Главная >> Диссертации - все темы

Pages: |

| 2 |

«July 6, 2012 ЛУКЬЯНОВА РЕНАТА ЮРЬЕВНА Исследование электродинамических процессов в высокоширотных областях верхней атмосферы Земли ...»

-- [ Страница 1 ] --

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Basic version of July 6, 2012

ЛУКЬЯНОВА РЕНАТА ЮРЬЕВНА

Исследование электродинамических процессов

в высокоширотных областях верхней атмосферы Земли

Специальность 01.03.03 – физика Солнца

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург – 2012

6 Введение Глава 1. Роль электродинамических процессов в верхней атмосфере 1.1 Основные процессы, определяющие пространственную и временную эволюцию крупномасштабных электрических полей и токов…………………………………….. 1.1.1 Высокоширотные области как место взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой и верхней атмосферой Земли…..……………………………...........…. 1.1.2 Источники данных о распределении продольных токов и электрических полей в ионосфере.……………………………………………………………………………… 1.1.2.1 Продольные токи ….……………………..…….………………………………...….... 1.1.2.2 Конвекция плазмы ………………………….…………………………….……….…. 1.1.3 Эффекты асимметрии и сопряжения в распределении электродинамических параметров противоположных полушарий …………………………………………... 1.2 Глобальный отклик ионосферно-магнитосферной системы при экстремальных событиях космической погоды ………….……………………………….……………. 1.3 Концепция сопряженности полушарий и развитие биполярных исследований…...… 1.4 Решение задач электродинамики с учетом сопряженности полушарий……………... Глава 2. Моделирование крупномасштабного распределения электродинамических параметров в ионосфере Земли c учетом сопряженности полушарий 2.1 Введение ……………………………….……….…………………………………...…... 2.2 Постановка задачи.………………………………………….………………..…………. 2.3 Продольные токи.………………………………………………………………..……... 2.4 Проводимость ионосферы …..……………………….…………………………..…….. 2.5 Реализация модели в виде программного средства (LC06) ………….…………….… 2.6 Проблема совместимости распределений ПТ и проводимости..…………….……... 2.7 Картины конвекции, развивающиеся одновременно в двух полушариях …………… 2.7.1 Равноденствие..………………………………………..………………………….……. 2.7.2 Солнцестояние..……………………………………………………………………..…. 2.7.3 Разность потенциалов поперек полярной шапки в северном июжном полушариях при различной ориентации ММП и сезоне года ……………………………………... 2.8 Валидация модели LC06 и сравнение результатов с данными радарных измерений.. 2.8.1 Картины конвекции для отдельных промежутков времени по SuperDARN и LC06… 2.8.2 Сравнение картин конвекции, рассчитанных по LC06, со статистической моделью SuperDARN.……………………………………………………

2.9 Количественные характеристики дрейфа ионосферной плазмы по данным радара EISCAT и модели LC06 ………………………………..……………………………….. 2.9.1 Измерения EISCAT на широтах 78.5° и 75.3° CGMLat

2.9.2 Сопоставление модельных расчетов и радарных измерений ………………….……. 2.9.3 Электрическое поле в различные часы местного времени ………………….…….… 2.10 Основные результаты главы 2.……………………………………………………..…. Глава 3. Пространственные и временные вариации электрического поля 3.1 Введение ……………………………………………………………………..…………. 3.2 Суточная (UT) вариация в высоких широтах и ее проявление в распределении электродинамических параметров …………………………………………………….. 3.2.1 UT-эффект в распределении ионосферной проводимости и его влияние на структуру эквипотенциалей в полярных шапках..….………………………………... 3.2.2 Влияние UT-вариации проводимости на величину разности потенциалов поперек полярной шапки...…………………………………………..……………………….….. 3.2.3 Суточный ход Ф при коррекции модели продольных токов по UT………………… 3.2.4 Обсуждение результатов ………………………………………………………………. 3.3 Проникновение электрического поля высокоширотного источника в средние широты …………………………………………………………………………………… 3.3.1 Среднеширотные электрические поля в различные сезоны года...……………..…... 3.3.2 Особенности проникновение электрического поля на средние широты при ненулевом By ММП в условиях солнцестояния …………………………………….... 3.3.3 Обсуждение результатов ………………………………………………………............. 3.4 Квази-динамическая версия модели конвекции …………………..…………………. 3.4.1 Модификация модели LC06 для расчета траекторий конвекции..………………….. 3.4.2 Расчет траекторий конвекции под действием меняющегося во времени ММП……... 3.4.3 Трассирование траектории дрейфа полярного пэтча ……………..………………..… Глава 4. Эффекты внутри- и межполушарной асимметрии, обусловленные параметрами ММП и солнечным зенитным углом 4.2 Асимметричные структуры продольных токов и конвекции, контролируемые азимутальной компонентой ММП и сезоном………………………………………… 4.2.1 Основные составляющие систем продольных токов и конвекции в 4.2.2 Методика выделения отдельных элементов систем ПТ и конвекции………………. 4.2.2.1 Разностные диаграммы для продольных токов ……………………..……….……. 4.2.2.2 Разностные диаграммы для потенциала.……………………………………...….. 4.2.2.3 Разностные диаграммы для потенциала по данным радаров SuperDARN…..…… 4.2.3 Оценка величины продольных токов и электрического потенциала полярной 4.2.4 Обсуждение и интерпретация результатов.……….………………………….…..… 4.3 Эффекты сопряженности зимнего и летнего полушарий в продольных токах и ионосферных электрических полях...…………………………………………….…. 4.3.1 Используемые данные, модели и методы..………………………………..…….….. 4.3.2 Особенности распределения ПТ в сезоны лето/зима.…………………….…….…. 4.3.4 Сезонный межполушарный продольный ток при ненулевом By ММП …….…..... 4.3.5 Межполушарный продольный ток в солнцестояние при By=0..…………….….… 4.3.6 Обсуждение и интерпретация результатов..…………………………………..….… 4.4 Характеристики течения плазмы вблизи границы полярной шапки по данным 4.4.1 Описание эксперимента радара EISCAT на Шпицбергене...…………………...…. 4.4.2 Метод анализа..………………………………………………………………….……. 4.4.3 Статистическая зависимость меридиональной и зональной скоростей конвекции 4.4.4 Зависимость зональной скорости конвекции от By ММП и смещения границы полярной шапки в различные часы местного времени..……………………….….. 4.4.5 Обсуждение и интерпретация результатов.……………………………………..…. 4.5 Динамика границы полярной шапки (ГПШ) по данным изображений аврорального овала со спутника IMAGE.………………………………..….……… 4.5.2 Массив данных за 2000-2002 гг...………………………………..………………….… 4.5.3 Оценка смещения ГПШ в зависимости от By и Bz ММП..………………….….… 4.5.4 Эволюция ГПШ в восстановительную фазу магнитной бури …………....……...... Глава 5. Глобальный отклик магнитосферно-ионосферной системы на резкие изменения динамического давления солнечного ветра 5.1 Введение..……………………………………………………………

5.2 Влияние резких изменений динамического давления солнечного ветра (Pd) на 5.2.1 Использование высокоширотных геомагнитных индексов для оценки интенсивности конвекции под действием импульсов повышенного Pd ….………. 5.2.2 Высокоширотный геомагнитный эффект импульса Pd ……………………...…….. 5.2.3 Статистическая связь между РС индексом, параметрами СВ и ионосферным электрическим полем при наличии импульсов Pd ….…………………..………..... 5.2.4 Реконфигурация системы конвекции при резких изменениях Pd.…………...…… 5.2.4.1 Двухфазная вариация геомагнитного поля в полярной шапке …………..…..….. 5.2.4.2 Предварительный импульс в полярной шапке: статистика..…………….……… 5.2.4.3 Оценка величины ПТ при предварительном импульсе ……………………....….. 5.3 Наблюдения инжекции энергичных частиц на геосинхронной орбите при 5.4 Эффект усиления ПТ обусловленный импульсом Pd..……………………..….….. 5.4.1 Вариация геомагнитной Х-компоненты на низких широтах: примеры событий 5.4.2 Отрицательные бухты в низкоширотной Х-компоненте во время магнитных бурь 5.4.3 Интерпретация низкоширотной геомагнитногой вариации при импульсе Pd ……. Глава 6. Эффект высокоскоростных потоков солнечного ветра в электродинамике 6.2 Особенности солнечного цикла 23 и экстремальные высокоскоростные потоки 6.3 Геомагнитный эффект экстремально интенсивных высокоскоростных потоков 6.3.1 Проблема разделения внутреннего и внешнего магнитного поля Земли ……..... 6.3.2 Наблюдения на обсерваториях в северной и южной полярных шапках ….………. 6.3.3 Наблюдения в авроральных широтах..……………………………………………... 6.3.4 Соотношение между долгопериодными геомагнитными вариациями и 6.3.5 Обсуждение и интерпретация результатов.…………………………………..……. 6.4 Высокоскоростные потоки солнечного ветра в прошлом..……………..………… 6.4.1 Вековая вариация магнитного поля в полярной шапке..………………..………… 6.4.2 Вариации геомагнитного поля в авроральной зоне………...………………..……… 6.4.3 Соотношение между геомагнитными вариациями и солнечными циклами……….. 6.4.4 Обсуждение и интерпретация результатов ………………………………………….. Глава 7. Роль крупномасштабных электрических полей магнитосферного происхождения в глобальной электрической цепи 7.1 Концепция глобальной электрической цепи...……………………….…..………. 7.2 Измерения приземного электрического поля в полярной области...…..…….…. 7.2.1 Оценка реальной величины атмосферного электрического поля, измеряемого на 7.3 Соотношение между потенциалом ионосферы (Uext) и приземным электрическим полем (Еz) в высокоширотных областях.…………………...…. 7.3.1.1 Измерения приземного электрического поля в Антарктике ………………..…….. 7.3.1.2 Модели конвекции в высокоширотной ионосфере южного полушария ……..….. 7.3.2 Соотношение между Ez и Uext в для избранных дней.………………….…...… 7.3.3 Статистические соотношения между Ez и Uext ………………………...………. 7.3.4 Влияние ориентации ММП на корреляцию Ez и Uext ……………..…………… Приложение 1. Методика и алгоритмы решения задачи о растекании токов…………….. Приложение 2. Основные публикации и доклады автора по теме диссертации…….…… Введение Актуальность проблемы исследования В атмосфере по мере увеличения высоты и усиления ионизации под действием солнечного излучения все большую роль начинают играть электродинамические процессы, контролируемые исходящим от Солнца магнитным полем и потоками плазмы – солнечным ветром. Изучение электродинамики верхней атмосферы Земли – ионосферы и тесно связанной с ней магнитосферы - на протяжении многих лет является одной из основных проблем солнечно-земной физики. Многочисленные исследования показали, что нейтральная атмосфера – ионосфера – магнитосфера должны рассматриваться как единый комплекс, подвергающийся воздействию волнового и корпускулярного излучения Солнца. В этой системе особенно тесное взаимодействие процессов происходит в высоширотных областях, поскольку полярные шапки северного и южного полушарий находятся в области силовых линий геомагнитного поля, открытых в межпланетное пространство, а окружающий их авроральный овал связан с пограничными слоями магнитосферы. Электродинамические процессы, развивающиеся в верхней атмосфере полярных районов проявляются в средних и низких широтах, примером чего может служить проникновение в среднеширотную ионосферу электрического поля от высокоширотных источников во время геомагнитных бурь. Нейтральные ветры на ионосферных высотах, волновая активность в нижележащих слоях атмосферы также оказывают определенное влияние на распределения электродинамических параметров.

Так, например, эффекты внезапных потеплений в полярной стратосфере обнаруживаются в движении плазмы в экваториальной ионосфере. Все больше появляется доказательств того, что электрические поля магнитосферного происхождения, наиболее интенсивные в высоких широтах, являются одним из звеньев глобальной электрической цепи и таким образом могут оказывать влияние на приземный климат.

Важно, что южное и северное полушария электродинамически связаны друг с другом на уровне ионосферы и через магнитосферу Земли. Наклон земной оси, несовпадиние географического и геомагнитного полюсов, различия в структуре внутреннего магнитного поля ведут к различиям в ионосферной проводимости полушарий. Топология и эффективность взаимодействия магнитосферы с солнечным ветром, которые определяются, в основном, ориентацией межпланетного магнитного поля (ММП), также могут несколько различаться в северном и южном полушариях.

