать дав­ wietrze sonecznym (SW) a take cinienie ление в источнике энергии и массы — в pola magnetycznego wewntrz magne­ сверхзвуковом солнечном ветре (СВ), tosfery bezporednio pod magnetopauz.

а также магнитное давление внутри Majc rozmiar poprzeczny kilka tysicy магнитосферы непосредственно под kilometrw a poduny porwnywalny z магнитопаузой. Имея поперечный раз­ gruboci otoka magnetosferycznego, SPS мер в несколько тысяч километров и mog przenika przez magnetopauz na продольный — сравнимый с толщиной gboko porwnywaln z gruboci otoka магнитослоя, СПС способны продав­ magnetosferycznego a nawet przechodzi ливать магнитопаузу на глубину, срав­ przez wysokoszerokociow magnetopauz нимую с толщиной среднего равновес­ Руководители проекта: С. Савин;

Я. Бленцки Kierownik projektu: S. Savin;

J. Bcki ного магнитослоя, и даже проходить bezporednio wgb ogona magnetosfery.

сквозь высокоширотную магнитопа­ Ani mechanizm powstawania SPS ani ich узу непосредственно в геомагнитный powtarzajce si parametry przypomina­ хвост. Ни механизмы образования jce fonony lub solitony nie zostay do tej СПС, ни их повторяющиеся параме­ pory wyjanione. Wkad SPS w oglny тры, напоминающие фононы или со­ bilans strumienia plazmy w opywie ma­ литоны, пока еще не объяснены. Вклад gnetosfery przez wiatr soneczny ocenia СПС в общий баланс потока плазмы, si rednio na 30%, chocia w tworzeniu в обтекание магнитосферы солнечным si nowego stanu rwnowagi zewntrznej ветром в среднем оценивается в 30 %, magnatosfery z wiatrem sonecznym, przy хотя при установлении новых равно­ zmianie parametrw WS, lub w sytuacji весных состояний внешней магнитос­ wystpienia niestabilnoci opywu, wkad феры при изменении параметров СВ SPS moe mie znaczenie decydujce.

или при внутренней неустойчивости обтекания вклад СПС может быть ре­ шающим.

Нами прослеживается прохождение ledzimy przechodzenie plazmowo­fa­ плазменно­волновых структур от гра­ lowych struktur od granicy magnetosfe­ ниц магнитосферы до ионосферы, что ry do jonosfery, co pozwala na okrelenie позволяет определить способы переда­ sposobu przekazu energii i masy wewntrz чи энергии и массы внутрь магнитосфе­ magnetosfery a take pokaza odpowia­ ры, а также выявить соответствующие dajce im globalne magnetosferyczno­ jo­ глобальные магнитосферно­ионосфер­ nosferyczne rezonanse. Dla realizacji tego ные резонансы. zadania z jednej strony uywamy dane z Итак, мы, с одной стороны, привле­ ju zrealizowanych eksperymentw sate­ каем для анализа данные все большего litarnych a z drugiej strony rozpoczynamy количества уже осуществленных и осу­ wsplne prace dla przygotowania nowych ществляемых экспериментов, с другой perspektywicznych projektw takich jak стороны, начинаем совместные работы ROJ i STRANNIK, ktre wsplnie z pro­ в рамках перспективных проектов РОЙ jektami SCOPE (Japonia i Kanada) oraz и СТРАННИК, которые, вместе с про­ MAGNETOSPHERIC MULTISCALE ектами SCOPE (Япония и Канада) и (USA) pozwol bada procesy tworzenia MAGNETOSPHERIC MULTI SCALE struktur warstw granicznych midzy prze­ (США), предоставят возможность из­ pywajcymi orodkami w 3 wymiarach i w учать структуризацию погранслоев czasie.

между движущимися средами одновре­ менно на 3–4 масштабах.

Помимо чисто научного интереса, Obserwacje wiatru sonecznego i jego наблюдения солнечного ветра и его oddziaywania z magnetosfer maj obok взаимодействия с магнитосферой име­ czysto naukowego take ogromne znacze­ ют большое практическое значение, nie praktyczne, poniewa plazma wiatru так как плазма солнечного ветра явля­ sonecznego jest gwnym czynnikiem, ется основным агентом, с помощью ко­ ktry jest porednikiem w przekazywaniu торого активные процессы на Солнце wpywu procesw aktywnych na Socu оказывают влияние на состояние око­ na stan przestrzeni kosmicznej w pobliu лоземного космического пространства, Ziemi — magnetosfery i jonosfery. Bada­ магнитосферы и ионосферы Земли. nie magnetosfery ziemskiej jest wane tak z Изучение динамики геомагнитосферы powodw czysto naukowych jak i praktycz­ необходимо для решения как научных, nych znajdujcych szerokie zastosowanie так и практических задач в области w kosmonautyce, telekomunikacji, meto­ 6 Структура Struktura космонавтики, радиосвязи, метеороло­ eorologii, klimatologii a take w takich ob­ гии и климатологии и тех видов дея­ szarach aktywnoci ludzkiej jak rolnictwo, тельности, которые существенно от них medycyna i biologia. Ten aspekt zwiz­ зависят, в частности сельского хозяй­ kw Soce­Ziemia nazwany zosta na ства, биологии и медицины. Этот pocztku XX wieku „pogod kosmiczn” аспект солнечно­земных связей, на­ a w ostatnich latach cieszy si znaczcym званный в начале XX века «космиче­ zainteresowaniem tak wrd naukowcw ской погодой», в последнее время поль­ jak i specjalistw w dziedzinie energetyki, зуется повышенным интересом как у ochrony zdrowia i telekomunikacji.

научных работников, так и у специали­ стов по энергетике, здравоохранению и телекоммуникациям.

Проблема исследования электро­ Zagadnienie badania zjawisk elektroma­ магнитных явлений, регулирующих gnetycznych odpowiedzialnych za przeni­ проникновение энергии и вещества kanie energii i plazmy wiatru sonecznego солнечного ветра в магнитосферу и ио­ do magnetosfery a nastpnie do jonosfery носферу Земли, появилась при первых pojawio si ju przy pierwszych lotach же запусках искусственных спутников sztucznych satelitw i zwizane byo z sil­ и связана с сильным возмущением кон­ nym zaburzeniem koncentracji czstek w центрации частиц ионосферы и воз­ jonosferze i rozwojem burz magnetycznych никновением магнитных бурь, приво­ prowadzcych do zaburze magnetycznych дящих к таким возмущения на земной obserwowanych na powierzchni Ziemi поверхности как отключение электри­ wywoujcych awarie elektrycznych sieci ческих цепей в целых регионах (напри­ energetycznych na duych obszarach (tak мер, во всей северной части США и jak to miao miejsce w caej wschodniej южной части Канады в 1974 году). czci Stanw Zjednoczonych a take w poudniowej czci Kanady w roku 1974).

К настоящему времени накоплен Obecnie poziom wiedzy na temat za­ значительный объем знаний по этой gadnie pogody kosmicznej jest bardzo тематике. Несмотря на это, сложность wysoki w porwnaniu z okresem pierw­ процессов на границе магнитосферы, szych sztucznych satelitw. Jednak mimo включающих сильную перемежаемую tego zoono procesw na granicy ma­ турбулентность, не позволяет полу­ gnetosfery, w tym silna turbulentno pla­ чить достоверные прогнозы наземных zmy, nie pozwala jeszcze na dostatecznie возмущений на основе данных с мно­ wiarygodne prognozowanie zaburze na гочисленных спутников во внешней powierzchni Ziemi na podstawie danych магнитосфере и солнечном ветре. Это otrzymywanych z wielu satelitw pracuj­ связано с фундаментальными пробле­ cych w magnetosferze i wietrze sonecz­ мами физики турбулентной плазмы. nym. Jest to zwizane z fundamentalnymi Причем похожие задачи возникают и zagadnieniami fizyki turbulentnej plazmy.

в пограничных слоях термоядерных Z podobnymi problemami spotykamy si w установок, где повышенный аномаль­ warstwach granicznych konstrukcji budo­ ный перенос из центральных областей wanych do kontrolowanej syntezy jdrowej, в пристеночные области препятствует gdzie zwikszony transport plazmy z ob­ надежному удержанию плазмы для под­ szarw centralnych do cianek jest jednym держания устойчивой термоядерной z podstawowych mechanizmw utrudnia­ реакции. Экспериментальные исследо­ jcych utrzymywanie plazmy i przebiegu вания флуктуаций параметров плазмы и stabilnej reakcji syntezy. Eksperymentalne их влияния на процессы переноса через badanie fluktuacji parametrw plazmy i ich плазменные границы продолжались на wpywu na procesy transportu przez grani­ Руководители проекта: С. Савин;

Я. Бленцки Kierownik projektu: S. Savin;

J. Bcki основе сравнения уже имеющихся дан­ ce plazmowe byy prowadzone na podsta­ ных со спутников «Прогноз­8 и ­10», wie porwnania wczeniejszych danych z «Интербол­1» (рис. 1) и «Магион­4» с satelitw „Prognoz­8 i ­10”, „Interball­1” новыми плазменно­волновыми данны­ (rys. 1) i jego subsatelity „Magion 4” z no­ ми, получаемыми на спутниках «Кла­ wymi danymi plazmowo falowymi z sateli­ стер» (Cluster), «Деметер» (Demeter) и tw „Cluster”, „Demeter” i „Themis”.

«Темис» (Themis).

Основным достижением нашего Najwaniejszym wynikiem naszych ba­ проекта является обнаружение мелко­ da jest odkrycie drobnoskalowych struk­ масштабных структур на внешних маг­ tur na zewntrznych granicach magne­ нитосферных границах — плазменных tosfery — strumieni plazmowych i barier струй и магнитных барьеров, — в ко­ magnetycznych, — w ktrych skupia si торых концентрируется кинетическая kinetyczna i magnetyczna energia, co za­ и магнитная энергия, что обеспечивает pewnia nielokalne i silnie nieliniowe od­ нелокальное и существенно нелиней­ dziaywanie plazmy wiatru sonecznego z ное взаимодействие плазмы солнечно­ geomagnetyczn przeszkod.

