ДОЛГОПЕРИОДНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ СКОРОСТИ

СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА ПО ВЫСОКОШИРОТНЫМ

ГЕОМАГНИТНЫМ ДАННЫМ

Р. Лукьянова*, **, К. Мурсула***, А. Козловский***

* Арктический и антарктический НИИ ** ИКИ РАН

*** Университе*т Оулу, Финляндия

• Сигнал высокоскоростных потоков СВ в вековом ходе геомагнитного поля в высоких широтах

• Высокоскоростные потоки и интенсивность суббуревого электроджета

• Корреляция VСВ и геомагнитных параметров ΔZ в полярной шапке и ΔH в авроральной зоне

• Реконструкция VСВ по данным обс. Годхавн (с 1926) и Соданкюля (с 1914)

• Экстремальные события 2003 и 1952 гг. в контексте солнечного магнитного цикла

Реконструкция VСВ по аа индексу

Lockwood et al., 2009

R=0.85

VСВ

аа

VCB

Реконструкция Измерения Максимумы измеренной VСВ

. 350 400 450 500 550350

400

450

500

550

VC

B р

екон

стр.

VCB

измеренная

1974 1983 1994 2003

THL 88.5o

RES 83.1o DRV -75.1o

CSY -76.3o

2003

2003

Нарушение плавности векового хода вертикальной (Z)

компоненты геомагнитного поля в полярных шапках в 2003 г.

>99.99%< 0.01%

Внешнее поле Главное поле

Quiet

Dist

N

SУсиление Z (и спокойный, и возмущенный уровни) в северном июжном полушариях за счет внешнего поля

Усиление какой М-И токовой системы привело к скачку Z? В полярных широтах вклад в Z компоненту могут вносить

те токи М-И системы, которые текут по (квази)круговой траектории вокруг полюса. Магнитный эффект следующих токов может усиливать Z в полярных

шапках как северного, так и южного полушарий:1) кольцевой ток (RC)2) ионосферный ток вокруг полюса при ММП By< 0 (DPY)3) западный электроджет (WEJ)

Z

Z

H

RC

WEJ

DPY(ММП Ву<0)

-0,5

0,0

0,5

400

500

600

1970 1980 1990 2000 2010

-30

-20

-10

0

IMF

BY

nT

VC

B k

m/c

Dst

nT

2003 2003

<

>

WEJ

DPY

Параметр ΔZ на полярной обс. Годхавн

ΔZ = Zd – ZqZd – ср.годовой возмущенный уровень

(по 5 мСд) Zq – ср.годовой спокойный уровень (по 5 мВд)

• Пики ΔZ на спаде солн. циклов

• Экстремальные события VCB

в 1952 и 2003 гг.

Zq

Zd

Zсреднегод.

Реконструкция VСВ по параметру ΔZ GDH

10 20 30 40 50

400

450

500

550

600

VC

B и

змер

енна

я ,

км/с

Z нТл

R = 0.82

VCB = 336.7 + 4.5 ∙ ΔZ

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010350

400

450

500

550

600

VCB

Lockwood et al., 2009

1952 1973 1983 1994 2003

Реконструкция VСВ по горизонтальной (Н) компоненте авроральной обсерватории Соданкюля с 1914 г.

Вековой ход среднегодовых значений H, Hd, Hq и ΔH = Hd – Hq

H(нТл)

Hd Hq(нТл)

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 20100

20

40

60

SOD

H

, нТ

л

1952

1960

2003

150 200 250

400

450

500

550

600

R = 0.83

VC

B и

змер

енна

я

H , нТл

1960 1970 1980 1990 2000 2010

-30

-20

-10

0

Реконструкция VСВ по параметру ΔН = Hd - Hq в MLT секторе субуревого западного электроджета

Суточный ход ΔH SOD

VCB = 271.5 +1.2 ∙ ΔH

WEJ: UT = 20 – 23 MLT = 22.5 – 01.5

120 140 160 180 200 220 240

400

450

500

550

600

VC

B и

змер

енна

я

H , nT

R = 0.85

VCB = 252 +1.3 ∙ ΔH

Дополнительная коррекция по Dst < -20

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010350

400

450

500

550

600

VCB

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

350

400

450

500

550

600

Сравнение реконструкций по ΔH SOD и ΔZ GDH

Реконструкция VСВ как среднее по ΔH SOD и ΔZ GDH

Измеренная VСВ и реконструкция по ΔH SOD

1952 2003

15 16 17 18 19 20 21 22 23

Экстремальные VCB в 1952 и 2003

Суточная вариация ΔН SOD для каждого месяца года

1952: ВСП на спаде цикла, предшествующего гранд-максимуму, т.е. сильному тороидальному полю предшествовало столь же сильное полоидальное поле; VСВ была повышенной в течение нескольких месяцев подряд.

2003: Спорадическая (импульсная) активность: мощный эффект только в октябре ; ВСП на спаде цикла, предшествующего глубокому минимуму.

WEJ WEJ WEJWEJ

Выводы

• Высокоскоростные потоки СВ на спаде солнечного цикла вызывают усиление суббуревого западного электроджета. При экстремальных ВСП СВ эффект возмущения электроджета проявляется в нарушении обычно гладкого и медленно меняющегося векового хода вертикальной (Z) компоненты геомагнитного поля в полярных шапках.

• По среднегодовыми значениями ∆Z (разность между наиболее возмущенным и спокойным уровнями) на полярной обс. GDH, а также по значениями ∆Н на авроральной обс. SOD восстановлен ряд среднегодовых значений VСВ в доспутниковую эру с 1914 г.

• Анализ показал, что экстремальное событие в солнечном ветре, аналогичное по мощности событию 2003 г., произошло в 1952 г. на спаде солнечного цикла 18, за которым следовал масимум солнечных пятен.