Геомагнитные возмущения, возникающие в процессе такого взаимодействия в высокоширотной ионосфере, распространяются по проводящей ионосферной оболочке в более низкие широты, а по замкнутым силовым линиям земного диполя – и в противоположное полушарие. В этой ситуации часто применяемое зеркальное отображение распределения электрических полей и токов из одного полушария в другое является большим упрощением и вызвано, главным образом, отсутствием необходимых моделей и недостаточным количеством данных наблюдений. Развитие соответствующих моделей и их применение для решения ряда задач электродинамики верхней атмосферы является одной из целей данной работы.

входят в перечень основных проблем современных полярных исследований. Так, в связи с Международным Полярным Годом этому посвящена специальная программа «Эффекты межполушарной взаимосвязи в солнечно-земных и аэрономических исследованиях»

(ICESTAR). Также интенсивно развиваются измерительные комплексы, оперирующие одновременно в Арктике и Антарктике. Все это подтверждает, что изучение вопросов межполушарного взаимодействия, а также взаимодействия атмосферных слоев между собой, является важной и актуальной проблемой, имеющей большое научное и практическое значение. Актуальность изучения электродинамических процессов обусловлена также тем, что пространственные и временные неоднородности электромагнитного поля в верхних слоях атмосферы Земли играют важную роль в функционировании современных технологических систем. Например, работоспособность апппаратуры, установленной на борту спутников, точность определения местоположения распространения радиоволн зависят от знания состояния ионосферы, которое в значительной степени определяется электрическими полями. Возмущения геомагнитного поля, обусловленные магнитными бурями и суббурями оказывают существенное воздействие на работу наземных электрических и трубопроводных систем из-за наведенных токов. Получение количественных оценок электродинамических параметров особенно важно в свете расширения промышленной инфраструктуры в российской Арктике.

Последние десятилетия характеризуются интенсивным развитием космических и наземных систем наблюдения за состоянием и динамикой атмосферы, ионосферы и магнитосферы на различных высотах и в обоих полушариях. Идет накопление новых экспериментальных данных, требующих дальнейшего осмысления, обработки и интерпретации. При этом из-за труднодоступности полярных областей количество наблюдений там до сих пор достаточно ограничено, многие явления все еще изучены недостаточно, и важные вопросы остаются без однозначных ответов. В этой связи развитие координированных арктических и антарктических исследований является актуальной проблемой физики солнечно-земных связей. Несмотря на достигнутый в последние годы значительный прогресс, связанный с совершенствованием техники экспериментов, требуется создание обобщающих концепций. Так, на основе имеющегося экспериментального материала разрабатываются новые модели, учитывающие временную и пространственную изменчивость электродинамических параметров ионосферы. Однако исследования были посвящены, в основном, задачам в однополушарной постановке, т. е.

рассматривалось северное полушарие, южное же считалось его подобием, и при этом взаимное влияние ионосфер противоположных полушарий не учитывалось. Остаются недостаточно изученными эффекты сопряженности полушарий и природа асимметрии полушарий, в частности, в распределении горизонтальных электрических полей и токов, текущих вдоль линий геомагнитного поля. Таким образом, особый интерес представляет развитие концепции электродинамически сопряженной двухполушарной системы и исследование особенностей электродинамики северной и южной полярных областей.

Помимо научного интереса актуальность данной темы определяется необходимостью решать важные практические задачи, такие как оценка состояния космической погоды, условий распространения радиоволн в высоких широтах, предупреждение сбоев в системах электроснабжения и трубопроводных линиях вследствие индукционных токов и др.

Цель и задачи. Целью данной диссерационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование крупномасштабных электродинамических процессов в верхней атмосфере Земли, разработка количественных подходов к описанию системы электрических полей в ионосфере с учетом электромагнитной сопряженности полушарий, а также токов магнитосферного происхождения, возбуждающих эти поля.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи.

1) Развитие двухполушарной модели конвекции с учетом электродинамической сопряженности полушарий, входными параметрами которой являются распределения продольных токов (ПТ), полученные по большой базе данных измерений низкоорбитальных европейских спутников c полярной орбитой Orsted, CHAMP, Magsat.

2) Разработка алгоритмов и программ, адаптирующих современные эмпирические модели ПТ и проводимости для произвольного набора значений задаваемых параметров межпланетной среды, геомагнитной и солнечной активности и момента времени;

улучшение их согласованности с целью совместного использования в качестве блоков модели конвекции. Модель конвекции реализована в виде программного средства и пригодна как для проведения численных экспериментов, так и для построения реалистичных карт распределения ионосферного электрического потенциала.

3) Проведение расчетов картин конвекции, развивающихся одновременно в северном и южном полушариях, при различных сезонах и условиях ММП. Сопоставление результатов с экспериментальными данными спутниковых и радарных измерений.

Валидация разработанной модели конвекции по схеме «модель-модель» и «модельэксперимент».

4) Разработка квази-динамической модели конвекции. Проведение модельных расчетов временной эволюции траекторий конвекции под действием медленно меняющегося во времени ММП.

5) Количественный анализ особенностей структуры конвекции в северной и южной высокоширотных областях при различной ориентации ММП и сезоне года. Оценка изменения разности потенциалов поперек полярной шапки в обоих полушариях при различных комбинациях солнечного зенитного угла и ориентации ММП. Моделирование проникновения электрических полей от высокоширотного источника в область замкнутых силовых линий геомагнитного поля.

6) Исследование и количественный анализ эффектов внутри- и межполушарной асимметрии в картинах ПТ и конвекции, обусловленных такими факторами как азимутальная компонента ММП, солнечный зенитный угол и их комбинация, на основе соответствующих моделей, а также радарных и спутниковых измерений. Выделение элементов ПТ и конвекции, контролируемых определенным фактором. Оценка межполушарных ПТ.

7) Построение статистической модели смещения границы полярной шапки (ГПШ) под действием ММП по оптическим данным спутника IMAGE. Анализ динамики границы в различных секторах местного времени во время геомагнитных бурь.

8) Исследование отклика магнитосферно-ионосферной системы на резкие изменения динамического давления солнечного ветра (Pd). Выявление характерной двухфазной вариации трансполярного ионосферного тока и оценка степени усиления конвекции на базе использования высокоширотных геомагнитных индексов. Выявление атипичного низкоширотного геомагнитного эффекта при больших импульсах Pd во время сильных магнитных бурь, который обусловлен высокоширотными ПТ. Сопоставление геомагнитных вариаций и инжекций частиц в магнитосфере.

9) Исследование отклика магнитосферно-ионосферной системы на высокоскоростные потоки солнечного ветра (ВСП СВ) с помощью анализа рядов геомагнитных данных полярных обсерваторий северного и южного полушарий, включая вековые изменения и короткопериодные вариации. Выделение токовой системы, определяющей отклик на ВСП. Выявление на этой основе событий экстремальных ВСП и их связи с солнечной активностью. Реконструкция значений скорости СВ в доспутниковую эпоху.

10) Исследование вклада электрического потенциала магнитосферного происхождения в изменение параметров глобальной электрической цепи с использованием измерений вертикального приземного электрического поля в полярной шапке и модельных и радарных данных о потенциале ионосферы на основе отдельных событий и статистики.

Методы исследования. Основными методами исследования, разработанными и примененными в данной диссертации, являются математическое моделирование, численные алгоритмы, реализованные в виде программных средств, анализ и интерпретация данных радарных, спутниковых и наземных геомагнитнх измерений.

Научная новизна работы состоит в разработке нового подхода к анализу крупномасштабных электродинамических процессов в верхней атмосфере Земли, при котором адекватно учитывается электрическая сопряженность полушарий, что позволяет рассматривать систему солнечный ветер-магнитосфера-ионосфера-атмосфера всего земного шара как единое целое. Такой подход особенно важен для изучения эффектов меж- и внутриполушарной асимметрии в распределении различных параметров и для оценки взаимного влияния северного и южного высокоширотных источников электрических полей и токов, проникновения электрического поля на более низкие широты.

В ходе выполнения работы был получен ряд новых результатов, из которых основными являются следующие:

Впервые выполнено численное моделирование систем конвекции ионосферной плазмы, развивающихся одновременно в электродинамически сопряженных ионосферах северного и южного полушарий, с возможностью учета проникновения электрического поля от высокоширотного источника в средние широты.

Впервые для моделирования конвекции использованы карты ПТ, адаптированные из статистической модели ПТ, построенной по данным измерений магнитного поля низколетящими спутниками с полярной орбитой. Проведена полная параметризация модели по Z и Y компонентам ММП, по уровню солнечной и геомагнитной активности и по величине солнечного зенитного угла. Это позволяет использовать модель для расчета картин конвекции для произвольного набора входных параметров, а также в квазидинамической версии для расчета траекторий конвекции при изменяющемся ММП.

На основе разработанных моделей с помощью метода декомпозиции впервые проведено детальное исследование эффектов межполушарной асимметрии в картинах ПТ и конвекции, обусловленных азимутальной компонентой ММП и величиной солнечного зенитного угла. Дано количественное описание элементарных структур ПТ и конвекции, обусловленных определенными факторами. Построена статистическая модель смещения границы полярной шапки под влиянием компонент ММП.

Впервые выявлены и детально исследованы характерные особенности высокоширотного и аномального низкоширотного геомагнитного отклика на резкие изменения динамического давления солнечного ветра (Pd). Проанализировано влияние фронтов Pd на конвекцию в ионосфере и морфологию инжекций энергичных частиц в магнитосфере.

Показано, что при экстремально высокоскоростных потоках СВ на спаде солнечного цикла геомагнитно спокойные условия в высоких широтах фактически отсутствуют, что ведет к нарушению плавного векового хода среднегодовых значений, которые используются для характеристики главного поля Земли. Выявлена токовая система, ответственная за отклик на ВСП СВ. Предложен оригинальный метод реконструкции скорости СВ в прошлом по данным полярных геомагнитных обсерваторий.

Разработанная модель конвекции впервые применена для определения соотношения между ионосферным электрическим потенциалом и приземным вертикальным электрическим полем, измеренным на российской ст. Восток в Антарктике.

Достоверность научных положений и полученных результатов обусловлена большим объемом экспериментального материала и результатами математического моделирования, на основе которого сделаны основные выводы работы, подтверждением результатов с помощью различных методов анализа, использованием для интерпретации результатов наблюдения численных и аналитических моделей. Сделанные научные выводы опубликованы и получили подтверждение в работах отечественных и зарубежных исследователей и международной признание.

Научная и практическая значимость полученных результатов В работе предложен новый подход к проблеме исследования глобальных электродинамических процессов, происходящих в верхней атмосфере южного и северного полярных районов и прилегающих к ним низкоширотных областей. На основе разработанных методов и моделей в сочетании с использованием экспериментальных данных получены новые научные результаты, расширяющие базу знаний об электромагнитных характеристиках окружающей среды, факторах солнечной активности и космической погоды.

К практически важным результатам относятся реализация разработанной модели конвекции в виде программного средства и возможность ее использования для получения реалистичных карт распределения ионосферного электрического потенциала для произвольного набора входных данных. Одновременно можно получить соответствующие карты ПТ и ионосферной проводимости. Построена статистическая модель смещения границы полярной шапки под действием ММП. Предложен новый метод реконстукции скорости СВ по полярным геомагнитным данным. Количественнные оценки различных параметров, полученные в диссертации, могут быть использованы в получающей всё большее распространение в мире Службе космической погоды.

Научная и практическая значимость выполненных автором исследований подтверждается также тем, что часть работ проводилась при поддержке INTAS-СО РАН (грант 06-1000013-8823), РФФИ (гранты 06-05-64311, 09-05-00232-а), NATO (грант PST.CLG.978252), нескольких персональных грантов Академии Финляндии и Национального Центра научных исследований Франции.

Диссертация состоит из введения, семи глав и двух приложений, содержит страниц, 85 рисунков, список использованной литературы содержит 400 наименований.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Развитие и реализация двухполушарной численной модели конвекции ионосферной плазмы с учетом электродинамической сопряженности полушарий, основанной на реалистичных статистических картах продольных токов, которые получены по магнитным измерениям над ионосферой с помощью современных европейских спутников с низкой полярной орбитой.

2. Результаты моделирования распределения ионосферного электрического потенциала (картин конвекции) в высокоширотных областях южного и северного полушарий для различных условий ММП/временных интервалов и их сопоставление с результатами радарных измерений. Результаты расчетов электрических полей от высокоширотных источников, проникающих в область средних широт. Оценка вклада электрических полей магнитосферного происхождения в высокоширотную ветвь глобальной электрической цепи на основе соотношений между приземным электрическим полем и ионосферным потенциалом.