го ветра с геомагнитным препятствием.

Возмущенный магнитослой содер­ Zaburzony otok magnetosferyczny za­ жит всплески кинетического давле­ wiera obszary o podwyszonym cinieniu ния — струи (рис. 2, см. с. 68) — с ам­ kinetycznym — strumienie (rys. 2) — o плитудой в несколько раз выше, чем amplitudzie cinienia kilka razy wikszej давление в невозмущенном солнечном anieli cinienie w niezaburzonym wie­ ветре, ~20 % струй должны деформиро­ trze sonecznym. Okoo 20 % strumieni вать магнитопаузу на высоких широтах. powinno deformowa magnetopauz w Это противоречит предсказываемому wysokich szerokociach. Jest to sprzecz­ Рис. 1. Поток ионов от Солнца nVx по данным спутников «Интербол­1» и «Геотейл» 19 июня 1998 года в солнечном ветре и из газодинамической модели (GDCF). Вставка: направления потоков в плоскости XZ GSE относительно магнитопаузы (MP) и ударной волны (BS) Rys. 1. „Interball­1”, 19.07.1998. Strumie jonw w kierunku ogona nVx z satelitw „Interball­1” i „Geotail” w wietrze sonecznym oraz z modelu gazodynamicznego (GDCF). Obok: kierunek stru­ mienia w paszczynie XZ GSE wzgldem magnetopauzy i frontu uderzeniowego 6 Структура Struktura Рис. 2. Схема ускорения струи «2» (см. рис. 1) альвеновской структурой (Ey в системе от­ счета MSH) на границе (пунктир) сверх­ и субальвеновских потоков;

волнообразные линии показывают интерференционную картину, возникающую при взаимодействии падающих и отраженных волн Rys. 2. Schemat przyspieszania strumienia ‘2’ (patrz rys. 2) przez stojc struktur (Ey w ukadzie MSH) na granicy midzy nad i pod alfenowskimi strumieniami;

pofalowane linie pokazuj obraz interferencyjny powstay przez oddziaywanie fali padajcej z fal odbit Рис. 3. В данных спутника КЛАСТЕР также видны пики в кинетическом давлении Wkin от­ носительно газодинамической модели (красный цвет);

пренебрежимо малое магнитное дав­ ление Wb исключает магнитное пересоединение как источник ускорения струй Rys. 3. Cluster pokaza istnienie olbrzymich skokw wartoci cinienia dynamicznego Wkin wik­ szych od tego co przewiduje gazodynamika, oraz zaniedbywalnie mae cinienie magnetyczne Wb co wyklucza rekoneksj jako rdo tych strumieni Руководители проекта: С. Савин;

Я. Бленцки Kierownik projektu: S. Savin;

J. Bcki Рис. 4. Магнитный барьер: Wb — магнитное давление;

Wt — тепловое давление ионов;

Wk — кинетическое давление ионов Rys. 4. Bariera magnetyczna: Wb — cinienie magnetyczne;

Wt — cinienie termiczne jonw;

Wk — cinienie kinetyczne jonw Рис. 5. Сравнение статистических данных с лог­пуассоновским распределением вероят­ ностей. Нами впервые определен характер диффузии в магнитосферных погранслоях: для магнитопаузы характерна супердиффузия;

для границы движущейся и застойной плазмы — диффузия. Данные спутника «Кластер­1» 02.02.2003 по магнитной компоненте Bz Rys. 5. Porwnujc dane statystyczne z logarytmiczno­ poissonowskim rozkadem prawdopodo­ biestw, okrelilimy po raz pierwszy charakter dyfuzji w warstwach granicznych magnetosfery: na magnetopauzie ma ona waciwoci superdyfuzji;

dla poruszajcej si granicy oraz dla plazmy w ob­ szarze stagnacji jest to dyfuzja. Skadowa Bz pola magnetycznego Dane z satelity „Cluster­1” z dnia 02.02. 6 Структура Struktura МГД превращению на ударной вол­ ne z przewidywaniami MHD zamiany na не кинетической энергии солнечного froncie uderzeniowym energii kinetycznej ветра в тепловую: в термализованных wiatru sonecznego — w energi ciepln: w струях кинетическое давление растет strumieniach stermalizowanych cinienie (рис. 3, см. с. 68). Растущий со вре­ kinetyczne wzrasta(rys. 3)! Rosncy w cza­ менем коэффициент диффузии — су- sie wspczynnik dyfuzji — superdyfuzja — пердиффузия — должен существенно powinien w istotnym stopniu zwikszy увеличить проникновение солнечной przenikanie plazmy wiatru sonecznego плазмы в магнитосферу. Снаружи маг­ do magnetosfery. Na zewntrz magneto­ нитопаузы в коллапсирующем магнит- pauzy w kolapsujcej barierze magnetycznej ном барьере (рис. 4, см. с. 69), разделяю­ (rys. 4), rozdzielajcej plazm opywajc щем обтекающую и застойную плазму, od plazmy w obszarze stagnacji odwrotnie наоборот, диффузия (рис. 5, см. с. 69) dyfuzja (rys. 5) ogranicza wymian pdu ограничивает обмен импульсом между midzy przepywem a warstw graniczn.

потоком и погранслоем.

В работе [Kuznetsov et al., 2007] аль­ Zgodnie z prac [Kuznetsov et al., 2007] веновский коллапс был определен как okrelili аlfvenowski kоlaps jako 3­wymia­ трехмерный процесс бесконечного на­ rowy proces nieskoczonego narastania растания магнитного поля, который мо­ pola magnetycznego, ktry wg przyblienia жет происходить в МГД­приближении MHD moe wystpi w plazmie o duym в плазме с большим тепловым давле­ cinieniu magnetycznym w wyniku „za­ нием вследствие «опрокидывания» wijania” linii pola magnetycznego, kt­ магнитных силовых линий, что может re z kolei moe by kompensowane przez быть скомпенсировано обратной диф­ powrotn dyfuzj DH pola magnetycznego фузией DH магнитного поля вследствие spowodowan przez gradient cinienia o градиента давления с масштабом ион­ skali promienia larmorowskiego dla jonw;

ного гирорадиуса;

соответствующая odpowiadajca temu prdko rwnowa­ равновесная скорость u оценивается gowa u moe by oszacowana za pomoc из приведенного уравнения, что для przytoczonego poniej rwnania, co dla характерных параметров соответствует charakterystycznych parametrw daje war­ измеренной скорости, близкой к те­ to blisk prdkoci termicznej prdkoci пловой скорости ионов: jonw:

B curlB.

DH B + curl u B = 0, или (or) u^ = DH B ЛИТЕРАТУРА BIBLIOGRAFIA Blecki J., Savin S., Cornilleau­Wehrlin N., Kossacki K., Parrot M., Nemecek Z., Safrankova J., Wro nowski R., Kudela K., Santolik O. (2005) The Low Frequency Plasma Waves in the Outer Polar Cusp: Review of Observations From Prognoz­8, Magion­4, Interball­1 and Cluster Satellites // Survey in Geophysics. 2005. V. 26. N. 1. P. 177–191.

Blecki J., Savin S., Parrot M., Wronowski R. (2007) Nonlinear Interactions of the Low Frequency Plasma Waves in the Middle­altitude Polar Cusp as Observed by Prognoz­8, Interball­1 and Cluster Satellites // Acta Geophysica. 2007. V. 55. N. 4. P. 459–468.

Bcki J., Cornilleau­Wehrlin N., Parrot M., Savin S., Amata E., Bucik R., Wronowski R. (2006) Insta­ bility of the Energetic Electron Beams in the Polar Cusp­Observations by Cluster and Inter­ ball­1 // Proc. Symp. 5th Years of CLUSTER in Space. 2006. ESA, Noordwijk. P. 598.

Руководители проекта: С. Савин;

Я. Бленцки Kierownik projektu: S. Savin;

J. Bcki Kuznetsov E. A., Savin S. P., Amata E., Dunlop M., Khotyaintsev Y., Zelenyi L. M., Panov E. V., Buch ner J., Romanov S. A., Blecki J., Rauch J. L., Nikutowski B. (2007) Strong space plasma mag­ netic barriers and Alfvenic collapse // JETP Letters. 2007. V. 85. N. 5. P. 288–293.

Savin S., Song P., Skalsky A., Zelenyi L., Amata E., Buechner J., Blecki J., Avanov A., Borodkova N., Consolini G., Farrugia C., Fritz T. A., Kawano H., Klimov S., Lutsenko V., Maynard N., Nem ecek Z., Nikutowski B., Panov E., Pickett J., Parrot M., Rauch J. L., Romanov S., Russell C. T., Safrankova J., Sandahl I., Sauvaud J. A., Smirnov V., Stasiewicz K., Trotignon J. G., Yermo laev Yu. (2005a) Magnetosheath Interaction with High Latitude Magnetopause // Survey in Geophysics. 2005. V. 26. N. 3. P. 95–133.

Savin S., Zelenyi L., Amata E., Buechner J., Blecki J., Greco A., Klimov S., Lopez R. E., Nikutowski B., Panov E., Pickett J., Rauch J. L., Romanov S., Song P., Skalsky A., Smirnov V., Taktakishvili A., Veltry P., Zimbardo G. (2005b) Magnetosheath interaction with high latitude magnetopause:

Dynamic flow chaotization // Planetary and Space Sciences. 2005. V. 53. N. 3. P. 133–140.

