Планетарная картина эффектов крупномасштабных ВГВ в ионосфере во время бури 22 марта 1979 г.

А.Т. Карпачев, Г.Ф. Деминова

e-mail: karp@izmiran.ru

Страницы: 1 | 2 | 3 | 4

      Картина джоулева нагрева высокоширотной ионосферы для максимума второй суббури резко отличается от первой (рис.2б): отсутствует сильный нагрев в каспе, а восточный электроджет преобладает над западным, поскольку вторая суббуря была локализована в большей степени в вечернем секторе магнитосферы [McPherron, Manka 1985, Baker et al., 1985]. Соответственно изменилась и реакция ионосферы. В околополуденной ионосфере вариации параметров слоя F2 были очень слабыми, и только в вечернем секторе, на ст. Калининград, интенсивный восточный электроджет вызвал достаточно сильную реакцию ионосферы (до 80 км в h`F). Однако максимальный рост высоты h`F наблюдался в послеполуночные часы и достигал 210 км на ст. Якутск, хотя был вызван более слабым западным электроджетом. При этом изменения h`F на этой станции имели ступенчатый характер, что, вероятно, связано с генерацией двух волн двумя всплесками западного электроджета с максимумами на широтах ~64^oФ и ~76^oФ.


Рис.3. Зависимость эффектов ВГВ от местного времени
       Количественное выражение выделенных выше закономерностей иллюстрирует рис.3а, на котором представлена зависимость амплитуды эффекта в высоте среднеширотного слоя F2 от местного времени для обеих суббурь. Черные точки и сплошные аппроксимирующие кривые на рис.3 представляют амплитуду первой волны, синие кружки и штриховые кривые - второй волны. Видно, что самые сильные изменения в высоте слоя (~200 км) наблюдаются в околополуночные и послеполуночные часы независимо от особенностей в распределении интенсивности нагрева термосферы. Отрезками красных кривых на рис.3а представлены результаты теоретического расчета амплитуды эффекта, сделанные в работе [Куликов и др., 1987] для бури 7 февраля 1968 г., которая была очень похожа по характеру на бурю 22 марта 1979 г. Как видно из сравнения, для неосвещенных условий теоретические расчеты полностью совпадают с результатами наблюдений. В вечернем секторе наблюдается локальный минимум, поскольку в интервале 19-22 LT текут и восточный, и западный электроджеты, но в противоположных направлениях, и их пондеромоторные силы компенсируют друг друга. В дневное время эффект зависит, в основном, от наличия сильного нагрева в области каспа, поэтому во время первой суббури подъем F2 слоя составлял 30-70 км, а во время второй был очень слабым.


       В вариациях foF2 (рис.3б) наблюдается очень большой разброс, что свидетельствует о том, что они обусловлены несколькими причинами. Дополнительный анализ показывает, что сильное уменьшение foF2 во время первой суббури было связано с образованием кольцевого ионосферного провала [Карпачев, Афонин, 2004], а во время второй суббури - со специфической реакцией ионосферы северного полушария на разогрев термосферы, что будет показано ниже. На рис.3в эти эффекты учтены, тогда уменьшение foF2 при прохождении ВГВ составляет в среднем около 1 МГц, несколько больше в ночные часы и меньше в дневные. Это согласуется с данными других наблюдений (см., например, Шашунькина и др. 1998, Шашунькина, Гончарова, 2001).
       Отметим в заключение, что даже во время второй суббури, когда нагрев в каспе, согласно расчетам, был слабым, волновой фронт на средних широтах был, по-видимому, сплошным, т.е. охватывал практически все долготы и все часы местного времени, включая дневные.


Рис.4. Реакция ночной ионосферы
       На рис.4 представлены вариации h`F (черные кривые) и foF2 (синие кривые), выделенные по данным меридиональной цепочки станций восточно-азиатского региона. Для каждой станции указаны инвариантная широта и географическая долгота. Данные относятся к ~21 LT во время первой суббури и ~00 LT во время второй. Четко видны два подъема слоя F2, соответствующие всплескам авроральных электроджетов, с зависящей от широты временной задержкой, характерной для эффекта ВГВ. В первом случае ВГВ была генерирована всплеском восточного электроджета (AU) на широтах около 64<sup>o</sup>Ф и западного электроджета (AL) на широтах вблизи 70<sup>o</sup>Ф. Кроме того, два всплеска восточного электроджета в период первой суббури были разделены и по времени. Во втором случае максимальный разогрев термосферы также был локализован в двух областях - на широтах западного электроджета ~64њФ и ~77њФ. Поэтому в обоих случаях была генерирована двойная волна, что, например, проявилось по данным ст. Okinawa при прохождении первой ВГВ и по данным всех японских станций при прохождении второй ВГВ. Вторая волна в h`F намного больше по амплитуде, что казалось бы согласуется с разницей в интенсивности всплесков АЕ индекса. Однако из рис.2 видно, что интенсивность джоулева нагрева в первом случае была выше. В этой связи напомним, что в секторе местного времени 19-22 LT текут и восточный, и западный электроджеты, их пондеромоторные силы практически компенсируют друг друга и в генерации ВГВ участвует только джоулев нагрев.
       Вариации критической частоты ночного слоя F2, так же как и дневного, имеют более сложный характер, чем вариации высоты. Однако уменьшение foF2, связанное с прохождением ВГВ, может иногда достигать -4 МГц, как на ст. Okinawa. На приэкваториальной станции Manila вариации foF2 связаны главным образом с вариациями Bz компоненты ММП, с задержкой ~2.5 ч. Амплитуда первой ВГВ была слабой уже над ст. Okinawa, поэтому над экватором она не проявилась. Вторая ВГВ была гораздо более мощной, она достигла экватора в ~16 UT, что совпало по времени с эффектом поворота Bz к северу, поэтому суммарный подъем составил 140 км, хотя в среднем подъем экваториального слоя F2 при прохождении ВГВ составляет 30-40 км [Шашунькина и др., 1998].

Перейти к продолжению статьи »