3. Физически обоснованное выделение, количественные характеристики и свойства структур продольных токов и конвекции при внутри- и межполушарной асимметрии, обусловленной азимутальной компонентой ММП и солнечным зенитным углом. Оценка межполушарных ПТ.

4. Статистическая модель смещения границы полярной шапки (ГПШ) при изменении ММП, основанная на оптических данных спутника IMAGE. Оcобенности динамики ГПШ во время магнитной бури. Количественные характеристики скорости течения ионосферной плазмы вблизи ГПШ по данным радара некогерентного рассеяния EISCAT.

5. Результаты исследования отклика электрических полей и токов на приход фронтов высокого давления СВ: морфология высокоширотной геомагнитной вариации и ее связь с системой конвекции. Выявление и физическая интерпретация атипичного низкоширотного отклика на экстремальные события импульсов давления СВ во время магнитных бурь.

6. Способ обнаружения сигнала высокоскоростных потоков СВ в данных высокоширотных геомагнитных обсерваторий и его интерпретация как эффекта усиления западного электроджета. Результаты реконструкции скорости СВ в прошлом.

Личный вклад. Все результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии в коллективе соавторов. В большинстве публикаций, относящихся к теме диссертации, автор выступал в качестве первого, и ему принадлежала ведущая роль в постановке задачи, поиске путей решения, выполнении соответствующих расчетов и интерпретации результатов.

Апробация работы. Результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научных семинарах СПбГУ, ИКИ РАН, ГЦ РАН, ИСЗФ СО РАН, ИПГ, ААНИИ, Университета Оулу, Обсерватории Соданкюля (Финляндия), Университета Орлеана (Франция) и др. По теме диссертации были сделаны доклады на нескольких десятках отечественных и международных симпозиумах, конференциях и совещаниях.

Автор являлся приглашенным докладчиком на международной конференции COSPARМонреаль, Канада; основным конвинером сессии «Эффекты межполушарной сопряженности и вертикальных связей» на Генеральной Асамблее Международного Союза Геодезии и Геофизики (IUGG) 2011 г. в Мельбурне, Австралия.

В диссертации представлены результаты, опубликованные более чем в научных работах. В том числе 25 статей опубликованы в ведущих рецензируемых отечественных и иностранных журналах, входящих в список ВАК.

Глава 1. Роль электродинамических процессов в верхней атмосфере Глобальной задачей комплекса наук о Земле является понимание коллективного поведения и взаимодействия составных частей геосферной системы. Эта задача важна не только с точки зрения расширения спектра знаний о нашей планете, но и с практической точки зрения для интерпретации результатов мониторинга природных явлений, оперативного сопровождения производственных процессов и прогнозирования будущих изменений. Неотъемлемой частью геосистемы является околоземное космическое пространство, в котором осуществляются процессы, обусловливающие солнечно-земные связи. Общество становится все более зависимым от космических и от специальных наземных технологий, для развития и устойчивой работы которых необходимо знание условий космической погоды и соответствующих эффектов в магнитосфере, ионосфере, других слоях атмосферы и на земной поверхности. Проблемы изменения климата, являющиеся одним из главных вызовов последнего времени, также не могут рассматриваться в отрыве от проявлений солнечной активности и ее влияния на глобальные изменения.

1.1 Основные процессы, определяющие пространственную и временную эволюцию крупномасштабных электрических полей и токов обусловливает определяющую роль электродинамических процессов в системе солнечный ветер-магнитнитосфера- ионосфера/верхняя атмосфера. Наличие слабой электрической проводимости в атмосферном воздухе позволяет расширить границы области, в которой важную роль играют электромагнитные поля, вплоть до поверхности Земли.

Характеристики плазмы солнечного ветра, магнитосферы и ионосферы, электрические свойства нижней атмосферы принципиально различаются. Каждой из этих сред присущи свои интенсивности электромагнитных полей, концентрация электронов, ионный состав, температура, скорость направленного движения заряженных частиц. Все эти проводящие сферы Земли находятся в тесной связи.

1.1.1 Высокоширотные области как место взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой и верхней атмосферой Земли В настоящее время является общепризнанным, что такая система как нейтральная атмосфера – ионосфера – магнитосфера должны рассматриваться как единый комплекс, подверженный воздействию волнового и корпускулярного излучений Солнца. При взаимодействии солнечного ветра (СВ), межпланетного магнитного поля (ММП) с магнитосферой Земли в околоземное пространство поступает около 1012 Вт энергии, за счет которой возникают электрические поля и токи, энергизуются частицы, возбуждаются волны и происходят многие сложные и изменчивые процессы в магнитосферной и ионосферной плазме. Особенно тесное взаимодействие процессов осуществляется в высоких широтах, и центральную роль в этом играют продольные токи и горизонтальный перенос ионосферной плазмы, определяемый распределением электрических полей магнитосферного происхождения. Электродинамическое взаимодействие между энергией СВ и магнитосферой происходит главным образом в пограничных слоях и хвосте магнитосферы, которые являются сопряженными по силовым линиям геомагнитного поля с высокоширотными областями – авроральным овалом, каспом и полярной шапкой (ПШ).

Силовые линии магнитного поля, выходящие из ПШ, вытянуты в хвост магнитосферы и открыты для проникновения плазмы СВ. Была установлена фундаментальная связь электромагнитных возмущений в высокоширотной ионосфере и геомагнитных вариаций с магнитосферной динамикой [Пудовкин и др., 1975; 1976].

Параметры СВ, а также коротковолновое излучение Солнца существенно изменяются в ходе 11-летнего цикла солнечной активности, и на меньших временных масштабах в зависимости от динамики магнитного поля Солнца. В периоды солнечного максимума, когда происходит много солнечных вспышек и выбросов коронарной плазмы, к Земле приходит большое количество мощных структур СВ, магнитных облаков с резкими границам повышенной плотности СВ и интенсивным магнитным полем.

Наиболее значительные по энергетике события, такие как геомагнитные бури, связаны с воздействием на магнитосферу ММП южного направления [Акасофу и Чепмен, 1975].

Фронты высокого динамического давления СВ оказывают значительные воздействия на магнитосферу Земли даже в отсутствие каких-либо изменений направления и величины высокоскоростные потоки СВ и быстрые флуктуации ММП, следствием которых являются продолжительные периоды повышенной геомагнитной активности [Tsurutani et al., 2006]. Во время взаимодействия магнитосферы с возмущенным солнечным ветром происходит усиление всей системы высокоширотных электрических токов, возбуждение частиц внутри магнитосферы, высыпания в ионосферу, разогрев термосферы и другие явления [Хайнес и др., 1971; Брюнелли и Намгаладзе, 1988; Rycroft, 2006].

Высокоширотные ионосферные электрические поля магнитосферного происхождения наряду с грозовыми облаками участвуют в формировании глобальной геоэлектрической цепи [Hill 1975; Markson, R., 1986; Bering et al., 1998], являясь дополнительным источником потенциала ионосферы и существенно модулируя тем самым разность потенциалов Земля-ионосфера. Приполюсные области Земли как максимально удаленные от зон грозовой активности являются местами локализации возвратного атмосферного тока. Изменение электрических характеристик атмосферы может оказывать влияние на вариации тропосферных параметров, погодные системы и климатическую изменчивость [Markson, 1978; Markson and Price, 1999; Harrison, 2005].

В отличие от средних и низких широт, где магнитное поле в значительной степени экранирует Землю от потока заряженных частиц, в полярных областях энергичные протоны и электроны как солнечного, так и галактического происхождения, вторгаются в атмосферу и производят здесь дополнительную ионизацию на высотах 30км, увеличивая электрическую проводимость воздуха, а также концентрацию свободных радикалов, в реакциях с которыми происходят каталитические потери озона [Seppala et al., 2007; Lu et al., 2010; Stre et al., 2007; Newnham et al., 2011], что оказывает непосредственое влияние на стратосферно-тропосферный климат [Моханакумар, 2011].

1.1.2 Источники данных о распределении продольных токов и электрических полей в ионосфере Под действием солнечного излучения в верхней атмосфере образуется большое количество ионизованных частиц, которые играют главную роль во всех процессах, развивающихся в этой области. На высотах 60°северного полушария при возмущенных геомагнитных условиях 8 июня 2000 г., а Рис. 2.2б – при спокойных условиях 2 июня 2000 г. Вдоль траектории показаны векторы вариации горизонтальной (т.е. лежащей в плоскости X-Y, где ось X направлена вдоль траектории пролета, а ось Y перпендикулярна траектории) составляющей геомагнитного поля. В каждой точке траектории значения X и Y компонент представляют собой разности между полным измеренным полем и моделью главного поля Земли (IGRF). Вариация вертикальной (Z) компоненты после вычитания IGRF близка к нулю. Вариации горизонтальной составляющей обусловлены магнитным эффектом ПТ, которые в высоких широтах направлены почти перпендикулярно к ионосферной оболочке. Так, например, если спутник пересекает два прилежащих вытянутых вдоль широты слоя тока противоположной полярности, то вариация Х компоненты будет иметь форму буквы «V»

в прямом или перевернутом виде. При пролете вблизи краев токовых структур увеличивается амплитуда Y компоненты [Lukianova et al., 2001; 2005]. Зная распределение горизонтальной вариации магнитного поля по градиенту магнитного поля вдоль траектории пролета можно рассчитать плотность ПТ. При большом количестве пролетов вся высокоширотная область может быть разбита на ячейки с некоторым шагом по Рис. 2.2 Векторы горизонтальной компоненты магнитного поля вдоль траектории пролета спутника Orsted во время магнитной бури 8 июня 2000 г. (а) и в спокойных геомагнитных условиях 2 июня 2000 г. (б).

широте и долготе с наложением всех имеющихся пролетов, попадающих в заданную ячейку и построении статистического двумерного распределения магнитных вариаций, по которому можно рассчитать распределение ПТ. Однако пролет спутника через ячейку составляет минуты. Чтобы сопоставить временной интервал измерения ПТ с параметрами межпланетной среды необходимо учесть время движения СВ от патрульного космического аппарата до ударной волны; учесть изменение этих параметров при переходе через эту волну. Предполагается, что выбранное значение параметров, фиксируемое в области нахождения патрульного спутника, сохраняется без изменения достаточно долго и не меняется при взаимодействии с ударной волной. Также, спутник измеряет магнитное поле в локальной области пространства вдоль своей траектории, и приходится работать с измерениями, собранными в каждой ячейке при не полностью идентичных условиях в СВ, собранными в разные дни и часы, т. е., вообще говоря, при разной ситуации в электромагнитном состоянии магнитосферы. Таким образом, способ обработки данных вносит некоторую неопределенность в конечный результат.

Сопоставление статистических карт и отдельных пролетов показало, что расхождение может быть >10%.

Первоначально в статистической модели ПТ [Papitashvili et al., 2002] распределение токов в северном и южном полушариях было разделено по 3-х месячным сезонным интервалам и соответствовало восьми основным вариантам ориентации ММП в плоскости Y-Z GSM с шагом 45° при величине полного вектора ММП ВТ = BZ2+By2 = нТл. Карты ПТ были построены на сетке с шагом 1 час MLT и 1° CGМLat. В дальнейшем, для подготовки карт ПТ, которые можно было бы использовать в качестве входных параметров для модели конвекции, в сотрудничестве с Датским космическим центром на тех же данных были разработаны карты ПТ с большим временным разрешением (1 месяц), а также карты для полного вектора ММП ВТ=1 и 8 нТл. Эти карты были взяты в качестве «реперных точек». Затем, для получения карт ПТ с еще большим временным разрешением (1 день) и разрешением по BZ и By компонентам ММП 1 нТл, применялись методы интерполяции по каждому из этих параметров во всех точках сетки. Также была проведена экстраполяция карт ПТ до величины ВТ=12 нТл с верификацией по имеющимся данным отдельных пролетов при соответствующих условиях. Для построения статистических карт ПТ в более возмущенные периоды не было достаточного количества пролетов спутников.