Savin S., Amata E., Andre M., Dunlop M., Khotyaintsev Y., Decreau P. M. E., Rauch J. L., Troti gnon J. G., Buechner J., Nikutows I. B., Blecki J., Skalsky A., Romanov S., Zelenyi L., Buck ley A. M., Carozzi T. D., Gough M. P., Song P., Rem H., Volosevich A., Alleyne H., Panov E.

(2006) Experimental study of nonlinear interaction of plasma flow with charged thin current sheets: 2. Hall dynamics, mass and momentum transfer // Nonlinear Processes in Geophys­ ics. 2006. V. 13. P. 377–392.

Savin S., Amata E., Zelenyi L., Treumann T. A, Lucek E., Khotyaintsev Yu., Andr M., Budaev V., Saf rankova J., Nemeek Z., Buechner J., Alleyn H., Song P., Blecki J., Rauch J. L., Romanov S., Skalsky A. (2008) Observation of collimated, very high kinetic­pressure plasma jets: Implica­ tions for flow dynamics and anomalous transport in the Earth’s magnetosheath // JETP Let­ ters. 2008. V. 87. N. 11. P. 691–697.

Savin S., Zelenyi L., Amata E., Budaev V., Buechner J., Blecki J., Balikhin M., Klimov S., Korepa nov V., Kozak L., Kudryashov V., Kunitsyn V., Lezhen L., Milovanov A., Nemecek Z., Nester ov I., Novikov D., Panov E., Rauch J. L., Rothkaehl H., Romanov S., Safrankova J., Skalsky A., Veselov M. (2010) ROY — A multiscale magnetospheric mission // Planetary and Space Sci­ ence. 2010. doi:10.1016/j.pss.2010.05.001.

Volosevich A. V., Savin S. P., Blecki J., Amata E. (2007) Theoretical and experimental diagnostics of coherent nonlinear structures in space plasma // Proc. Scientific­Practical Conf. “Optics of non­uniform structures”. Mogilev, Belarus, 2007.

Our Project is aimed at experimental studies of fine structure of wave processes in magnetospheric boundary layers, along with transport processes across the boundaries, which in collisionless plasma are generally due to wave­ particle interactions. Our investigations are mainly based on the plasma and wave data from satellites Interball­1, Cluster, Themis, Geotail, Wind, Асе, Demeter etc. We are concentrated on the role of plasma flows being structured in space and time in the magnetospheric boundary layers [Savin et al.

, 2005, 2006, 2008, 2010], along with the respective plasma wave bursts [Blecki et al., 2005–2007]. The most energetic events of this kind are Superfast Plasma Steams (SPS), which are regularly detected in magnetosheath (MSH, being disturbed plasma flown between the bow shock and magnetopause — outer magnetospheric boundary). The SPS dynamic pressure can exceed in several times that of solar wind (SW, being the supersonic plasma flow from the Sun which supplies the energy and mass into the magnetoshere), as well as exceed a magnetic pressure under the mag­ netopause. The SPS have transverse size of several thousand km and their parallel one is comparable with that of average MSH. SPS are able to deform the magnetopause on the depth up to average MSH one. Sometimes SPS could skew the flank magnetopause and penetrate into geomagnetic tail. We know neither SPS generation mechanism, nor why the SPS parameters are rather standard so that the SPS resemble phonons or solitons. SPS average input into the MSH flow balance can be over 30 %, while they can dominate at the dynamic stages of new equilibrium establishing in response to the SW parameter changes or to the inherently unstable streamlining.

6 Структура Struktura We map waveplasma structures throughout magnetosphere until ionosphere for displaying of the energy and mass transfer ways and the respective global magnetospheric/ ionospheric resonances.

So, from one side, we enlarge our analysis database by that of maximum available executed and on­going experiments, from another side, we start common work on the future Projects ROY and STRANNIK, which (together with the projects SCOPE (Japan, Canada) and MAGNETOSPHER­ IC MULTI SCALE (USA) should enable to study the structurization of boundary layers between moving plasmas at 3…4 scales simultaneously.

7 ИОНОСФЕРА: JONOSFERA:

МОДЕЛИРОВАНИЕ MODELOWANIE POGODY ИОНОСФЕРНОЙ JONOSFERYCZNEJ ПОГОДЫ DLA CZNOCI ДЛЯ РАДИОСВЯЗИ RADIOWEJ Руководитель проекта Prowadzcy projekt с российской стороны: ze strony Rosyjskiej:

Т. ГУЛЯЕВА Т. GULYAEVA Руководитель проекта Prowadzcy projekt с польской стороны: ze strony Polskiej:

И. СТАНИСЛАВСКА I. STANISAWSKA Целью совместного проекта между ИЗМИ­ Celem projektu prowadzonego przez IZMIR РАН и Центром космических исследований AN i Centrum Bada Kosmicznych PAN jest (ЦКИ) ПАН является предоставление в przedstawienie parametrw jonosferycznych реальном времени в сети Интернет ионос­ charakteryzujcych pogod kosmiczn w czasie ферных параметров, характеризующих кос­ rzeczywistym w Internecie. W CBK PAN dziaa мическую погоду в ионосфере. ЦКИ испол­ Regionalne Centrum Ostrzegawcze organiza­ няет роль регионального Центра рассылки cji ISES oraz od 1997 r. Europejskie Centrum ионосферных данных в Европе (Ionospheric Przekazu danych Jonosferycznych (Ionosphe­ Despatch Center in Europe, IDCE), предо­, ), ric Despatch Center in Europe, IDCE) http:// ставляя с 1997 года стандартные ионосфер­ www.cbk.waw.pl/IDCE/ [Stanisawska et al., ные характеристики в реальном времени 1999]. W ramach obecnego projektu od 2006 r.

на странице Интернет ЦКИ http://www. w IZMIR AN zbudowana zostaa strona „Po­ cbk.waw.pl/IDCE/ [Stanisawska et al., 1999]. goda Jonosferyczna” http://www.izmiran.ru/ В рамках данного проекта в ИЗМИРАН в services/iweather. Zawiera ona analiz charak­ 2006 году создан сайт «Ионосферная пого­ terystyk jonosferycznych ktrej wynikiem jest да» http://www.izmiran.ru/services/iweather. okrelenie spokojnych i zaburzonych stanw На нем представлены результаты анализа jonosfery. Katalog tych zaburze przedstawio­ ионосферных характеристик для определе­ ny jest na stronach CBK PAN i IZMIR AN, a ния спокойных и возмущенных условий в take opisane s metody zastosowane do jego ионосфере. Информация обновляется еже­ otrzymania, prognoza 24 godzinna jonosferycz­ дневно. Данные за прошедшие месяцы хра­ nej czstotliwoci krytycznej, indeksy zaburze нятся в архиве. Каталог возмущенных пери­ jonosferycznych, lista planetarnych jonosfe­ одов в ионосфере предоставляется на сайтах ryczno­plazmosferycznych burz, oraz mapy pa­ ЦКИ и ИЗМИРАН. Ниже кратко изложены rametrw jonosferycznych.

разработанные по данному проекту соот­ ветствующие методы, модели и программ­ ное обеспечение, в том числе методика реконструкции недостающих наблюдений ионозонда, прогноз ионосферной крити­ ческой частоты с заблаговременностью в 24 часа, формирование каталога спокойных и возмущенных дней в ионосфере, система индексов ионосферной возмущенности, список планетарных ионосферно­плазмо­ сферных бурь, карты ионосферных параме­ тров.

Мониторинг космической погоды в Monitorowanie pogody kosmicznej w ионосфере производится мировой се­ jonosferze odbywa si przy pomocy wiato­ тью ионозондов и глобальной сетью wej sieci jonosond i globalnej sieci IGS od­ приемников сигналов навигационных biornikw GPS. Maksymalna koncentracja спутников — IGS GPS. Максималь­. elektronowa (zwizana z czstotliwoci ная плотность электронов в ионосфе­ krytyczn warstwy F2, foF2) i cakowi­ 7 Ионосфера: моделирование ионосферной погоды для радиосвязи Jonosfera: modelowanie pogody jonosferycznej dla cznoci radiowej ре (критическая частота слоя F2, foF2) ta koncentracja elektronowa w jonosferze и полное электронное содержание в i plazmosferze (Total Electron Content, ионосфере и плазмосфере (Total Elec­ Total TEC) przedstawiana jest w szeregu stacji tron Content, TEC) предоставляются dostpnych w Internecie. Parametry mak­ на страницах Интернет в ряде центров symalnej i scakowanej jonizacji s pod­ данных. Максимальная и интегральная stawowymi parametrami dzisiejszych mo­ ионизация являются управляющими deli jonosfery, takich jak Midzynarodowy параметрами современных моделей Model Referencyjny, IRI, model ITU­R i ионосферы, таких как Международная innych wykorzystywanych dla oceny i pro­ модель ионосферы (IRI), модель ITU­R gnozy pogody kosmicznej w cznoci ra­ и др., используемые для оценки и про­ diowej i nawigacji.

гноза космической погоды в радиосвя­ зи и навигации.

Оперативное использование моде­ Operacyjne wykorzystywanie modelu ли требует непрерывного ряда теку­ wymaga cigego dostpu do parametrw щих управляющих параметров, однако pozwalajcych na uruchamianie modeli w данные наблюдений ионозонда имеют czasie rzeczywistym, podczas gdy pomiary пробелы вследствие появления экра­ z jonosond zawieraj naturalne braki wy­ нирующего спорадического слоя Е, nikajce z ekranujcej warstwy E, rozpro­ явления F­рассеяния, поглощения ра­ ­рассеяния, szenia w warstwie F, pochaniania sygna­ диосигнала и других физических или u radiowego i szeregu innych przyczyn, технических причин, которые наибо­ szczeglnie noc na wysokich szeroko­ лее часто случаются ночью в высоких ciach w czasie zaburze jonosferycznych.