На Рис. 2.3 в качестве примера показана зависимость максимума плотности втекающего и вытекающего ПТ от величины ВТ для трех сезонов года и различной ориентации ММП. На каждом графике обозначены реперные точки, соответствующие Рис. 2.3 Зависимость максимума плотности втекающего (положительные значения) и вытекающего (отрицательные значения 0 и BT=0, Кр= при Bz=0 и Кр=3 при Bz0 >0 >0 0 0, (2) BZ>0, By10 кВ) между моделями наблюдаются в приполюсной области, но надо полагать, рузультаты LC06 более соответствуют условию ММП By0. Обе модели дают структурно похожие картины, а разностная диаграмма показывает, что количественные различия, превышаюшие 10 кВ, имеют место на вечерней стороне, причем в южном полушарии они меньше. Величина северного (южного) Ф составляет 75 (71) кВ по SuperDARN и 68 (68) кВ по LC06.

Рис. 2.14б показывает последней из рассматриваемых интервалов, 16:20-16: UT, при Bz75° CGMLat) можно получить при общем направлении антенны на восток-запад вдоль геомагнитной широты (т.е. при азимутальном угле 70° или 250° от северного географического полюса) при угле наклона к горизонту примерно 45°. В таком режиме радар работал в течение 60 часов во время двух экспериментов в период с января по декабрь 2004 г. в дневные часы (06-16 MLT). Скорость плазмы в направлении луча была получена по спектру отраженного сигнала с помощью пакета программ GUISDAP [Lehtinen and Huuskonen, 1996].

Все отобранные данные по горизонтальной скорости движения плазмы были разделены на серии в соответствии с интенсивностью ММП: 0.5 < BT < 3 нТл (серия BT1), 3 < BT < 7 нТл (серия BT5), а затем далее на четыре серии в соответствии с ориентацией ММП в плоскости GSM YZ: 90-градусный сектор с центром на =45° (соответствует BZ>0, By>0), сектор =135° (BZ>0, By0» Ф вариация полностью сгладилась. В остальных случаях определенный суточный ход Ф остался, хотя его амплитуда не превышает 10%. В частности, в определенные часы UT величина Ф летом может превышать величину Ф зимой. В этой связи следует отметить, что существующие модели конвекции дают достаточно согласованные результаты касательно формы вихрей, но часто расходятся в оценке величины Ф [Papitashvili and Rich, 2002].

Одной из причин таких различий может быть, как показано выше, комбинированный эффект влияния различных факторов. Коррекция модели ПТ по UT позволяет эффективно сгладить суточный ход Ф, однако не всегда удается избавиться от него полностью, что особенно заметно в условиях равноденствия.

3.2.4 Обсуждение результатов В разделе 3.2 рассмотрен ряд аспектов пространственного распределения и временной эволюции ПТ и электрических полей, полученных с помощью модели LC06.

Корректность моделирования систем конвекции в рамках предложенного в LC06 подхода в значительной степени зависят от того, насколько верно соответствуют друг распределения входных параметров, а именно ПТ и проводимость ионосферы, и максимально согласованный учет вариаций проводимости и ПТ является важной задачей развития модели. Сезонные зависимости, проинтерполированные на каждый день года учитываются в массивах ПТ и проводимости в явном виде. Изменение проводимости в течение суток описывается соответствующей зависимостью от UT. Модель же ПТ, основанная на спутниковых данных, изначально не была параметризована по UT вследствие трудоемкости дополнительной сортировки данных, и в настоящее время не представляется возможным провести соответствующую работу без дополнительных данных. Между тем, решение некоторых задач, таких как, например, описанная ниже в разделе 3.4 трассировка траекторий конвекции, требует учета согласованного изменения ПТ и проводимости в зависимости от UT. Для решения этой задачи был проведен ряд вычислительных экспериментов, направленных на улучшение согласованности в распределениях ПТ и проводимости, а затем введена дополнительная коррекция модели ПТ по UT. Такая коррекция позволила эффективно сгладить имевшуюся до этого довольно большую амплитуду суточного хода разности потенциалов поперек полярной шапки Ф, что больше соответствует результатам существующих моделей конвекции.

Однако и после коррекции не всегда удавалось сгладит суточную кривую полностью.

Наибольшая зависимость величины Ф от момента UT характерна для равноденствия, когда сравнительно небольшие суточные изменения освещенности происходят в области меридиана утро-вечер, где плотность ПТ максимальна. В вечерние часы UT декабрьского солнцестояния Ф в южной летней полярной шапке имеет тенденцию превышать Ф в северной зимней шапке, а в июньское солнцестояние то же происходит в утренние часы.

Вопрос о том, является ли магнитосфера генератором напряжения или тока обсуждается давно и имеет различные интерпретации [Fuiji and Iijima, 1987; Zakharov and Pudovkin, 1996; Кондаков и др., 2000; Mishin et al., 2011]. Характеристика генератора в магнитосферно-ионосферной электрической цепи, как и любой другой, определяется соотношением между внутренним сопротивлением источника энергии и внешним сопротивлением нагрузки. В случае, если внутреннее сопротивление значительно больше (меньше) внешнего, можно говорить об источнике тока (напряжения). Соотношение сопротивлений может зависеть от различных факторов, в частности, от области магнитосферы, в которой генерируются токи, свойств ионосферы, условий космической погоды и др.

Считается [Fuiji and Iijima, 1987], что в случае магнитосферы-источника напряжения плотность ПТ пропорциональна педерсеновской проводимости ионосферы, а в случае источника тока – мало зависит от нее. Корреляционный анализ соотношений между проводимостью и интенсивностью ПТ, сделанный на основе данных DMSP-F показал, что на дневной стороне токи зон R0/R1 связаны с источником напряжения, тогда как токи зоны R2 и возможно ночные токи зоны R1 – с источником тока [Haraguchi et al.

2004]. Такой же вывод, но для токов в утреннем и вечернем секторах, сделан в [Fujii and Iijima, 1987]. Ситуацию на ночной стороне оценить сложнее из-за динамического характера высыпаний в этом секторе, но в [Christiansen et al., 2002; Green et al., 2009] показано, что в летний сезон интенсивность ПТ несколько больше, чем в зимний. В соответствии полученными выше результатами параметризация модели ПТ по UT, выражающаяся во введении соответствующих коэффициентов для плотности тока в каждой точке сетки, касается, главным образом, токов на дневной стороне. Это согласуется с результатами [Haraguchi et al., 2004], и позволяет провести оценку эффекта «источник тока vs источник напряжения», хотя и не позволяет однозначно идентифицировать источники тока и напряжения в магнитосфере. Также введение коррекционных UT-коэффициентов для ПТ важно для практики применения модели, и дает возможность более точно рассчитывать электрическое поле в определенных условиях.

3.3 Проникновение электрического поля от высокоширотного источника в средние широты присутствует практически всегда за исключением случая полного отсутствия азимутальной компоненты ММП, в определенный момент UT и в равноденствие.

Асимметрия приводит к проникновению электрического поля из области высоких широт в область более низких, где электрический потенциал эффективно выравнивается в геомагнитно-сопряженных точках. Как отмечалось в работе [Weimer, 2005], oдной из нерешенных проблем ионосферного моделирования является невозможность воспроизвести среднеширотное поле из-за того, что оно находится ниже внешней границы всех существующих моделей. Хотя проникновение электрических полей на низкие широты особенно велико в периоды мировых бурь, сезонная и связанная с азимутальной компонентой ММП межполушарная асимметрия также оказывает влияние на распределение электрического потенциала в области замкнутых геомагнитных линий.

Одним из свойств модели LC06 является то, что в ее рамках можно получить значения электрического поля, начиная от полюса и до широт, отстоящих от экватора на 20-30°.

При этом среднеширотное поле определяется высокоширотными источниками обоих полушарий. В данном разделе рассматриваются вариации зональной и меридиональной компонент ионосферного электрического поля, которое возбуждается ПТ в высокоширотных областях, и проникает в средние широты.

Как показывают картины изолиний, полученные в Главе 2, электрическое поле Е из полярных шапок, где сосредоточены ПТ, может распространяться в область более низких широт, отличительной особенностью которой является эквипотенциальность геомагнитно-сопряженных точкек противоположных полушарий. Эффект распространения поля из одной полярной шапки в среднеширотную область замкнутых силовых линий и в полярную шапку противоположного полушария проиллюстрирован на Рис. 3.4. В данной схеме ПТ в виде синусоидальной функции задан только в северной полярной области (=1) на коширотных кругах = 0.510°. Границы полярных областей расположены на =20°. В южной области (=2) источник возбуждения потенциала отсутствует. Проводимость в обоих полушариях постоянна и соотносится как СП : ЮП = 1:2. На Рис. 3.4а можно видеть, что в северной полярной области развиваются два конвективных вихря. Разность потенциалов Ф между центрами этих вихрей принята за единицу. В южном полушарии также образуется две ячейки конвекции, центры которых приурочены к границе между областями открытых и замкнутых силовых линий, а Ф=0.1, т. е 10% от величины в северной области. Потенциал в южном полушарии появляется за счет токов перетекания между областями =1, 2, 3. MLT-профиль тока на границе трех областей показан на Рис. 3.4б. Ток, подходящий к общей границе из области =1, где имеется внешний источник потенциала (т. е. ПТ) перетекает в области =2 и 3, разделяясь пропорционально проводимости этих областей. На Рис. 3.4в показано отношения между Ф в противоположных полушариях при изменении отношения проводимостей.

Нелинейная зависимость в целом показывает, что чем выше проводимость полушария без источника тока, тем меньше межполушарная разница Ф, что свидетельствует о возможности перетекания при определенных условиях ПТ из полушария с более низкой проводимостью в полушарие с более высокой.

Рис. 3.4 (а) Распределение потенциала в северном и южном полушариях (ПТ задан только в северной полярной области). (б) Токи перетекания на границе между высокоширотными (=1, 2) и среднеширотной (=3) областями. Разность потенциалов в ценрах конвективных ячеек Ф и токи выражены в относительных единицах. (в) Изменение соотношения между Ф в противоположных полушариях при изменении соотношения проводимостей в СП и ЮП.

3.3.1 Среднеширотные электрические поля в различные сезоны года Рассмотрим распределение зональной Е (положительное направление на восток) и меридиональной Е, (положительное направление к экватору) компонент электрического поля в средних широтах обоих полушарий в различные сезоны года.

Компоненты Е рассчитываются по распределению электрического потенциала по формулам, аналогичным (2.9), но для удобства описания расчетов по модели для зональной и меридиональной компонент здесь применяются обозначения Е и Е..

На Рис. 3.5a для условий равноденствия представлены MLT-профили компонент Е и Е на двух широтах 50 и 30° CGMLat северного полушария. Расчеты проводились для условий Ву=0, Вz=-5 нТл. Можно видеть, что на средних широтах электрическое поле в утренние часы в основном направлено на запад и к экватору. Поле этого направления максимально в ~6 MLT: на широте 50° (30°) CGMLat Е -1 (0.4) мВ/м и Е 0.5 (0.7) мВ/м. В остальные часы MLT поле направлено на восток и к полюсу. Поле, направленное к полюсу, максимально в полуночном секторе, при этом Е -1.5 (1.0) мВ/м на широте 50° (30°) CGMLat. При переходе от 50 к 30° CGMLat поле значительно уменьшается, особенно в ночном секторе, причем зональное поле затухает несколько быстрее, чем меридиональное. Можно провести сравнение представленных на Рис. 3.5a профилей Е и Е с профилями, полученными по известной модели Rice Convection Model (RCM) [Toth et al., 2005] и опубликованными в работе [Fejer et al., 1990], а также с измерениями скорости дрейфа ионосферной плазмы радарами некогерентного рассеяния в Аресибо и Джикамарке [Fejer and Emmert, 2003]. На Рис. 3.5б, адаптированном из работы [Fejer et al., 1990], представлены профили Е и Е на широте 30° CGMLat для возмущенного периода при увеличении Ф на 45 кВ. На Рис. 3.5в, взятом из работы [Fejer and Emmert, 2003], показаны результаты измерений двух компонент скорости дрейфа плазмы в интервале 12-00-12 UT 19-20 октября 1998 г., а также профиль среднестатистической скорости для спокойных условий. Сравнивая соответствующие графики Рис. 3.5а с графиками Рис. 3.4б и 3.5в, можно видеть качественное соответствие формы профилей рассчитанных и измеренных компонент электрического поля (учитывая соотношение между скоростью дрейфа плазмы и электрическим полем как 1 м/с ~ 0. мВ/м), что подверждает адекватность описания среднеширотного поля в модели LC06.

Количественно, величина поля, рассчитанного по LC06 (для =50°), несколько превышает величину, полученную по RCM (для =60°), и достачно близка к результатам радарных Рис. 3.5 (а) Модельные MLT-профили зональной Е (положительное направление на юг) и меридиональной Е (положительное направление на восток) компонент электрического поля на широте 50 и 30° CGМLat для условий равноденствия. (б) Профили, полученные по модели RCM на широте 30° CGМLat и (в) суточный ход скорости дрейфа плазмы по измерениям радаров Аресибо и Джикамарка 19–20/10/1998 / измерений, учитывая факт неполного совпадения широтных кругов, по которым проводились расчеты Е и Е, с широтами измерений (модельные профили получены для более высоких широт из-за ограничения приближения к экватору).

В условиях солнцестояния как структура эквипотенциалей так и значения Ф в зимнем и в летнем полушариях существенно отличаются., а среднеширотное электрическое поле контролируется высокоширотными источниками обоих полушарий.

На Рис. 3.6а представлены MLT-профили Е и Е в северном полушарии для условий июньского и декабрьского солнцестояния и равноденствия при ММП Bz=-5 нТл, By=0 на коширотах =20° и =50°, т.е. в вблизи границы полярной шапки и в субавроральнойсреднеширотной области. Можно видеть, что обе компоненты проникают из полярных областей (где на кошироте =20° напряженность поля достигает 20-30 мВ/м) в область замкнутых геомагнитных силовых линий. При этом происходит затухание поля так, что на =50° напряженность поля становится примерно в 10 раз меньше. Можно видеть, что в высоких широтах Е почти в два раза превышает Е, тогда как в средних широтах обе компоненты имеют примерно одинаковую амплитуду. В сезон равноденствия пиковые значения среднеширотного поля на ночной стороне несколько больше (примерно на 10%), чем в солнцестояние. Такое соотношение качественно согласуется с результатами, полученными в работах [Wand and Evans, 1981; Peymirat and Fontaine, 1994; Hurtaud et al., 2007]. На Рис. 3.6б представлены MLT-профили Е и Е в северном полушарии для условий равноденствия и различных величинах южной компоненты ММП и уровнях геомагнитной активности. Можно видеть проникновение конвективных электрических полей на средние широты даже при магнитоспокойных условиях (около 0.1 мВ/м при Кр=1). С ростом магнитной активности размеры вихрей конвекции расширяются, и интенсивность среднеширотного электрического поля увеличивается. В возмущенные периоды картина конвекции в средних широтах приобретает черты, характерные для структуры электрических полей на высоких широтах, что свидетельствует о достаточно эффективном проникновении поля в направлении к экватору. Количественное соотношение изменения амплитуды Е для трех представленных уровней ММП составляет 0.6 : 2.9 : 4.2 мВ/м, а амплитуды Е – 0.5 : 2.0 : 3.7 мВ/м.

3.3.2 Особенности проникновение электрического поля на средние широты при ненулевом Ву ММП в условиях солнцестояния обусловленная сезонными различиями, усложняется, если начинает действовать

MLT MLT

Рис. 3.6 (а) Е и Е компоненты электрического поля в северном полушарии в июньское, декабрьское солнцестояние и в равноденствие на коширотах =20° и =50° при ММП Bz=нТл, By=0. (б) Компоненты поля в северном полушарии в равноденствие на кошироте =50° при ММП Bz=0, -5 и -8 нТл, By=0.

азимутальная компонента ММП. При ненулевом значении By двухвихревая картина конвекции модифицируется таким образом, что в приполюсной области начинает доминировать, в зависимости от знака Ву, утренний или вечерний вихрь, который может захватывать всю полярную шапку. В южном полушарии картина отображается квазизеркально, так что в противоположных полярных шапках имеется противоположно направленная зональная составляющая скорости дрейфа плазмы, которой соответствует направленная к полюсу или к экватору меридиональная компонента электрического поля Е. Как показано в предыдущем разделе, в условиях солнцестояния электрическое поле в области замкнутых силовых линий определяется в большей степени вкладом источника, находящегося в летней шапке. Если в летней шапке доминирует вокруг-полюсный вихрь, обусловленный By ММП, то в результате в среднеширотной области может возникнуть ситуация, когда в обоих полушариях доминирует меридиональная компонента Е определенного знака. Это проиллюстрировано на Рис. 3.7, на котором даны MLT-профили Е и Е на широте 45° CGLat, полученные на основе картин конвекции, представленных на Рис. 2.9 для условий BZ>0 и вариантов By0 в солнцестояние (декабрь). Можно видеть, что зональная компонента электрического поля Е практически одинакова для обоих знаков BY, тогда как меридиональная компонента Е имеет преобладающее направление, контролируемое знаком By. При By>0 в средних широтах во все часы местного времени Е направлено в северном полушарии к экватору, а в южном – от экватора. При By0 во всей области, простирающейся от северного полюса через экватор почти до границы южной полярной шапки, зональная составляющая скорости дрейфа направлена преимущественно к востоку, а при By>| Bz |.

3.3.3 Обсуждение результатов Токи и магнитные вариации на широтах ниже авроральной зоны сравнительно малы, и эмпирические модели конвекции, основанные на измерениях вариаций, обусловленных главным образом токами в более высоких широтах, малоприменимы в этой области. В то же время, знание распределения электрического поля, например, в субавроральных широтах весьма важно для изучения процессов вблизи границы плазмопаузы и др. В ряде ранних, но подробных и актуальных до сих пор работ опубликованы результаты экспериментальных исследований проблемы проникновения электрических полей конвекции на средние широты по данным измерений среднеширотными радарами некогерентного рассеяния [Wand, 1981; Wand and Evans, 1981;

Blank, 1983] и измерений дрейфа неоднородностей плазмы в F-области радифизическими методами [Гальперин и др., 1990]. Полученные широтные профили подтвердили гипотезу о том, что возмущения среднеширотных электрических полей в основном происходят изза прямого проникновения полей магнитосферной конвекции к экватору через замыкание токов в ионосфере. Тенденции изменения модельных MLT профилей электрическог поля, представленные в данном разделе, в целом соответствуют измерениям на широте радара Милстоун Хилл (L=3.2), где в магнитовозмущенные дни в послеполуденное время наблюдался рост как северной, так и восточной компоненты электрического поля.

Зональная компонента меняла знак вблизи полуночи и была направлена на запад до утренних часов, а меридиональная компонента оставалась северной в большую часть ночи [Wand and Evans, 1981; Гальперин и др., 1990]. Похожий результат был получен при одновременных измерениях в Чатанике (L=5.6) и Милстоун Хилл [Carpenter and Kirchhoff, 1975]. Данные, полученные двумя радарами, достаточно хорошо коррелируют друг с другом. Интенсивность электрического поля на широте Милстоун в 3-10 раз меньше, чем в авроральной зоне. Усиление западного дрейфа наблюдалось в 03-02 MLT, затем скорость уменьшалась и изменяла направление на восточное. Был сделан вывод, что электрическое поле конвекции распространялось до L=3.2. Одновременные измерения в Малверн (L=2.6) и Сан-Сантин (L=1.8) показали, что в возмущенные дни электрическое поле конвекции проникает до L=1.8 с ослаблением примерно в 2 раза [Blanc, 1983].

конвекции, проникающих на средние широты, и измерений скорости дрейфа ионосферной плазмы среднеширотными радарами показывает качественное совпадение результатов, хотя преобладание зональной компоненты над меридиональной в модели выражено слабее. Это может быть связано с особенностями постановки задачи (задание достаточно произвольного положения границы между открытыми и замкнутыми силовыми линиями, модельные входные параметры и др.), а также неучет динамо-действия нейтрального ветра. В данных измерений также имеется разброс, а компоненты скорости плазмы, полученные разными установками в разное время, показывают неодинаковый суточный ход.

В возбуждении электрических полей играет роль и динамо генерация электрических полей термосферными нейтральными ветрами, создаваемыми при джоулевом нагреве в периоды возмущений, и при нагреве солнечным излучением.

Электрическое поле от этого высокоширотного источника направлено днем на запад, а ночью на восток, с максимумом амплитуды в вечернем секторе [Blanc and Richmond, 1980;

Fejer and Emmert, 2003; Fejer et al., 2011]. Наиболее глобальное распределение ветров описывается семейством моделей горизонтального ветра (Horizontal Wind Model – HWM).

Первая версия модели HWM87 [Hedin et al., 1988] описывала ветры выше 220 км без высотной зависимости. Нижняя граница следующей версии, HWM90 [Hedin et al., 1991], находилась на 100 км, и эта модель описывала ветры на различных высотах. Последняя версия модели, HWM07 [Drob et al., 2008], включает в себя новые данные, а ее нижняя граница находится у поверхности Земли. При этом в модели существуют трудности с сопряжением высокоширотной и средне-низкоширотной термосферной циркуляции, а также HWM не параметризована по ММП [Drob et al. 2008]. Сведения о распределении нейтрального ветра можно получить также из моделей, описанных в работах [Wang et al., 1997; Emmert et al., 2002] и др. В модели конвекции учет вклада электрических полей ионосферного динамо можно провести, включив в левую часть уравнений (2.2) – (2.4) член VnB, где Vn – скорость нейтрального ветра. Однако на современном этапе включение блока ионосферного динамо, основанного на существующих моделях термосферной циркуляции, в расчеты по модели конвекции LC06 оказалось трудновыполнимой задачей из-за ряда неопределенностей в высотном распределении ветра, сопряжения высоко- и низкоширотных областей и долготных секторов. Оценки показывают, что в геомагнитно спокойных условиях величина электрического поля от ионосферного источника в среднем может составлять в полярной области 5 мВ/м, а в средних широтах - 0.5 мВ/м [Richmond, 1989]. В возмущенные периоды влияние ветра может быть значительно больше, поскольку Vn может достигать величины нескольких сотен м/с. В спокойные периоды при ослабленной конвекции роль ветра может быть наиболее существенной в околополуночные часы в субавроральной зоне в области низкой концентрации ионов (главного ионосферного провала), минимального ионного торможения и значительных градиентов давления [Гальперин и др., 1990].

3.4 Квази-динамическая версия модели конвекции Временной масштаб перестройки глобальной картины конвекции в ионосфере при изменении параметров ММП составляет от 5 до 30 минут [Lockwood et al., 1989; Zang et al., 2007; Lukianova and Kozlovsky, 2011]. В среднем, скорость течения плазмы в Fобласти составляет около 100-300 м/с, а во время магнитных возмущений она может достигать 1000 м/с. Стационарные модели конвекции позволяют получить мгновенные картины распределения эквипотенциалей для заданных условий ММП. Для относительно медленно изменяющегося во времени ММП можно использовать квази-динамическое приближение и рассчитать траекторию движения любой выбранной точки за определенный промежуток времени. При этом предполагается, что на каждом, достаточно малом, временном шаге перемещение точки вдоль координат и определяется неизменяющимся во времени электрическим полем, рассчитанным для заданного набора входных параметров (BZ и By ММП, Кр и др.).

3.4.1 Модификация модели LC06 для расчета траекторий конвекции При решения задачи в квази-динамическом приближении ММП задается в виде кусочно-непрерывной функции на интервале времени t с шагом t. Для выбранных точек (порций ионосферной плазмы) задаются стартовые координаты 0 и 0. На каждом временном шаге рассчитывается распределение электрического потенциала, а также долготная и широтная компоненты электрического поля Е и Е. Изменение положения дрейфующей со скоростью EB точки по координате (т.е. /t) пропорционально E, а по координате и ~ E. На первом шаге точка переместится в положение 1 = 0 + 1 и = 0 + 1. На следующем шаге для расчета потенциала используются следующие значения ММП, и под действием изменившегося электрического поля точка сместится в положение 2 = 1 + 2 и 2 = 1 + 2. Была разработана расчетная схема, реализующая модель нестационарной конвекции и позволяющая получить траекторию движения заданных точек при медленно меняющемся ММП. Данная опция была введена в систему программ LC06. Результаты расчетов представлены ниже.

3.4.2 Расчет траекторий конвекции под действием меняющегося во времени ММП На Рис. 3.8 приведены результаты тестовых расчетов траекторий точек, конвектирующих в течение трех часов (интервал времени между t0 и tN) под действием электрических полей, которые контролируются изменяющимся во времени ММП.

ММП Bz (нТл) ММП By (нТл) Рис. 3.8 Вверху: изменение Bz и By ММП Bz=0, By=±5 нТл (а) и Bz=±5, By=0 нТл (б).