широтах во время ионосферных воз­ Rysunek 1 przedstawia przykad brakw мущений. На рис. 1 приведен пример pomiarw czstotliwoci krytycznej foF Рис. 1. Процент ненаблюдаемых значений критической частоты слоя F2 днем и ночью в высокоширотной зоне на станции Соданкюла (67,4° N;

26,6° Е) и среднеширотной станции Москва (55,5° N;

37,3° Е) в год минимума солнечной активности (2009) Rys. 1. Procentowa nieobecno obserwacji czstotliwoci krytycznej warstwy foF2 za dnia i w nocy na wysokoszerokociowej stacji Sodankyla (67.4° N;

26.6° Е) i na rednioszerokociowej stacji Mo­ skwa (55.5° N;

37.3° Е) w roku minimum sonecznej aktywnoci (2009) Руководители проекта: Т. Гуляева;

И. Станиславска Kierownik projektu: Т. Gulyaeva;

I. Stanisawska распределения пропусков наблюдений na wysokich szerokociach (Sodankyla), критической частоты foF2 в высоких gdzie noc i zim obserwuje si ponad широтах (Соданкюла), где ночные зна­ 80 % brakw, podczas gdy na rednich sze­ чения невозможно наблюдать зимой в rokociach (Moskwa) braki przy automa­ более 80 % времени, в то время как на tycznym sondowaniu to jedynie 10…20 % средних широтах (Москва) пропуски obserwacji.

в данных наблюдений дигизонда при автоматическом сканировании ионо­ граммы составляют от 10 до 20 %.

Пропущенные наблюдения ионо­ Brakujce dane uzupeniane s metod зонда реконструируются путем кло- klonowania danych ze stacji odlegych na нирования данных наблюдений другой promie korelacji [Gulyaeva et al., 2008].

станции в пределах их радиуса корре­ Zakada si przy tym, e odchylenia od wa­ ляции [Gulyaeva et al., 2008]. При этом runkw spokojnych dla danych podstawo­ предполагается, что отклонения от спо­ wych i klonowanych s proporcjonalne do койных медианных условий синхрони­ wartoci median w danych punktach.

зированы в исходных и клонированных данных.

В то время как глобальные модели Podczas gdy globalne, modele takie jak ионосферы, такие как IRI, модель ITU­ IRI, czy ITU­R pozwalaj na ocen red­ R и др., позволяют оценить среднее nich, spokojnych wartoci jonosfery, dla спокойное состояние ионосферы, для oceny biecego stanu jonosfery i dla pro­ оценки текущего состояния ионосферы gnozy krtkoterminowej opracowano od­ и краткосрочного прогноза ее параме­ powiednio metody i modele [Stanisawska, тров разработаны соответствующие ме­ Zbyszyski, 2001;

Belehaki et al., 2007].

тоды и модели [Stanisawska, Zbyszyski, W metodzie IDCE [Stanisawska, Zby 2001;

Belehaki et al., 2007]. В методике szyski, 2001] zastosowana zostaa metoda IDCE [Stanisawska, Zbyszyski, 2001] autokorelacji przy uyciu danych z trzech используется автокорреляция, постро­ ostatnich dni obserwacji, dla prognozy na енная по данным трех последних дней nastpujce 24 godziny na kad nastpn наблюдений, для прогноза на следую­ godzin w systemie on­line. W metodzie щие 24 часа расчеты обновляются каж­ DIAS [Belehaki et al., 2007] zastosowano дый час в режиме реального времени. odpowied jonosfery na aktualne para­ В методике DIAS [Belehaki et al., 2007] metry wiatru sonecznego wynikajce ze используется модель отклика ионос­ statystycznego obrazu wielu burz magne­ феры на параметры солнечного ветра, tosferycznych, przy czym prognoza na построенная по подборке данных за godziny opiera si na ocenie dyspersji mo­ время ряда магнитосферных бурь, при delu w kadym punkcie obserwacyjnym.

этом прогноз на 24 часа вперед сопро­ вождается оценкой дисперсии модели для каждого пункта наблюдений.

На рис. 2 (см. с. 76) приведен при­ Rysunek 2 przedstawia przykad pro­ мер прогноза критической частоты foF2 gnozy czstotliwoci krytycznej foF2 na на последующие 24 часа, выполненно­ 24 godziny wykonan 10.01.2011 metod го 10 января 2011 года по методикам IDCE [Stanisawska, Zbyszyski, 2001] i IDCE [Stanisawska, Zbyszyski, 2001] и DIAS [Belehaki et al., 2007]. Rezultaty obu DIAS [Belehaki et al., 2007]. Результаты metod s biskie sobie i dobrze odzwiercie­ двух методов прогноза близки между dlaj zmiany obserwowanej czstotliwoci собой и хорошо отображают измене­ krytycznej w dniu nastpnym 11.01.2011 w ния наблюдаемой критической частоты Chilton i Tortosa.

7 Ионосфера: моделирование ионосферной погоды для радиосвязи Jonosfera: modelowanie pogody jonosferycznej dla cznoci radiowej Рис. 2. Сравнение прогноза критической частоты foF2 с данными наблюдений в течение су­ ток 11 января 2011 года и медианой по методике IDCE [Stanisawska, Zbyszyski, 2001] и DIAS [Belehaki et al., 2007] на станциях Чилтон [51,6° N;

358,7° Е] и Тортоза [40,8° N;

0,5° Е] Rys. 2. Porwnanie prognozy czstotliwoci krytycznej foF2 z obserwacjami w czasie doby 11 stycz­ nia 2011 r. oraz metody uzupenie IDCE [Stanisawska, Zbyszyski, 2001] i DIAS [Belehaki et al., 2007] na stacji Chilton (51.6° N, 358.7° Е) i Tortosa (40.8° N, 0.5° Е) foF2 на следующий день — 11 января 2011 года в Чилтоне и Тортозе.

Для операторов космической связи Dla operatorw cznoci w przestrzeni и навигации важно знать, показыва­ kosmicznej i nawigacji istotna jest informa­ ют ли параметры ионосферы ее обыч­ cja o parametrach jonosferycznych w czasie ное спокойное состояние, характерное zwykych spokojnych warunkw charak­ для данного уровня солнечной актив­ terystycznych dla danego poziomu aktyw­ ности, или они указывают на кратко­ noci Soca, lub w czasie krtkotrwaych срочные возмущения в ионосфере в zaburze w jonosferze zwizanych z zabu­ связи с возмущениями на Солнце и в rzeniami na Socu i w magnetosferze. Za­ магнитосфере Земли. Подобно геомаг­ burzenia te mona klasyfikowa, podobnie нитным индексам изменения ионос­ jak zaburzenia magnetyczne. Uywa si ферной погоды предложено градуиро­ do tego indeksu W z czterema poziomami вать W­индексом по четырем уровням dodatnich i ujemnych logarytmicznych od­ для положительных и отрицательных chyle foF2 czy TEC od warunkw median логарифмических отклонений foF2 или [Gulyaeva et al., 2008]:

TEC от спокойного медианного значе­ ния [Gulyaeva et al., 2008]:

• W = ±1 — спокойное состояние;

• W = ±1 warunki spokojne, • W = ±2 — умеренное возмущение;

• W = ±2 zaburzenia umiarkowane, • W = ±3 — умеренная ионосферная • W = ±3 umiarkowana burza jonosfe­ буря или суббуря;

ryczna, lub subburza, • W = ±4 — сильная ионосферная буря. • W = ±4 silna burza jonosferyczna.

Руководители проекта: Т. Гуляева;

И. Станиславска Kierownik projektu: Т. Gulyaeva;

I. Stanisawska Оценка ионосферного W­индекса Ocena jonosferycznego indeksu W na­ выполняется в режиме реального вре­ stpuje on­line na stronie IZMIR AN na мени на сайте ИЗМИРАН по наблюде­ podstawie pomiarw digisond DPS­4 w ниям дигизонда DPS­4 в Москве, вклю­ ­4 Moskwie, wczajc prognoz na 24 go­ чая прогноз на последующие 24 часа по dziny metod [Belehaki et al., 2007]. Przy­ методике [Belehaki et al., 2007]. Пример kad odpowiadajcych pomiarw czstotli­ соответствующих изменений крити­ woci krytycznej i indeksu W w Moskwie ческой частоты и W­индекса в Москве 11.01.2010 (ten sam dzie co na rys. 2) 11 января 2011 года (в тот же день, что przedstawiony jest na rys. 3a, b. Podobne на рис. 2) представлен на рис. 3. По­ oszacowanie indeksu W nastpuje na pod­ добная оценка W­индекса выполняется stawie obserwacji czstotliwoci krytycznej по наблюдениям критической часто­ z 46 stacji obserwacyjnych i wyniki za­ ты на сети 46 ионосферных станций и mieszczone s w tablicach na stronie „Po­ представлена в соответствующих та­ goda jonosferyczna” IZMIRAN.

блицах на сайте «Ионосферная погода»

ИЗМИРАН.