Интервал постоянного ММП t=15 мин. Внизу: траектории конвекции для 6 точек, рассчитанные для соответствующих условий. Начальное и конечное положение точек обозначено соответственно красными и кружками и крестиками, положение точек на каждом временном шаге обозначено черным квадратиком Рассмотрены два варианта: а) By=0, а BZ каждые 15 минут последовательно принимает значения 0 или -5 нTл; б) BZ=0, а азимутальная компонента By принимает значения -5 или +5 нTл (Рис. 3.8, верхние графики). В данном примере система ПТ, возбуждающих конвекцию, задана в виде упрощенной схемы и состоит из токовых слоев зон 1 и 2, которые аппроксимируются синусоидальной функцией на интервале 0-24 MLT и обеспечивают симметричное распределение электрического поля в направлении утровечер; интенсивность ПТ в зоне 1 в два раза больше, чем в зоне 2. Заданы также токи зоны 0, связанные с By ММП. Эти токи сосредоточены на дневной стороне на кошироте =10° в секторе 06-18 MLT. Они задаются также в виде синусоидальной функции и изменяются по направлению и амплитуде в соответствии с изменением знака By: в северном полушарии при By0) ток зоны 0 втекает в ионосферу (вытекает из нее) в пред (после) полуденные часы. Интенсивность ПТ обеих зон 1 и 2 при ММП BZ=-5 нТл и BZ= различается в 3 раза. Ток в зоне 0 равен току в зоне 2. Проводимость ионосферы считалась постоянной. Поле коротации не учитывалось.

Для расчета траекторий были выбраны шесть точек, расположенных на ночной стороне симметрично относительно полуночного меридиана на коширотах =10, 12 и 15°.

Для того, чтобы проследить прохождение траекторий через полярную шапку, расчет проводился по времени назад от tN к t0, т.е. t=-15 мин. Интервал (tN - t0) содержит расчетных шагов, каждый из которых отмечена черным кружком на верхних (изменение ММП BZ и By) и нижних (траектории движения) графиках Рис. 3.7. Точки начала и конца расчета обозначены соответственно красными кружками и крестиками. В левой и правой колонках представлены соответственно варианты (а) и (б). Расчет производился на пространственной сетке с шагом по кошироте и долготе =0.5° =(360/256)° для того, чтобы обеспечить достаточную гладкость траектории при выбранном временном шаге t=15 мин. Тестовые расчеты показали, что за данное время точка проходит расстояние не менее 1°, и данное пространственное разрешение является достаточным.

На Рис. 3.8а можно видеть, что при флуктуациях BZ ММП между +5 и -5 нТл и отсутствии влияния By компоненты траекории движения точки соответствуют симметричной относительно меридиана полдень-полночь двухвихревой системе конвекции. Скорость течения плазмы в трансполярном течении составляет ~500 (200) м/с при BZ5 мин. В квази-динамическом приближении можно проводить расчет изменяющихся во времени картин конвекции. В предположении, что в течение выбранного временного шага каждая точка (порция плазмы) дрейфует под действием рассчитанного для этого шага электрического поля, и переходя затем к следующему временному шагу, можно получить траекторию движения любой точки. Эта методика была применена к расчету траектории полярного пэтча, вдоль которой он мог дрейфовать под действием медленно меняющегося ММП до своего обнаружения спутником в послеполуночном секторе. Трассировка с помощью модели LC06 показала, что в момент смены знака By ММП пэтч предположительно находился в области дневного каспа, где происходила самая активная перестройка конвекции. Согласно теории [Rodger, 1994] здесь, вблизи терминатора пэтч мог образоваться вследствие отсекания части высокоионизованной плазмы при резком изменении величины и направления электрического поля. От места зарождения пэтч дрейфует в антисолнечном направлении вдоль полярной кромки утреннего вихря с дневной на ночную сторону, затем растягивается вдоль аврорального овала и постепенно исчезает [Sojka et al., 1993; Сrowley et al., 2000]. Модельная траектория дрейфа за время, предшествующее нахождению трассируемой точки в области каспа, проходит по внешней сторон е вечернего вихря конвекции в неосвещенной зоне, где вероятность резких изменений режима ионизации, способствующих образованию неоднородностей, мала.

Отметим, что в литературе был описан единственный пример трассировки пэтча с помощью последовательного построения картин конвекции по процедуре AMIE [Сrowley et al., 2000]. С целью валидации и сравнения результатов расчет траектории этого пэтча был повторен по модели LC06, и было получено удовлетворительное согласие результатов как по форме траектории, так и по времени дрейфа.

3.5 Основные выводы главы В главе 3 приведены результаты применения модели LC06 для решения нескольких задач, связанных с описанием пространственных и временных вариаций электрический полей. Задачи были выбраны таким образом, чтобы задействовать некоторые возможности модели, выделяющие ее на фоне других существующих моделей конвекции: (*) независимое задание в качестве входных параметров карт ПТ и проводимости и (**) учет электродинамической сопряженности полушарий, Также обоснована и введена дополнительная параметризация модели ПТ, которая позволила более корректно рассчитывать картины конвекции для заданных моментов времени внутри суток. Разработана квазидинамическая модификация модели конвекции.

Исследовано влияние неоднородности распределения проводимости, обусловленное сезонным и суточным изменением солнечного зенитного угла, на электрические поля и токи в сопряженных полушариях. Рассчитаны системы конвекции, развивающиеся в северной и южной полярных шапках в моменты мирового времени (UT) при максимальной межполушарной асимметрии, и выделены особенности конфигурации эквипотенциалей, связанные с UT, сезоном, ориентацией ММП и с совокупностью этих факторов. Получены количественные оценки для суточных вариаций разности потенциалов поперек полярной шапки (Ф) в двух полушариях в различные сезоны и при различной ориентации ММП. В предположении, что магнитосфера является источником тока, для условий зимы, лета и равноденствия и четырех основных ориентаций ММП (BZ>0, BZ0, By0 (By 0), развивается так называемая NBZ система, токи которой расположены выше 80° Мlat и локализованы на дневной стороне. В токовой системе, контролируемой By компонентой ММП, втекающий или вытекающий ток распололагается в области дневного каспа.

Направление, интенсивность и локализация токов определяются знаком и величиной By компоненты. Так, при By > 0 в северной (южной) полярной шапке усиливается вытекающий (втекающий) ПТ. При By < 0 направление токов меняется на обратное. В ряде работ предлагались различные схемы конфигурации ПТ, контролируемых By [Erlandson, 1988; Saunders, 1992; Taguchi et al., 1993; Troshichev et al., 1997; Ohtani 1995a,b, 2000]. Эти схемы дают, тем не менее, очень схожее распределение магнитного поля, измеряемого над ионосферой [Lukianova, 1997].

Конфигурацию конвекции плазмы в ионосфере также можно подразделить на подсистемы, которые контролируются Bz и By компонентами ММП. Так, при Bz < 0 на утренней и вечерней сторонах развиваются два мощных вихря, через полярную шапку плазма движется в антисолнечном направлении. При повороте Bz к северу они замещаются более слабыми, сдвинутыми на дневную сторону вихрями противоположной направленности. Действие By компоненты выражается в том, что северном полушарии утренний (вечерний) вихрь расширяется на после-(пред-)полуденные часы, если By < 0 (By > 0).

4.2.2. Методика выделения отдельных элементов систем ПТ и конвекции Для выделения структур, которые ассоциируются именно с действием By ММП в разные сезоны использовались статистические карты ПТ, описанные в главе 2. В каждой противоположных знаках By, при этом общая интенсивность ММП, величина и знак Bz компоненты оставались постоянными. Такие же разности были получены для распределения электрического потенциала, рассчитанного с помощью модели конвекции LC06. Процедура вычитания позволяет в значительной степени скомпенсировать влияние Bz компоненты и квазивязкого взаимодействия, оставив только “асимметричные” структуры, контролируемые By. Неточности, особенно на краях полярной шапки, могут возникнуть из-за того, что шапка в целом сдвигается на утреннюю или вечернюю сторону, следуя знаку By [Trondsen et al., 1999]. Однако данные спутника IMAGE показывают, что в среднем это смещение не превышает 1° по широте [Lukianova and Kozlovsky, 2012].

Анализ карт ПТ и конвекции проводился для следующих условий: интенсивность ММП BT = 5 нТл (Bx компонента не учитывалась), скорость солнечного ветра V км/с. Эти значения BT и V наиболее часто используются при представлении результатов моделирования, например, [Рарitashvili and Rich, 2002; Weimer, 2005]. Рассмотрены варианты южной и северной ориентации ММП. Соответствующие комбинации Bz и By компонент приведены в Таблице 4.1. Следует подчеркнуть, что поскольку вклад Bz и By в BT предполагается приблизительно одинаковым, а BT зафиксировано на уровне 5 нТл, то для сравнения эффектов, обусловленных противоположными знаками By компоненты, можно использовать следующие сочетания интенсивностей Bz и By: (1) Bz = +3.5 нТл, By = +3.5 нТл; (2) Bz = –3.5 нТл, By = ±3.5 нТл; (3) Bz = 0 нТл, By = ±5 нТл. Ниже приведены результаты для вариантов (1) и (2) для равноденствия, зимы и лета в двух полушариях.

Диаграммы для варианта (3) не показаны.

Таблица 4.1. Соотношения между Bz и By компонентами ММП (в нТл), для которых рассчитывались разностные диаграммы, представленные на Рис. 4.2 и 4.3.

4.2.2.1. Разностные диаграммы для продольных токов На Рис. 4.2 приведены карты для равноденствия, зимы и лета в северном и южном полушариях для положительного (Рис. 4.2а) и отрицательного (Рис. 4.2б) знака Bz, что позволяет сравнить проявления By эффекта в разные сезоны и при различной общей ориентации ММП. На рисунках верхние карты относятся к северному, а нижние – к южному полушарию. На каждой разностной диаграмме в приполюсной области вблизи полуденного меридиана явно выделяются структуры, контролируемые By. Действительно, при вычитании распределения ПТ, характерного для одного знака By, из распределения для противоположного знака при прочих равных условиях, токи, обусловленные Рис. 4.2 (а) Разностные диаграммы “By > 0 минус By < 0” для ПТ в северном (верхний ряд) и южном (нижний ряд) полушариях для условий равноденствия, летнего и зимнего солнцестояния при Bz > 0. Величина максимальной плотности втекающего и вытекающего тока указана в нижнем правом углу каждой карты. Шаг между изолиниями равен 0. µА/м2; втекающий ток – сплошные линии, а вытекающий – пунктирныt линии; внешний широтный круг находится на 50° CGMLat; местный геомагнитный полдень – вверху. (б) То же, что и Рис. 4.2а, но при Bz < 0.

действием Bz ММП, квазивязким взаимодействием, а также действием By компоненты в той части, где она вызывает трансполярное течение плазмы в антисолнечном направлении (DY0 на Рис. 4.1), компенсируются, а “асимметричные” токи, обусловленные межполушарной разностью потенциалов из-за By компоненты, суммируются.

Из Рис. 4.2а можно видеть, что при вычитании карты ПТ для By < 0 из карты для By > 0 при Bz > 0 в равноденствие и в летнем полушарии разностные диаграммы выявляют ток кругового сечения, локализованный вблизи полюса на полуденном меридиане. В северной шапке ток – вытекающий, а в южной – втекающий. Второй, более слабый, ток подковообразной формы локализован на дневной стороне на более низких широтах.

Полученная конфигурация достаточно симметрична относительно меридиана полдень– полночь. Летом плотность тока примерно в три раза больше, чем в равноденствие. В зимней шапке на полуденном меридиане также можно идентифицировать приполюсный ток. Низкоширотный ток противоположного направления растянут и смещен на утреннюю сторону. На Рис. 4.2б представлены аналогичные разностные диаграммы, но при Bz < 0. Можно видеть, что летом и в равноденствие приполюсные токи несколько растягиваются вдоль широты, низкоширотные подковообразные токи тоже растягиваются, становясь похожими на кольца. В зимнем полушарии четкие структуры трудно выделить, но видно, что наиболее интенсивный ток находится на утренней стороне.