Система W­индекса ионосферной Ciag dalszy zastosowania indeksu W na­ погоды получила дальнейшее разви­ stpi po zastosowaniu tej samej metodyki тие в применении к параметру полного do parametru cakowitej gstoci elektro­ электронного содержания — ТЕС, что nowej, co pozwolio na zastosowanie tego позволило разработать методику оцен­ indeksu do globalnego opisu zaburze jo­ Рис. 3. Наблюдения и прогноз критической частоты foF2 11 января 2011 года в Москве на сайте ИЗМИРАН, на фоне спокойной медианы (верхняя часть), и соответствующий W­индекс ионосферной погоды (нижняя часть), отображающий спокойные и возмущенные условия в ионосфере Rys. 3. Obserwacje i prognoza czstotliwoci krytycznej foF2 11 stycznia 2011 r. w Moskwie na stro­ nie IZMIR AN, na tle spokojnej mediany (panel grny) i odpowiednio indeks W pogody jonosfe­ rycznej (panel dolny), przedstawiajce spokojne i zaburzone stany w jonosferze 7 Ионосфера: моделирование ионосферной погоды для радиосвязи Jonosfera: modelowanie pogody jonosferycznej dla cznoci radiowej ки планетарных индексов ионосферной nosferycznych [Gulyaeva, Stanisawska, возмущенности [Gulyaeva, Stanisawska, 2008;

2010]. Tzw planetarny indeks Wp 2008;

2010]. Планетарный индекс Wp okrela si na podstawie globalnych map определяется по глобальным картам pionowego parametru TEC­GPS. War­ вертикального полного электронного toci TEC wybierane s w 600 wzach mapy z przedziaw szerokoci od 60o S do содержания GPS­ТЕС. Значения ТЕС 60o N z krokiem 5° po szerokoci, i od 0° do выбираются в 600 узлах сетки на карте от 60° S до 60° N с шагом 5° по широте 360° Е z krokiem 15° po dugoci, co od­ и от 0° до 360° Е с шагом 15° по долго­ powiada jednoczesnym pomiarom od 0 do те, что соответствует ежечасным значе­ 23 godziny czasu lokalnego na wybranych ниям от 0 до 23 часов местного време­ szerokociach. Lokalne efekty jonizujcego ни на выбранных широтах. Локальные promieniowania Soca odfiltrowywane эффекты солнечного ионизующего из­ s za pomoc normalizacji wartoci TEC лучения отфильтрованы путем норма­ w kadej chwili czasu lokalnego i lokalne лизации значений ТЕС по зенитному poudnie na danej szerokoci [Gulyaeva, углу Солнца в каждый момент местного 2009]. Poziom zaburze TEC jako odchy­ времени и в местный полдень на дан­ lenie od mediany w kadej godzinie w po­ ной широте [Gulyaeva, 2009]. Уровень przedzajcych 27 dniach ustalany jest wraz возмущенности ТЕС по отношению z wartociami progowymi ktre zostay к спокойной медиане за каждый час в przyjte dla maksymalne koncentracji elek­ предыдущие 27 дней градуируется по tronowej (czstotliwo krytyczna warstwy локальной шкале W­индекса с теми F2) [Gulyaeva et al., 2008]. Wartoci in­ же пороговыми значениями, кото­ deksu W w 600 wzach siatki buduj map рые были приняты для максимальной indeksu W obrazujc stan pogody jonosfe­ плотности электронов (критической rycznej w skalach zarwno globalnych, jak частоты слоя F2) [Gulyaeva et al., 2008]. i lokalnych.

Значения W­индекса в 600 узлах карты формируют карту W­индекса, наглядно показывающую состояние ионосфер­ ной погоды в глобальном или регио­ нальном масштабе.

Пример региональной карты Przykad regionalnej mapy indeksu W­индекса, формируемой в режиме W, konstruowanej w czasie rzeczywistym реального времени на сайте IDCE по na podstawie pomiarw TEC w systemie наблюдениям ТЕС системой EGNOS EGNOS (European Geostationary Navi­ (European Geostationary Navigation gation Overlay Service) na stronie IDCE Overlay Service) 31 января 2011 года в 31 stycznia 2011 o 05 UT przedstawiony 05 часов мирового времени (05 UT), jest na rysunku 4. Wyranie widoczne s na представлен на рис. 4 (см. с. 79). Здесь takiej mapie obszary zaburze jonosferycz­ ясно видны области положительных nych dodatnich zaburze (kolor pomara­ (оранжевый цвет) и отрицательных (си­ czowy) i ujemnych (niebieski).

ний цвет) ионосферных возмущений.

По глобальным картам W­индекса Z globalnych map indeksu W przedsta­ предложен метод оценки планетарного wiono metody oceny planetarnego indeksu Wp индекса, учитывающий диапазон Wp przedstawiajcy skal rnic dodatnich разности положительных и отрицатель­ i ujemnych wartoci indeksu burz i subburz ных значений W­индекса ионосфер­ jonosferycznych na dowolnej szerokoci ных бурь и суббурь на каждой широте pomnoonej przez wspczynnik wagowy, (|W| 3), с весовым коэффициентом, proporcjonalny do szerokociowo­du­ пропорциональным их широтно­дол­ gociowego rozkadu indeksu burzowego Руководители проекта: Т. Гуляева;

И. Станиславска Kierownik projektu: Т. Gulyaeva;

I. Stanisawska W-index 31.01.2011 05 UT – – – – Рис. 4. Карта W­индекса ионосферной погоды над Европой, представленная на сайте IDCE 31 января 2011 года в 05 часов мирового времени (05 UT) Rys. 4. Mapa indeksu W pogody jonosferycznej nad Europ, na stronie IDCE 31 stycznia 2011 r.

(05 UT) готному распространению [Gulyaeva, |W| 3 [Gulyaeva, Stanisawska, 2008;

Stanisawska, 2008;

2010]. В результате 2010]. W rezultacie otrzymuje si wartoci получены величины планетарного ин­ indeksu planetarnego Wp pogody jonosfe­ декса ионосферной погоды Wp, прини­ rycznej o jedynie dodatnich wartociach, мающего только положительные значе­ i przy wartociach przewyszajcych war­ ния, и, при его превышении порогового toci progowe Wp 6.


0 oznaczajcych значения Wp 6,0, означающего пла­ planetarn burz jonosferyczno­plazmas­ нетарную ионосферно­плазмосферную feryczn. Zestawiony katalog 150 burz jo­ бурю. Составлен каталог ионосферно­ nosferyczno­plazmasferycznych przedsta­ плазмосферных бурь (представлен на wiony jest na stronie IZMIR AN za okres сайте ИЗМИРАН), в котором за период 1999 po dzie aktualny. Pokazano, e bu­ с 1999 год по настоящее время пере­ rze te, mog w caoci, lub duej czci po­ числено более 150 ионосферно­плаз­ krywa si z burzami magnetosferycznymi мосферных бурь. Показано, что эти со­ klasyfikowanymi na podstawie rnych бытия могут полностью или частично indeksw sonecznych i magnetycznych, совпадать с магнитосферными бурями, jakkolwiek pojawiaj si tu burze w czasie оцениваемыми по разным солнечным и wyranie spokojnych stanw magnetycz­ магнитным индексам, но могут наблю­ nych [Gulyaeva, Stanisawska, 2010].

даться и индивидуально при спокойной геомагнитной обстановке [Gulyaeva, Stanisawska, 2010].

В заключение отметим, что многие Na zakoczenie chcemy podkreli, e из указанных результатов были пред­ wiele z przedstawionych wynikw prezen­ ставлены и одобрены в ряде Европей­ towanych byo w ramach Europejskiego ских проектов КОСТ (Комиссия по projektu COST (European co­operation науке и технологии) и в проекте УРСИ in the field of Scientific and Technical и КОСПАР по Международной модели Research), oraz na konferencjach URSI i 7 Ионосфера: моделирование ионосферной погоды для радиосвязи Jonosfera: modelowanie pogody jonosferycznej dla cznoci radiowej ионосферы, IRI, что свидетельствует COSPAR w czci dotyczcej midzyna­ о соответствии предложенных разра­ rodowego modelu IRI, co jest potwierdze­ боток высоким международным стан­ niem wysokich standardw prac. Projekt дартам. Проект продолжает успешно jest kontynuowany i rozszerzany pod ktem развиваться, расширяя возможности wykorzystania w kosmicznych technolo­ использования его продуктов в радио­, giach nawigacyjnych zarwno w Europie, навигационных и спутниковых техно­ jak i w Rosji, z jednej strony wykorzystujc логиях, как в Европе и России, так и szeroko dostpne zestawy danych w Inter­ в мире, и используя общедоступные necie, a z drugiej oferujc spoecznoci через Интернет данные ионосферных midzynarodowej oryginalne metody wa­ наблюдений, со своей стороны предла­ sne.

гая оригинальные методы их анализа и представления результатов в Интернет.

Совместный проект РАН и ПАН по­ Wsplny projekt PAN RAN pozwala na:

зволяет:

• лучше координировать существую­ • lepsz koordynacj wsppracy w tej щие исследовательские программы dziedzinie CBK PAN IZMIR AN;

ИЗМИРАН и ЦКИ;

• обмениваться данными, идеями, ал­ • wydajniejsz wymian danych pomiaro­ горитмами и программами анализа и wych, idei i programw do opracowywa­ обработки экспериментальных дан­ nia danych eksperymentalnych;

ных;

• включать общие результаты в со­ • wczanie wynikw we wsplne publi­ вместные публикации и доклады на kacje i referaty konferencyjne [Belehaki конференциях [Belehaki et al., 2007, et al., 2007, 2009;

Gulyaeva, 2009a, b, 2009;

Gulyaeva, 2009a, b, 2010;

Guly- 2010;

Gulyaeva, Stanisawska, 2008, aeva, Stanisawska, 2008, 2010;

Gulyae- 2010;

Gulyaeva et al., 2008;

Stanisawska va et al., 2008;

Stanisawska, Zbyszyski, et al., 1999, 2009, 2010;

Stanisawska, 2001;

Stanisawska et al., 1999, 2009, Zbyszyski, 2001], a take na wspln 2010], а также представлять их в дру­ prac w wikszych projektach Europej­ гих европейских и международных skich.

проектах.

ЛИТЕРАТУРА BIBLIOGRAFIA Belehaki A., Cander L., Zolesi B., Bremer J., Juren C., Stanisawska I., Dialetis D., Hatzopoulos M.

(2007) Ionospheric specification and forecasting based on observations from European ion­ osondes participating in DIAS project// Acta Geophysica. 2007. V. 55. N. 3. P. 398–409.

doi:10.2478/s11600­007­0010­x.

Belehaki A., Stanisawska I., Lilensten J. (2009) An Overview of Ionosphere­Thermosphere Models Available for Space Weather Purposes// Space Science Rev. 2009. doi: 10.1007/s11214­009­ 9510­0.

Gulyaeva T. L. (2009a) Proxy for the ionospheric peak plasma density reduced by the solar zenith angle // Earth, Planets and Space. 2009. V. 61. N. 5. P. 629–631.

Gulyaeva T. L. (2009b) Linkage of the ionospheric peak electron density and height deduced from the topside sounding data // Advances in Space Research. 2009. V. 43. P. 1794–1799. doi:

10.1016/j.asr.2008.08.015.

Gulyaeva T. L. (2010) Calibration of IRI–ITU­R peak density and height over the oceans with top­ side sounding data // Advances in Space Research. 2010. V. 45. P. 276–283. doi: 10.1016/j.

asr.2009.09.002.

Руководители проекта: Т. Гуляева;

И. Станиславска Kierownik projektu: Т. Gulyaeva;

I. Stanisawska Gulyaeva T. L., Stanisawska I. (2008) Derivation of a planetary ionospheric storm index // Annales Geophysicae. 2008. V. 26. N. 9. P. 2645–2648.

Gulyaeva T. L., Stanisawska I. (2010) Magnetosphere associated storms and autonomous storms in the ionosphere­plasmasphere environment // Atmospheric and Terrestrial Physics (JASTP).

2010. V. 72. P. 90–96. doi: 10.1016/j.jastp.2009.10.012.

Gulyaeva T. L., Stanisawska I., Tomasik M. (2008) Ionospheric weather: Cloning missed foF2 obser­ vations for derivation of variability index // Annales Geophysicae. 2008. V. 26. N. 2. P. 315– 321.

Stanisawska I., Gulyaeva T. L., Hanbaba R. (1999) Ionospheric Despatch Centre in Europe // J.

Physics and Chemistry of the Earth. P. C: Solar, Terrestrial and Planetary Science. 1999.

V. 24. N. 4. P. 355–357.

Stanisawska I., Zbyszyski Z. (2001) Forecasting of the ionospheric quiet and disturbed foF2 values at a single location // Radio Science. 2001. V. 36. N. 5. P. 1065–1071.

Stanisawska I., Belehaki A., Jakowski N., Zolesi B., Gulyaeva T. L., Cander Lj. R., Reinisch B. W., Pezzopane M., Tsagouri I., Tomasik L., Galkin I. (2009) COST 296 scientific results designed for operational use // Annals of Geophysics. 2009. V. 52. N. 3–4. P. 423–436.

Stanisawska I., Lastovicka J., Bourdillon A., Zolesi B., Cander Lj. R. (2010) Monitoring and model­ ing of ionospheric characteristics in the framework of European COST 296 Action MIERS // Space Weather. 2010. doi: 1029/2009SW000493.

This cooperative research between IZMIRAN and CBK is aimed to provide on­line ionospheric parameters characterizing space weather in the ionosphere. CBK serves as Ionospheric Dispatch Centre in Europe, IDCE, providing since 1997 standard ionospheric characteristics in real time on Internet page of CBK at http://www.cbk.waw.pl/IDCE/. Site ‘Ionospheric Weather’ is established in the framework of this Project at IZMIRAN since 2006 at http://www.izmiran.ru/services/iweather.

Relevant methods and software to determine ionospheric disturbed and quiet periods, maps and cat­ alogues of the ionosphere­plasmasphere indices and planetary storms have been and continue to be developed and results of their implementation provided on the web sites are reported.

8 ДИАГНОСТИКА DIAGNOSTYKA ИОНОСФЕРЫ ЗЕМЛИ JONOSFERY С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ PRZY UYCIU СИСТЕМ ГЛОБАЛЬНОЙ OBSERWACJI НАВИГАЦИИ GNSS Руководитель проекта Kierownik projektu с российской стороны: ze strony Rosji:

И. ШАГИМУРАТОВ I. SHAGIMURATOV Руководитель проекта Kierownik projektu с польской стороны: ze strony Polski:

А. КРАНКОВСКИЙ A. KRANKOWSKI Проект «Диагностика ионосферы Земли Projekt Diagnostyka jonosfery przy uyciu ob­ с использованием систем глобальной на­ serwacji GNSS jest realizowany w ramach pla­ вигации» реализуется в рамках плана со­ nu wsplnych projektw badawczych Akademii вместных межакадемических российско­ Nauk Rosji i Polski, w dziedzinie podstawowych польских фундаментальных космических Bada Kosmicznych. Wykonuj go zespoy na­ исследований. Работа осуществляются ukowe Zachodniego Oddziau Instytutu Ziem­ научными коллективами Западного отде­ skiego Magnetyzmu, Jonosfery i Propagacji Fal ления ИЗМИРАН (Калининград) и Кафе­ Radiowych Rosyjskiej Akademii Nauk w Kali­ дры астрономии и геодинамики Вармин­ ningradzie oraz Katedry Astronomii i Geody­ ско­Мазурского Университета (Ольштын), namiki Uniwersytetu Warmisko­Mazurskiego Польша. w Olsztynie.

В рамках совместных исследований W ramach wsppracy zrealizowane s решены следующие научные задачи: nastpujce zadania badawcze:

• анализ и обобщение вариаций пара­ • analiza i uoglnienie zmian zaburzonej метров возмущенной ионосферы;

jonosfery;

• изучение характеристик крупных и • badanie wielkoskalowych i drobnoskalo­ малых неоднородностей ионосферы c wych niejednorodnoci jonosfery z wy­ использованием различных радиофи­ korzystaniem rnych technik obserwa­ зических методов наблюдений (вер­ cyjnych (sondowania jonosfery, GNSS, тикальное зондирование ионосферы, FORMOSAT 3/COSMIC) GPS/GLONASS — радиопросвечива­ ние, радиозатменное FORMOSAT 3/ COSMIC зондирование).

Для исследования поведения ионос­ Niezalenie od szeregw czasowych феры формируются временные ряды wartoci TEC dla wybranych obserwato­ значений TEC (полное электронное со­ riw, tworzone s take zbiory wartoci держание) независимо для каждой вы­ tego parametru dla okresw burz magne­ бранной обсерватории. tycznych.

При исследовании ионосферных Jest regu, e zbiory takie zawieraj возмущений формируются временные take wartoci TEC dla kilku dni poprze­ ряды, содержащие значения TEC для dzajcych ekstremum burzy oraz dla kilku периодов магнитных бурь, TEC для не­ spokojnych dni po ustaniu burzy. I tak, np.


скольких дней, предшествующих буре, do badania struktury jonosfery w rednich и для нескольких спокойных дней по­ i wysokich szerokociach geograficznych сле ее окончания. w czasie burz magnetycznych tworzone s Для изучения структуры ионосферы zbiory wartoci TEC dla ponad 100 stacji на средних и высоких широтах во время IGS/EPN z Europy oraz 70 stacji z Ame­ магнитных бурь созданы базы данных ryki Pnocnej. Do analizy reakcji jonosfe­ Руководители проекта: И. Шагимуратов;

А. Кранковский Kierownik projektu: I. Shagimuratov;

A. Krankowski вариаций TEC, включающие информа­ ry na cakowite zamienie Soca w dniu цию о более чем 100 Европейских стан­ padziernika 2005 roku wyznaczano warto­ ций IGS/EPN и 70 станций в Северной ci TEC dla 100 stacji IGS/EPN.

Америке. Для анализа ионосферного отклика на полное солнечное затмение 3 октября 2005 года вариации TEC были рассчитаны для 100 станций IGS/EPN.

Для исследования динамики флук­ Do badania rozwoju fluktuacji TEC jo­ туаций TEC в ионосфере над Антар­ nosfery nad Antarktyd i Artyk utworzo­ ктикой и Арктикой также созданы и no rwnie szeregi czasowe analizowanego проанализированы временные ряды parametru TEC (lata 2000–2010) dla stacji измерений TEC (2000–2010) по данным satelitarnych IGS.

станций сети IGS.

В ходе реализации совместного ис­ W ramach realizacji projektu badaw­ следовательского проекта в последние czego przeprowadzono w ostatnich latach годы проводился детальный анализ szczegow analiz struktury i dynamiki структуры и динамики ионосферы во jonosfery w czasie nastpujcych:

время следующих событий:

а) геомагнитных бурь: a) burz geomagnetycznych:

• 28 октября – 2 ноября 2003 года • 28 padziernika — 2 listopada 2003 roku [Krankowski et al., 2007a];

[Krankowski et al., 2007a];

• 7–12 ноября 2004 года (рис. 1, см. • 7–12 listopada 2004 roku [Krankowski с. 82) [Krankowski et al., 2007b];

et al., 2007b];

• 8–11 октября 2008 года. • 8–11 padziernika 2008 roku;

б) солнечных затмений: b) zamie Soca:

• 3 октября 2005 г. [Krankowski et al., • 3 padziernika 2005 roku [Krankowski 2008];

et al., 2008];

в) землетрясений: c) trzsie Ziemi:

• 25 сентября 2003 года [Zakharenkova • 25 wrzenia 2003 [Zakharenkova et al., et al., 2007a];

2007a];

• 21 сентября 2004 года [Krankowski • 21 wrzenia 2004 [Krankowski et al., et al., 2006a];

2006a];

• 26 декабря 2004 года [Zakharenkova • 26 grudnia 2004 roku [Zakharenkova et al., 2006a];

et al., 2006a];

• 26 сентября 2005 года [Zakharenkova • 26 wrzesie 2005 [Zakharenkova et al., et al., 2008];

2008];

• 8 февраля 2006 года [Zakharenkova • 8 stycze 2006 roku [Zakharenkova et al., 2007b]. et al., 2007b].