4.2.2.2. Разностные диаграммы для потенциала Конфигурация эквипотенциалей, вдоль которых происходит дрейф плазмы, тесно связана с распределением ПТ. При расчете картин конвекции по модели LC06 в качестве источника потенциала задавалось распределение ПТ для вариантов Bz = ±3.5 нТл, By = ±3.5 нТл. При расчете потенциала задавалось также распределение интегральной проводимости ионосферы аналогично описанному в Главе 2. При расчете проводимости выбирались следующие значения параметров: поток солнечного радиоизлучения F10.7 = 150, индекс геомагнитной активности Kp = 2 для Bz > 0 и Kp = 3 для Bz < 0. Проводимость усреднялась за 2-месячный интервал, центрированный на день равноденствия, летнего и зимнего солнцестояния.

Аналогично Рис. 4.2, но теперь для потенциала, на Рис. 4.3 приведены разностные диаграммы для равноденствия, зимы и лета в северном и южном полушариях для положительного (Рис. 4.3а) и отрицательного (Рис. 4.3б) Bz. При вычитании картины конвекции для By < 0 из картины для By > 0 эффективно компенсируется связанная с пересоединением и квазивязким взаимодействием двухвихревая система конвекции с Рис. 4.3 (а) Разностные диаграммы “By>0 минус By0. Шаг между изолиниями составляет 5 кВ. Положительный потенциал обозначен сплошными, а отрицательный – пунктирными линиями. (б) То же, что и рис. 4.3а, но при Bz0, и в 13:30 UT при By 0 минус By < 0». На разностной диаграмме на Рис. 4.4в можно видеть, в предполуденном секторе выявляется круговая ячейка с фокусом, находящемся приблизительно на 82° CGMLat;

потенциал в фокусе равен 45 кВ. Второй, более слабый вихрь находится в предполуночном секторе. Эта структура весьма схожа с той, которая представлена на Рис.

4.3 для условий равноденствия. Таким образом, одни и те же элементы обнаруживаются в картинах конвекции, полученных с помощью двух независимых методов.

Рис. 4.4 (а) Bz и By ММП 13/10/2000; (б) картины конвекции по данным SuperDARN в 18:30 и 13:30 UT; (в) разность картин по типу “By>0 минус By 0 к условиям By < 0. Например, при BT = 5 нТл и ненулевом Bz, согласно Таблице 4.1, By = 7 нТл. Если Bz = 0, то By = 10 нТл.

Значения K, полученные по диаграммам, представленным на Рис. 4.3, изменяются от 4.3 до 7.1. Если подсчитать значения K отдельно для Bz > 0 и Bz < 0 и упорядочить их по сезонам, то можно обнаружить тренды, обусловленные совместными действием факторов, связанных с распределением ионосферной проводимости и топологией матнитосферы. Для увеличения статистики, параметр K был рассчитан не только для условий, перечисленных в Таблице 4.1, а и для значений BT = 1, 2, 3 и 4 нТл, считая, что вклад Bz и By в величину BT одинаков. Результаты для равноденствия, летнего и зимнего сезонов в обоих полушариях представлены на Рис. 4.5а. Видно, что по мере того, как ММП поворачивается от южного направления к северному, в летний сезон K слегка увеличивается, а в равноденствие и зимой падает. В результате, при Bz > 0 и BT = 5 нТл среднее летнее значение K превышает зимнее значение приблизительно в 1.5 раза.

Чтобы проверить полученное значение K и тенденцию его изменения при повороте ММП, этот параметр был оценен по другим моделям, для которых есть опубликованные картины конвекции. Были рассмотрены следующие модели: [Heppner and Maynard, 1987; Ruohoniemi and Greenwald, 2005; Рарitashvili and Rich, 2002; Weimer, 2005] для условий равноденствия и BT = 5 нТл. На Рис. 4.5б представлены значения К при Bz < и Bz > 0 для четырех перечисленных выше моделей, а также - для сравнения - К, Рис. 4.5 (а) Ход коэффициента пропорциональности K между величиной By компоненты ММП и потенциалом в центре полярной шапки при повороте ММП с юга (Bz < 0) на север (Bz > 0) для лета, зимы и равноденствия в разных полушариях. (б) Ход параметра K, полученного по разным моделям конвекции в северном полушарии для условий равноденствия, при повороте ММП с юга на север. Цифрами обозначены следующие модели: 1 – LC06; 2 – [Weimer, 2005]; 3 –[Papitasvili and Rich, 2002]; 4 – [Ruohoniemi and Greenwald, 2005]; 5 – [Hepppner and Maynard, 1987] рассчитанное по модели LC06. Все модели, кроме более старой модели [Heppner and Maynard, 1987] предсказывают тенденцию к уменьшению К при переходе от Bz < 0 к Bz > 0, хотя тренд гораздо более слабый, чем по “1”. Среднее значение K для моделей [Рарitashvili and Rich, 2002] и [Ruohoniemi and Greenwald, 2005] равно приблизительно 3.5, а для моделей LC06, [Weimer, 2005] и [Heppner and Maynard, 1987] составляет около 5.5.

4.2.4. Обсуждение и интерпретация результатов Еще на начальном этапе изучения структуры конвекции было замечено, что при By > 0 (By < 0) в северном полушарии течение усиливается в утреннем (вечернем) секторе [Heppner, 1973]. В дальнейшем при более детальных исследованиях были обнаружены и более сложные связи между ориентацией ММП/сезоном года и распределением крупномасштабных электрических полей и токов. Оказалось, что в результате комбинации различных факторов распределения в противоположных полушариях не является точной зеркально подобной картиной при заданных величине и знаке By компоненты. Авторы [Ruohoniemi and Greenwald, 2005], проанализировав несколько лет измерений с помощью системы радаров SuperDARN в северном полушарии, пришли к выводу, что конфигурация систем конвекции зависит от комбинации знака By и сезона.

Так, при комбинации By>0/лето и By 0 минус By < 0”, т.е. тех, из которых удалена симметричная часть, связанная с двухвихревой конвекцией, обнаруживаются следующие элементарные структуры.

Продольные токи. Для условий лета и равноденствия в обоих полушариях один ПТ почти круговой формы сосредоточен у полюса, а другой, противоположного знака и подковообразно вытянутый вдоль широты, расположен на дневной стороне на более низких широтах. При Bz > 0 токи ограничены в околополуденном секторе, а при Bz < они растягиваются на утреннюю и вечернюю стороны. В зимних условиях можно выделить круговой приполюсный ток, при этом на утренней стороне остается интенсивный ток низкоширотной обратной ветви. Такая конфигурация характерна как для Bz > 0, так и для Bz < 0 и может быть следствием смещения полярной шапки как целого на утреннюю или вечернюю сторону при смене знака By, а также других факторов, рассматриваемых ниже.

Системы конвекции. Летом и в равноденствие вокруг полюса развивается интенсивный вихрь, контролируемый By ММП. В северной и южной шапках плазма вращается в противоположных направлениях, а значение потенциала в фокусах вихрей в соответствующий сезон приблизительно одинаково. Этот результат хорошо согласуется с конфигурацией, полученной в работе [Foеrster et al., 2009]. Зимой же в разностных диаграммах появляются два вихря сравнимой интенсивности. Их фокусы приходятся на послеполуденные и послеполуночные часы местного времени. Именно в зимней шапке геометрия изолиний существенно изменяется при смене знака By. То есть в сезоны солнцестояния контролируемая By компонентой структура эквипотенциалей существенно отличается в противоположных полушариях.

На Рис. 4.6а представлена качественная модель ПТ, зависящих от By ММП, в одном (в данном случае северном) полушарии. Идеализированная конфигурация ПТ “By>0 минус By 0 на графике (б). При повороте Bz к югу площадь шапки увеличивается, и токи смещаются на низкие широты и растягиваются вдоль параллелей (в). В равноденствие, в условиях наибольшей межполушарной симметрии, а также летом, статистика над-ионосферных измерений ПТ демонстрирует именно такую эволюцию формы токов: от круговой формы (см. Рис. 4.2а) к вытянутой (см.

Рис. 4.2б). Зимой, при низкой проводимости, путь замыкания токов через ионосферу становится сложным, и перетекающие межполушарные ПТ распределяются вдоль экваториальной границы шапки неравномерно. Максимумы плотности ПТ для трех сезонов соотносятся приблизительно как 10 : 3.5 : 1.

Контролируемые By компонентой асимметричные ПТ, возникающие из-за разности потенциалов между полярными шапками, могут перетекать между полушариями [Kozlovsky et al., 2003]. На Рис. 4.6б в верхнем ряду схематично показана система токов при By > 0 (а) и By < 0 (б). Так, при By > 0 ток втекает вдоль открытых силовых линий Рис. 4.6 (а) Эволюция идеализированного (а) распределения продольных токов при повороте ММП от северного направления (б) к югу и увеличении ионосферной проводимости (в). Темным и светлым серым тоном обозначены ПТ разного направления.

(б) Схема течения продольного тока, генерируемого By ММП положительного (а) и отрицательного (б) знака, также соответствующие конвективные вихри в северном полушарии (в, г) геомагнитного поля в южную шапку, затем протекает через ионосферу (педерсеновский ток) до начала области замкнутых силовых линий, далее перетекает в северное полушарие, затем через ионосферу в северную полярную шапку и, наконец, опять уходит в солнечный ветер. При By < 0 токи имеют обратное направление. На Рис. 4.6б в нижнем ряду ((в) и (г)) представлены конвективные вихри, которые могут возбуждаться ПТ (а) и (б).

Разностные диаграммы, полученные для систем конвекции, содержат околополюсный вихрь с течением по часовой стрелке, который складывается из вихря “By > 0 ” и вихря “By < 0 ”. Поскольку, как уже отмечалось, статистические карты ПТ не показывают существенного смещения по линии утро-вечер при смене знака By, то и конвективные вихри имеют кругообразную форму с четко выраженным фокусом, лишь слегка смещенным на утреннюю сторону от полуденного меридиана. Такая структура характерна для лета и равноденствия, тогда как для зимы образуются два вихря противоположного течения с фокусами, находящимися по обе стороны полюса на меридиане 13-02 MLT. Ячейка в ранние утренние часы может являться результатом неполной компенсации изолиний противоположного знака на краю шапки, что может быть вызвано по крайней мере тремя причинами: интенсивность утреннего вихря при By > 0 больше, чем вечернего при By < 0; несимметричное смещение шапки под действием разных знаков By, а также сосредоточение межполушарного ПТ в зоне повышенной проводимости. Межполушарный ПТ может замыкаться и через ночную часть магнитосферы. Так, в работе [Pudovkin and Zaitseva, 1993] показано, что токовая система, ответственная за появление By компоненты в плазменном слое, есть часть единой DPY системы. В работе [Petrukovich, 2009] при оценке интенсивности поля в плазменном слое обнаружено, что наряду с типичными значениями By,T/By,W = 0.4 существует некоторое количество точек, когда |By, T| |By,W| (T и W обозначают B, соответственно, в хвосте и солнечном ветре).

Разностные диаграммы позволяют оценить потенциал в центральной части полярной шапки Up, связанный с By ММП, и его зависимость от ряда факторов, а именно, сезона, полушария, интенсивности ММП и направления Bz компоненты. В среднем, изменение интенсивности By на 1 нТл изменяет потенциал в центре шапки на 6 кВ.

Однако в обоих полушариях в равноденствие и зимой с усилением ММП и его поворотом к северу K несколько уменьшается, тогда как летом K имеет тенденцию к росту.

Увеличение K при переходе от Bz > 0 к Bz < 0 можно объяснить тем, магнитосфера становится более открытой, что обеспечивает By компоненте более эффективную генерацию напряжения между противоположными полушариями. При смене полярности ММП с южной на северную в летних условиях площадь конвективных вихрей почти не меняется, полный ток в приполюсной ветви ПТ увеличивается за счет роста плотности. В этом случае определяющую роль играет проводимость в летней шапке, которая поддерживает высокую плотность ПТ [Wang et al., 2005] при уменьшении площади области открытых силовых линий.