Исследования проводились на ос­ Podstaw analiz stanowiy szeregi cza­ нове анализа временных рядов значе­ sowe wartoci TEC, wyznaczone na pod­ ний TEC, определяемых из вариаций stawie permanentnych obserwacji GPS, сигналов GPS по данным наблюдений prowadzonych przez stacje IGS i EPN.

стационарной сети станций IGS и EPN. Wartoci TEC byy wykorzystywane do Значения TEC были использованы для sporzdzania map koncentracji elektronw.

создания карт полного электронного W tym celu wyznaczone wartoci TEC byy содержания. С этой целью использу­ przedstawiane w postaci szeregw harmo­ 8 Диагностика ионосферы Земли с использованием систем глобальной навигации Diagnostyka jonosfery przy uyciu obserwacji GNSS ется разложение ТЕС в виде сфериче­ nik sferycznych, jako funkcje wsprzd­ ских функций для пространственного nych geograficznych: dugoci i szerokoci.

распределения TEC в зависимости от Z reguy stosowano rozwinicie 16 stopnia географической широты и долготы. i 16 rzdu. Mapy takie sporzdzane dla Для разложения по сферическим гар­ okrelonego przedziau szerokoci geo­ моникам обычно используются 16 ко­ graficznych, stanowiy swojego rodzaju эффициентов сферических гармоник szereg czasowy, bdcy doskona ilustra­ 16­й степени. Такие карты, построен­ cj zmian struktury jonosfery w czasie i w ные для определенного интервала ши­ przestrzeni. W zalenoci od potrzeb, mapy роты и долготы, представляют собой jonosfery byy sporzdzane w interwale np.

Рис. 1. Карты значений TEC над Европой (6–9 ноября 2004 года) [Krankowski et al., 2007b] Rys. 1. Mapy wartoci TEC nad Europ (6–9 listopada, 2004 r. [Krankowski et al., 2007b] Руководители проекта: И. Шагимуратов;

А. Кранковский Kierownik projektu: I. Shagimuratov;

A. Krankowski своего рода временной срез, прекрасно 1 godz, 15 lub 5 minut. Seri takich map иллюстрирующий структуру ионос­ nad Europ w okresie burzy geomagne­ феры в пространстве и времени. В за­ tycznej w dniach 7–9 listopada 2004 r., w висимости от задачи строятся карты odstpach dwugodzinnych, przedstawiono ионосферы с временным разрешени­ na rys. 1.

ем 1 час, 15 либо 5 минут. Серии таких карт для Европы, построенные с двух­ часовым временным разрешением для периода геомагнитной бури 7–9 ноября 2004 года, показаны на рис. 1 (см. с. 84).

Рис. 2. Динамика широтного профиля значений TEC для периода возмущенной ионо­ сферы (7 и 9 ноября 2004 года — сплошная линия) относительно спокойного дня (6 ноября 2004 года — прерывистая линия) [Krankowski et al., 2007b] Rys. 2. Dynamika zmian profili szerokociowych wartoci TEC w dniach zaburzonej jonosfery (7 i 9 listopada 2004 r. — linia ciga), w stosunku do dnia spokojnej jonosfery (6 listopada 2004 r. — linia przerywana) [Krankowski et al., 2007b] 8 Диагностика ионосферы Земли с использованием систем глобальной навигации Diagnostyka jonosfery przy uyciu obserwacji GNSS Для анализа динамики TEC также Do ledzenia dynamiki zmian TEC могут быть использованы широтные mog te suy, przestawione na rys. 2, профили ионосферы, представленные szerokociowe profile jonosfery. Wykona­ на рис. 2 (см. с. 85). Широтные профи­ no je wzdu poudnika 20° E. Pozwalaj ли TEC были построены вдоль мериди­ one innymi na ustalenie fazy analizowanej ана 20° E, позволяют определить фазу burzy czy okrelenie pooenia rowu jo­ Рис. 3а. Трехмерные карты (разрешающая способность по высоте 50 км) электронной кон­ центрации ионосферы в период магнитной бури 11 октября 2008 года. Для сравнения также показаны вариации в TEC по глобальным картам IGS Rys. 3а. Mapy tomograficzne (z rozdzielczoci wysokociow 50 km) stanu jonosfery w okresie burzy geomagnetycznej w dniu 11 padziernika 2008. Dla porwnania przedstawiono rwnie zmiany TEC otrzymany z globalnych map IGS Руководители проекта: И. Шагимуратов;

А. Кранковский Kierownik projektu: I. Shagimuratov;

A. Krankowski исследуемой бури и/или определить nosferycznego, przemieszczajcego si od положение главного ионосферного wysokich szerokoci ku rwnikowi.

провала, перемещающегося от высоких широт к экватору.

В 2010 году нами проводилась раз­ W 2010 roku prowadzono badania nad работка способов получения трехмер­ sposobem trjwymiarowego mapowania ной структуры вариаций концентрации zmian koncentracji elektronw. Zbudowa­ электронов в ионосфере. Построены no pierwsze globalne mapy tomograficzne Рис. 3b. Трехмерные карты (разрешающая способность по высоте 50 км) электронной кон­ центрации ионосферы для спокойного дня 9 октября 2008 года. Для сравнения также пока­ заны вариации в TEC по глобальным картам IGS Rys. 3b. Mapy tomograficzne (z rozdzielczoci wysokociow 50 km) stanu jonosfery w okresie burzy geomagnetycznej w okresie spokojnej jonosfery w dniu 9 pazdziernika 2008. Dla porwnania przedstawiono rwnie zmiany TEC otrzymany z globalnych map IGS 8 Диагностика ионосферы Земли с использованием систем глобальной навигации Diagnostyka jonosfery przy uyciu obserwacji GNSS первые глобальные трехмерные карты jonosfery w oparciu o system COSMIC.

ионосферы на базе данных группи­ Otrzymano rozdzielczo wysokocio­ ровки FORMOSAT 3/COSMIC. Кар­ w 50 km oraz czasow. Rozdzielczo ta ты имеют разрешение 50 км по высоте pozwala w dokadny sposb ledzi odpo­ и 1 час по времени. Такое разрешение wiedz jonosfery na wystpujce zaburzenia позволяет достаточно подробно оцени­ magnetyczne. Rysunek 3 przedstawia mapy вать реакцию ионосферы на геомагнит­ tomograficzne stanu jonosfery w okresie ные возмущения. Рисунок 3 (см. с. 86, burzy geomagnetycznej w dniu 11 padzier­ 87) демонстрирует трехмерные карты nika 2008 r. (a) oraz w okresie spokojnej jo­ Рис. 4. Дифференциальные карты TEC над Европой, построенные с разрешением 5 минут в день солнечного затмения 3 октября 2005 года относительно невозмущенного дня 4 октября 2005 года [Krankowski et аl., 2008] Rys. 4. Rnicowe mapy TEC nad Europ tworzone z rozdzielczoci 5 min., w dniu zamienia Soca 3 padziernik 2005 w porwnaniu do spokojnego dnia 4 padziernik 2005 r. [Krankowski et al., 2008] Руководители проекта: И. Шагимуратов;

А. Кранковский Kierownik projektu: I. Shagimuratov;

A. Krankowski ионосферы во время геомагнитной nosfery w dniu 9 pazdziernika 2008 (b). Dla бури 11 октября 2008 года (a) и в спо­ porwnania przedstawiono rwnie zmia­ койный день 9 октября 2008 года (b). ny TEC otrzymany z globalnych map IGS.

Для сравнения также показаны вариа­ ции в TEC, полученные по глобальным картам сервиса IGS.

Очень хорошо прослеживается ди­ Bardzo dobr ilustracj dynamiki two­ намика крупномасштабных структур, rzcych si wielkoskalowych struktur w образующихся в ионосфере в периоды jonosferze s okresy zamie Soca oraz солнечных затмений и землетрясений.

trzsie Ziemi. W celu ledzenia dynamiki Для того чтобы отслеживать динами­ jonosfery podczas tego pierwszego zjawi­ ку ионосферы во время геомагнитной ska wykonano seri map zmian TEC nad бури, был построен набор карт, отра­ Europ z wysoka rozdzielczoci czaso­ жающих изменения TEC над Европой w — 5 min. (rys. 3). Efekt ten widoczny с высоким временным разрешением — jest w jonosferze w postaci zmniejszenia до 5 минут (см. рис. 3). Ионосферный zawartoci elektronw (depresji TEC) эффект солнечного затмения наблюда­ wzdu cieki przebiegu zamienia Soca ется в форме уменьшения электронно­ [Krankowski et al., 2008]. W analizowanym го содержания (депрессии TEC) вдоль przypadku analizowana depresja osigna пути солнечной тени [Krankowski et al., wartoci 4–6 jednostek TEC. Czas wyst­ 2008]. В рассматриваемом случае де­ powania tego zaburzenia zawiera si mi­ прессия достигла значения 4…6 TEC­ dzy 8:40 UT a 10 UT (rys. 4).

единиц. Данное возмущение наблюда­ лось между 8:40 UT и 10 UT (рис. 4, см.

с. 88).