4.3. Эффекты сопряженности зимнего и летнего полушарий в продольных токах и ионосферных электрических полях В предыдущем разделе 4.2 описано, каким образом, применив метод декомпозиции полных картин ПТ и конвекции для противоположных знаков By ММП при сохранении других контролирующих параметров неизменными, мы выделили элементы в полярной шапке (т.е. в области открытых силовых линий геомагнитного поля), которые обусловлены межполушарной разностью потенциалов, вносимой By ММП. Полученные структуры ПТ оказались практически антисимметричны в противоположных полушариях так, что при фиксированном знаке By ММП соответствующий ПТ втекает в одной полярной шапке и вытекает из другой, а вдоль замкнутых силовых линий ток частично перетекает между полушариями. Для условий лета и равноденствия в обоих полушариях область основного втекающего/вытекающего ПТ имеет круговую форму, и ток сосредоточен у полюса вблизи полуденного меридиана. Соответствующие системы конвекции имеют вид вихря, закручивающегося вокруг полюса с некоторым смещением в направлении к Солнцу. В зимних же условиях какой-либо четкой структуры ПТ получить не удалось, а рассчитанная картина конвекции фактически состояла не из одного, а из двух вихрей. Так как при использованном подходе не учитывалось возможное смещение полярной шапки вдоль меридиана утро-вечер при смене знака By, на краях полярной шапки могла происходить неполная взаимная компенсация токов, не связанных с By. С другой стороны, качественное отличие зимней картины может быть обусловлено другими физическими причинами.

Сезонные различия отмечаются и в отклике внутренней магнитосферы на изменение знака Bу ММП. Так, в работах [Petrukovich, 2009, 2011] показано, что величина By в плазменном слое (ByТ) в ряде случаев может быть равным или даже превышать значение By ММП. При этом наклон земного диполя и формирование ByТ связаны между собой так, что летний (зимний) для северного полушария сезон предпочтителен для появления в плазменном слое положительных (отрицательных) значений ByТ.

Несимметрия в межполушарном распределении электрических полей, токов и проводимости является источником возникновения в области замкнутых геомагнитных линий токов перетекания из одного полушария в другое (межполушарных продольных токов – МПТ), и при определенных условиях эти токи могут создавать дополнительное азимутальное магнитное поле в хвосте магнитосферы. Таким образом, различия в распределении электродинамических параметров в противоположных полушариях и характеристики МПТ взаимосвязаны. Данный раздел посвящен зимне-летней асимметрии и оценке величины МПТ.

4.3.1. Используемые данные, модели и методы Как и ранее, использовались статистические карты ПТ, построенные по данным спутников Magsat, Oersted и Champ. Девять основных комбинаций соотношений между Z и Y компонентами ММП для ПТ приведены в Таблице 2.1 и обозначены цифрами от 0 до 8. Распределение электрического потенциала рассчитывалось с помощью модели LC для величина полного вектора ММП BT = = 5 нТл. При расчете проводимости выбирались следующие значения параметров: поток солнечного радиоизлучения F10.7 = 150, индекс геомагнитной активности Kp = 2 для BТ 0 и Kp = 1 для BТ = 0. Проводимость и ПТ усреднялись за 2-месячный интервал, центрированный на день летнего и зимнего солнцестояния. Для определенности обозначения сезонов солнцестояния в двух полушариях в дальнейшем используются названия месяцев июнь и декабрь.

При смене знака By ММП вследствие изменения общей топологии магнитного поля положение границ полярной шапки может несколько смещаться на утреннюю или вечернюю сторону. Кроме того, размер и форма шапки контролируются интенсивностью и направлением вертикальной компоненты ММП. Определение границы областей открытых и замкнутых силовых линий проводилось по модели GEOPACK- [Tsyganenko and Sitnov, 2005] (http://geo.phys.spbu.ru/~tsyganenko/modeling.html).

Как и в предыдущем разделе, для выявления структур, обусловленных действием определенного фактора, применялась методика декомпозиции полных, реально наблюдаемых картин при фиксированности всех других факторов влияния. При этом предполагалось, что полные картины представляют собой линейную суперпозицию распределения при нулевом ММП, когда Bz=By=0 (комбинация 0 в Таблице 2.1) и распределения при ненулевом ММП (комбинации 1-8 Таблице 2.1). Дополнительно при изменении знака By ММП следует контролировать положение границ полярной шапки и осуществлять декомпозицию, соблюдая по возможности точное наложение шапок при изменении параметров ММП.

4.3.2. Особенности распределения ПТ в сезоны лето/зима На Рис. 4.7а приведены карты ПТ в северном (верхний ряд) и южном (нижний ряд) полушариях для условий июньского солнцестояния при By0 с юга на север, расположены у полюса на полуденном меридиане и различаются лишь интенсивностью. Структурные различия наблюдаются в низкоширотной ветви ПТ, а именно, летом токи перетекания сосредоточены на дневной стороне (тип «D»), а зимой – на ночной. Этот тип конфигурации изолий ПТ обозначен буквой «N».

Рис. 4.7 (а) Распределение ПТ в северном (верхний ряд) и южном (нижний ряд) полушариях для условий июньского солнцестояния при By0. Буквы «D» и «N» обозначают тип ПТ (см. текст).

Pages: |

| 2 |

Главная >> Диссертации - все темы

[ СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА .pdf ]

Похожие работы:

«ДВОРЯНЧИКОВ Николай Викторович ПОЛОРОЛЕВАЯ ИДЕНТИЧНОСТЬ У ЛИЦ С ДЕВИАНТНЫМ СЕКСУАЛЬНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ 19.00.04 - Медицинская психология диссертация на соискание ученой степени кандидата психологических наук Москва 1998 год. 2 Содержание Введение Глава 1. Современное состояние проблемы. 1.1 Половая идентичность и девиантное сексуальное поведение. 1.2 Полоролевая идентичность и механизмы...»

«СОРОКИН АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ ВЛИЯНИЕ ОМЕГА-3 ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ И АЦЕТИЛСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ВОСПАЛЕНИЯ И АТЕРОГЕНЕЗ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) 14.01.05 – кардиология Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научные...»

«Вакурин Алексей Александрович Хромосомная изменчивость и дифференциация близких таксонов мелких млекопитающих на примере представителей родов Cricetulus, Tscherskia и Ochotona 03.02.04 – зоология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : д.б.н., с.н.с. Картавцева Ирина Васильевна Владивосток –...»

«БОЧКОВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ НАКЛЕПОМ ФУТЕРОВОК ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Специальность 05.05.06 – Горные машины ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор...»

«vy vy из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Даровская^ Надежда Дмитриевна 1. Индивидуальные особенности психической адаптации личности в опасных профессиях 1.1. Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2003 Даровская^ Надежда Дмитриевна Индивидуальные особенности психической адаптации личности в опасных профессиях[Электронный ресурс]: На материале деятельности инкассаторов : Дис. канд. психол. наук : 19.00.03.-М.: РГБ, 2003 (Из фондов Российской Государственной библиотеки)...»

«Черемхина Анастасия Петровна ОЦЕНКА ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГИДРООТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭТАПА ЭКСПЛУАТАЦИИ Специальность 25.00.16 - Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика,...»

«ДЕМЕХИН Филипп Владимирович ФОРМИРОВАНИЕ И РАСПАД РЕЗОНАНСНЫХ СОСТОЯНИЙ АТОМОВ И ПРОСТЫХ МОЛЕКУЛ, ВОЗБУЖДЕННЫХ МЯГКИМ РЕНТГЕНОВСКИМ И УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ 01.04.05 — оптика Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Воронеж – 2007 2. Список сокращений АО атомная орбиталь ВПТВ второй порядок теории возмущений ВУ вековое (секулярное) уравнение ДЛП спектроскопия двойной лазерной плазмы...»

«АШРАФ АХМЕД АЛИ ТРАНСУРЕТРАЛЬНАЯ ЛАЗЕРНАЯ ХИРУРГИЯ ПРИ ДОБР01САЧЕСТВЕННОЙ ГИПЕРПЛАЗИИ ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ (14.00.40 - урология) Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских ваук Научный руководитель : доктор медицинских наук профессор С.Х.Аль-Шукри Санкт-Петербург ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава!. COBPEMEIfflblE МЕТОДЫ...»

«Евтеева Мария Юрьевна МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ГЛАГОЛОВ ШИРОКОЙ СЕМАНТИКИ С ОБЩИМ ЗНАЧЕНИЕМ ДЕЛАТЬ В ЕСТЕСТВЕННОМ ЯЗЫКЕ 10.02.19 – теория языка Диссертация на соискание ученой степени кандидата филологических наук Научный руководитель – доктор филологических наук, профессор Сулейманова О. А....»

«Севостьянов Дмитрий Владимирович ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ХИРУРГИЧЕСКОМУ ЛЕЧЕНИЮ БОЛЬНЫХ МАЛЬФОРМАЦИЕЙ КИАРИ I ТИПА 14.01.18 - нейрохирургия Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель : доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный врач РФ Сакович В.П. Екатеринбург ОГЛАВЛЕНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ...»

«Варепо Лариса Григорьевна МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ОФСЕТНОЙ ПЕЧАТИ С УЧЕТОМ МИКРОГЕОМЕТРИИ ПОВЕРХНОСТИ ЗАПЕЧАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (печатные средства информации) Диссертация на соискание...»

«ДЫМО АЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ УДК 681.5:004.9:65.012 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ С ОТКРЫТЫМ ИСХОДНЫМ КОДОМ 05.13.22 – Управление проектами и программами Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель Шевцов Анатолий Павлович, доктор технических наук, профессор Николаев – СОДЕРЖАНИЕ...»

«МИРОШНИЧЕНКО ИРИНА ЛЕОНИДОВНА ПРИОРИТЕТНО-ЛОГИЧЕСКОЕ СТРУКТУРИРОВАНИЕ УЧЕБНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ 13.00.01. - Общая педагогика, история педагогики и образования ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Научный руководитель : доктор педагогических наук профессор А.С. КАЗАРИНОВ...»

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Марченко, Сергей Валерьевич Повышение качества высшего профессионального образования в юридических вузах с использованием информационных технологий Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2006 Марченко, Сергей Валерьевич Повышение качества высшего профессионального образования в юридических вузах с использованием информационных технологий : [Электронный ресурс] : Дис. . канд. пед. наук : 13.00.08. СПб.: РГБ, 2005 (Из...»

«Максимишин Сергей Валентинович СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОРЫ БОЛЬШОГО МОЗГА ПРИ ОСТРОЙ ИШЕМИИ И ИХ КОРРЕКЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРФТОРАНА (экспериментально-клиническое исследование) 03.00.25 – гистология, цитология, клеточная биология 14.00.37 – анестезиология и реаниматология Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научные...»

«БОНДАРЬ ТАМАРА ГЕННАДЬЕВНА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФОРМ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕГРАЦИОННЫХ ОБНОВЛЕНИЙ В ТУРИСТСКОРЕКРЕАЦИОННОЙ СФЕРЕ Специальность 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством: управление инновациями, рекреация и туризм ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата экономических наук Научный руководитель : доктор...»

«МАРКУС АНТОН АЛЕКСАНДРОВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ТРУБЧАТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ СПЕКАНИЯ Специальность 05.16.02 – Металлургия черных, цветных и редких металлов Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор...»

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Лунин, Николай Николаевич Мошенничество по уголовному законодательству России: уголовноправовая характеристика и квалификация Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2006 Лунин, Николай Николаевич. Мошенничество по уголовному законодательству России: уголовноправовая характеристика и квалификация [Электронный ресурс] : Дис. . канд. юрид. наук : 12.00.08. Орел: РГБ, 2006. (Из фондов Российской...»

«из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Конев, Федор Федорович 1. Федерализм: теоретико-правовые аспекты и опыт России 1.1. Российская государственная Библиотека diss.rsl.ru 2003 Конев, Федор Федорович Федерализм: теоретико-правовые аспекты и опыт России [Электронный ресурс]: Дис.. канд. юрид. наук : 12.00.01.-М.: РГБ, 2003 (Из фондов Российской Государственной Библиотеки) Государство и право. Юридические науки — Государственное (конституционное) право — Российская Федерация —...»

«vy vy из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Быков, Сергей Владимирович 1. Групповые нормы как фактор регуляции трудовой дисциплины в производственных группах 1.1. Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2003 Быков, Сергей Владимирович Групповые нормы как фактор регуляции трудовой дисциплины в производственных группах[Электронный ресурс]: Дис. канд. психол. наук : 19.00.05.-М.: РГБ, 2003 (Из фондов Российской Государственной библиотеки) Социальная психология Полный текст:...»

наверх

<< ГЛАВНАЯ | КОНТАКТЫ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА (Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

«July 6, 2012 ЛУКЬЯНОВА РЕНАТА ЮРЬЕВНА Исследование электродинамических процессов в высокоширотных областях верхней атмосферы Земли ...»

ЛУКЬЯНОВА РЕНАТА ЮРЬЕВНА

ОГЛАВЛЕНИЕ

MLT MLT

MLT MLT

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)