Другой тип явлений, которые могут Innym typem zjawiska, ktry powoduje вызывать динамически меняющиеся wystpowanie dynamicznie zmieniajcych крупномасштабные структуры в ионос­ si wielkoskalowych struktur w jonosferze фере, представляют собой землетрясе­ s trzsienia Ziemi. W projekcie analizo­ ния. В ходе проекта проанализировано wano wpyw tego zjawiska na zmiany w влияние этого явления на изменения jonosferze przed wystpieniem trzsienia, в ионосфере, предшествующие зем­ w celu badania jego prekursorw. Przeana­ летрясениям, с целью нахождения его lizowano kilka trzsie Ziemi i stwierdzono предвестников. Был проанализирован wystpowanie jego prekursorw od 1­go ряд землетрясений, и возмущения в do kilku dni przed wystpieniem gwnego ионосфере, которые можно считать их wstrzsu sejsmicznego. Powodem tych nie­ предвестниками, были обнаружены за regularnoci jest powstajce pole elektrycz­ один – несколько дней до основного ne, ktre penetruje jonosfer, powstajce сейсмического удара. Причиной этих nad epicentrum trzsienia. Dobr ilustra­ возмущений может быть электрическое cj powstajcych zmian w jonosferze jeden поле, которое проникает от эпицентра dzie przed wystpieniem tego zjawiska s землетрясения в ионосферу. Хорошей mapy zmian TEC nad Europ prezentowa­ иллюстрацией возникающих в ионос­ ne na rysunku 5. Mapy te ukazuj znaczny фере изменений за один день до со­ wzrost koncentracji elektronowej siegaj­ бытия являются карты вариаций TEC cy a 55% spokojnego stanu jonosfery w над Европой, представленные на рис. 5 dniu 7 stycznia 2006 r. Warto nadmieni, (см. с. 90). Эти карты показывают зна­ e dnia nastpnego (8 stycznia 2006 r.), w чительное увеличение концентрации rejonie Grecji miao miejsce silne trzesie­ электронов в ионосфере, достигаю­ nie Ziemi o magnitudzie 7. Z rysunku щее 55 % от спокойного дня 7 января wida take, e powstajcy efekt zwiksze­ 8 Диагностика ионосферы Земли с использованием систем глобальной навигации Diagnostyka jonosfery przy uyciu obserwacji GNSS Рис. 5. Дифференциальные карты TEC над Европой для 7 января 2006 года относительно спокойного периода [Zakharenkova et al. 2007b] Rys. 5. Rnicowe mapy TEC nad Europ w dniu 7 stycznia 2006 r. utworzone w stosunku do spo­ kojnego stanu jonosfery [Zakharenkova et al., 2007b] 2006 года. Стоит отметить, что на следу­ nia koncentracji elektronw ma charakter ющий день (8 января 2006 года) в рай­ lokalny.

оне Греции произошло сильное зем­ летрясение с магнитудой 7. На рис. также можно видеть, что положитель­ ный эффект увеличения концентрации электронов имеет локальный характер.

В настоящее время в мире для иссле­ W ostatnich latach powszechnie wy­ дования флуктуаций ТЕС в ионосфере korzystuje si sie stacji permanentnych широко используются сети стационар­ IGS/EPN do badania fluktuacji jonosfery.

ных станций IGS/EPN. Неоднородно­ Nieregularnoci o rnych skalach mona сти различных масштабов наблюдают­ zaobserwowa w czasie trwania zaburze ся во время ионосферных возмущений. jonosferycznych. Przedmiotem naszego Предметом нашего особого интереса szczeglnego zainteresowania bya dyna­ является динамика ионосферы над mika jonosfery nad rejonami polarnymi, полярными регионами, где влияние gdzie wpyw zmieniajcej si jonosfery w вариаций ионосферы во время геомаг­ czasie burzy geomagnetycznej na dokad­ нитной бури на точность определения no wyznaczenia pozycji jest wyjtkowo координат очень существенно. Струк­ wyrazisty. Struktura jonosfery w tych rejo­ тура ионосферы в этом регионе Земли nach Ziemi jest bardzo zoona i zmienna, очень сложна и изменчива, значитель­ a wystpowanie fluktuacji cakowitej za­ ные изменения полного электронно­ wartoci elektronw — TEC jest powszech­ го содержания — TEC — происходят ne. Wielkoskalowe fluktuacje (large­scale здесь постоянно. Крупномасштабные fluctuations — LSF) charakteryzuj si Руководители проекта: И. Шагимуратов;

А. Кранковский Kierownik projektu: I. Shagimuratov;

A. Krankowski флуктуации — LSF (large­scale fluctua­ large­scale fluctua­ arge­scale duymi przestrzennymi zmianami TEC i tions) — характеризуются большими rozmiarami wikszymi ni 100…300 km.

пространственными изменениями в Drugim typem nieregularnoci s drob­ TEC с характерными размерами более noskalowe fluktuacje (small­scale fluctu­ чем 100…300 км. Второй тип неодно­ ations — SSF). Struktury te o rozmiarach родностей — мелкомасштабные флук­ rzdu 10 km powoduj fluktuacje sygnaw туации (small­scale fluctuations — SSF). GPS.

Эти структуры с характерными разме­ рами порядка 10 км также вызывают флуктуации сигналов GPS.

Одним из наиболее часто использу­ Jednym z najczciej stosowanych para­ емых параметров, описывающих уро­ metrw opisujcych tempo zmian TEC jest вень флуктуаций в ионосфере, является wielko ROT (rate of change of TEC):

ROT (rate of change of TEC) — скорость изменения величины TEC:

ROT = 9,53((1 — 2)tj – (1 — 2)ti), ROT = 9.53((1 — 2)tj — (1 — 2)ti), где 1 и 2 — измеренные значения раз­ gdzie 1 i 2 przedstawiaj zmierzone ности фаз на несущих частотах системы wartoci fazy na czstotliwociach L1 i L2.

GPS L1 и L2. Величиной, характеризу­ Powszechnie stosowanym parametrem opi­ ющей интенсивность флуктуаций TEC, sujcym wystpowanie zjawiska fluktuacji также является параметр ROTI (Rate of TEC jest rwnie parametr ROTI (Rate of TEC Index), величина которого опреде­ ), TEC Index), ktry jest odchyleniem stan­ ляется стандартным отклонением (дис­ dardowym parametru ROT.

персией) параметра ROT.

Пространственные и временные из­ Przestrzenne i czasowe zmiany TEC s менения TEC хорошо просматрива­ dobrze widoczne w zmianach cakowitej ются при анализе отдельных пролетов zawartoci elektronw wzdu pojedyncze­ спутников GPS над станцией наблюде­ go przejcia satelity GPS nad stacj obser­ ния. В качестве примера представлены wacyjn.

вариации TEC вдоль пролетов 18­го и 21­го спутника над полярной станци­ ей MCM4 и среднеширотной станцией OHIG.

Крупномасштабные флуктуации Wielkoskalowe fluktuacje (LSF), wi­ (LSF) можно наблюдать на полярной doczne jako wzrost TEC, ilustruje rys. станции MCM4 как увеличение в TEC, [Shagimuratov et al., 2006]. Nad stacj po­ что показано на рис. 6 (см. с. 92). Над larn MCM4 linia zmian TEC prezentuje полярной станцией MCM4 вариации du zmienno, zarwno podczas spo­ TEC характеризуются сильной измен­ kojnych jak i silnie zaburzonych warunkw чивостью как для спокойных, так и geomagnetycznych. Jak mona zauway возмущенных геомагнитных условий. podczas burzy intensywno zmian dra­ Как видно на графике, во время бури matycznie wzrosa. Bezwzgldna warto интенсивность изменений TEC резко TEC osigna bardzo wysoki poziomok.

возросла и достигла очень высокого 50 TECU.

уровня — около 50 TECU.

На средних геомагнитных широтах Na rednich szerokociach magnetycz­ интенсивность LSF уменьшается. Ам­ nych intensywno LSF maleje. Amplitudy плитуда изменений TEC значительно zmian TEC s znacznie mniejsze ni nad меньше, чем на полярных станциях. stacjami polarnymi. Nad stacj OHIG, 8 Диагностика ионосферы Земли с использованием систем глобальной навигации Diagnostyka jonosfery przy uyciu obserwacji GNSS Рис. 6. Вариации TEC для разных пролетов спутников GPS, наблюдавшихся над станциями MCM4 и OHIG 26 марта 2001 (сплошная линия) и 31 марта 2001 года (штриховая линия) [Shagimuratov et al. 2006] Rys. 6. Zmiany TEC dla rnych przelotw satelitw GPS obserwowanych nad stacjami MCM oraz OHIG, dnia 26 marca 2001 (linia ciga) oraz 31 marca 2001 r. (linia przerywana) [Shagimuratov et al., 2006] Над станцией OHIG LSF можно на­ tylko podczas silnych zaburze mona za­ блюдать только во время сильных гео­ obserwowa wystpowanie LSF. Przyczyn магнитных возмущений. Причиной tego moe by wystpowanie na tych szero­ этого может быть перемещение на эти kociach rowu jonosferycznego, powodu­ широты во время сильной магнитной jcego wzrost wartoci poziomych gradien­ бури главного ионосферного провала, tw. Jak wiadomo wartoci tych gradientw на стенках которого возникают данные mog rni si i to znacznie podczas za­ неоднородности. burzonych i spokojnych geomagnetycznych warunkw.

Хорошей иллюстрацией динамики Dobr ilustracj dynamiki zmian TEC TEC (ROT­индекс) для различных про­ (index ROT) dla rnych przelotw sate­ летов спутников GPS над полярными litw GPS nad stacjami polarnymi CAS станциями CAS1 и MCM4 9 и 11 апре­ i MCM4 stanowi rysunek 7 [Krankowski ля 2001 года является рис. 7 (см. с. 93) et al., 2006b]. Maksymalne wartoci ROT [Krankowski et al., 2006b]. На рисунке osigny nawet warto 6 TECU/min. Na показаны абсолютные значения ТЕС rysunku tym przedstawiono rwnie bez­ для пролета различных спутников GPS. wzgldne wartoci TEC dla rnych prze­ Максимальные значения ROT дости­ lotw satelitw GPS. Przyczyn silnych гали величины 6 TECU/мин. Причи­ fluktuacji TEC mog by wielkoskalowe Руководители проекта: И. Шагимуратов;

А. Кранковский Kierownik projektu: I. Shagimuratov;



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.