Статистические исследования связи между амплитудой положительных магнитных бухт на средних широтах, геомагнитной активностью и параметрами солнечного ветра

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Во время взрывной фазы суббури наблюдается скачок сияний к полюсу (брейкап) и расширение авроральной выпуклости. Расширение сопровождается отрицательной магнитной бухтой под полярными сияниями и положительной магнитной бухтой на средних широтах. Величина отрицательной бухты характеризуется авроральным AL-индексом. Для характеристики положительной бухты ранее был предложен MPB-индекс (Mid-latitude Positive Bay index). В работе исследована статистическая связь MPB-индекса с геомагнитной активностью на разных широтах и с параметрами солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Показано, что все экстремально большие значения MPB-индекса (выше 10 000 нТл2) наблюдаются во время сильных геомагнитных бурь (когда Dst-индекс опускается ниже –100 нТл), все экстремально сильные геомагнитные бури (когда Dst-индекс опускается ниже –250 нТл) сопровождаются экстремально высокими значениями MPB-индекса. Статистически MPB-индекс растет с увеличением геомагнитной активности на любой широте. MPB-индекс, в среднем, растет с увеличением модуля межпланетного магнитного поля и любой из его компонент. Но для Bz-компоненты большие значения MPB-индекса наблюдаются при ее южной ориентации. Для плазменных параметров солнечного ветра MPB-индекс сильнее всего растет с ростом его скорости. Также сильна зависимость от динамического давления и от величины EY-компоненты электрического поля солнечного ветра. Однако MPB-индекс слабо зависит от плотности и температуры солнечного ветра.

Об авторах

А. А. Любчич

Полярный геофизический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: lubchich@pgia.ru
Россия, Апатиты (Мурманская обл.)

И. В. Дэспирак

Полярный геофизический институт

Email: despirak@gmail.com
Россия, Апатиты (Мурманская обл.)

Р. Вернер

Институт космических исследований и технологий Болгарской Академии Наук

Email: rolwer52@yahoo.co.uk
Болгария, Стара Загора

Список литературы

  1. Вернер Р., Гинева В., Дэспирак И.В., Любчич А.А., Сецко П.В., Атанасов А., Божилова Р., Райкова Л., Валев Д. Статистические исследования авроральной активности и возмущений геомагнитного поля на средних широтах // Геомагнетизм и аэрономия. T. 63. № 4. С. 520–533. 2023. https://doi.org/10.31857/S0016794022600727
  2. Werner R., Guineva V., Despirak I.V., Lubchich A.A., Setsko P.V., Atanassov A., Bojilova R., Raykova L., Valev D. Statistical Studies of Auroral Activity and Perturbations of the Geomagnetic Field at Middle Latitudes // Geomagnetism and Aeronomy. V. 63. № 4. P. 473–485. 2023. https://doi.org/10.1134/S0016793223600303
  3. Дремухина Л.А., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. Различия в динамике асимметричной части магнитного возмущения в периоды магнитных бурь, индуцированных разными межпланетными источниками // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 60. № 6. С. 727–739. 2020. https://doi.org/10.31857/S0016794020060036
  4. Dremukhina L.A., Yermolaev Y.I., Lodkina I.G. Differences in the dynamics of the asymmetrical part of the magnetic disturbance during the periods of magnetic storms induced by different interplanetary sources // Geomagnetism and Aeronomy. V. 60. № 6. P. 714–726. 2020. https://doi.org/10.1134/S0016793220060031
  5. Дэспирак И.В., Клейменова Н.Г., Любчич А.А., Сецко П.В., Громова Л.И., Вернер Р. Глобальное развитие суперсуббури 28 мая 2011 года // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 3. С. 325–335. 2022. doi: 10.31857/S0016794022030063
  6. Despirak I.V., Kleimenova N.G., Lyubchich A.A., Setsko P.V., Gromova L.I., Werner R. Global Development of the Supersubstorm of May 28, 2011 // Geomagnetism and Aeronomy. V. 62. № 3. P. 199–208. 2022. https://doi.org/10.1134/S0016793222030069
  7. Любчич А.А., Дэспирак И.В., Вернер Р. Зависимость MPB-индекса от геомагнитной активности и характеристик солнечного ветра // Proc. XLVI Annual Seminar. Apatity. P. 42–47. 2023. https://doi.org/10.51981/2588-0039.2023.46.009
  8. Любчич А.А., Дэспирак И.В., Яхнин А.Г. Связь давления и скорости солнечного ветра в минимуме одиннадцатилетнего цикла // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 44. № 2. C. 143–148. 2004.
  9. Lyubchich A.A., Despirak I.V., Yakhnin A.G. Correlation between the solar wind pressure and velocity at a minimum of the 11-year cycle // Geomagnetism and Aeronomy. V. 44. № 2. P. 143–148. 2004.
  10. Старков Г.В. Планетарная динамика аврорального свечения / Физика околоземного космического пространства. Глава 3, 4. С. 409–499. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 706 с. 2000.
  11. Трошичев О.А. PC-индекс – наземный индикатор поступающей в магнитосферу энергии солнечного ветра // Проблемы Арктики и Антарктики. № 2 (85). С. 102–116. 2010.
  12. Arnold B.C. Pareto Distribution / In Wiley StatsRef: Statistics Reference Online (eds N. Balakrishnan, T. Colton, B. Everitt, W. Piegorsch, F. Ruggeri and J.L. Teugels). 2015. https://doi.org/10.1002/9781118445112.stat01100.pub2
  13. Chu X. Configuration and generation of substorm current wedge. Los Angeles: University of California, Los Angeles, 2015. (A dissertation submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree Doctor of Philosophy in Geophysics and Space Physics).
  14. Coles S. An Introduction to Statistical Modeling of Extreme Values / Springer, London. 2001.
  15. Feldstein Y.I. Modelling of the magnetic field of magnetospheric ring current as a function of interplanetary medium parameters // Space Sci. Rev. V. 59. P. 83–165. 1992. https://doi.org/10.1007/BF01262538
  16. Fu H., Yue C., Zong Q.-G., Zhou X.-Z., Fu S. Statistical characteristics of substorms with different intensity // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 126. e2021JA029318. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JA029318
  17. Gonzalez W.D., Echer E., Tsurutani B.T., de Gonzalez A.L.C., Dal Lago A. Interplanetary origin of intense, superintense and extreme geomagnetic storms // Space Sci. Rev. V. 158. № 1. P. 69–89. 2011. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9715-2
  18. Gonzalez W.D., Tsurutani B.T. Criteria of interplanetary parameters causing intense magnetic storms (Dst < −100 nT) // Planetary and Space Science. V. 35. № 9. P. 1101–1109. 1987. https://doi.org/10.1016/0032-0633(87)90015-8
  19. Gonzalez W.D., Tsurutani B.T., Clúa de Gonzalez A.L. Interplanetary origin of geomagnetic storms // Space Sci. Rev. V. 88. № 3‒4. P. 529–562. 1999. https://doi.org/10.1023/A:1005160129098
  20. Gonzalez W.D., Tsurutani B.T., Lepping R.P., Schwenn R. Interplanetary phenomena associated with very intense geomagnetic storms // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. V. 64. № 2. P. 173–181. 2002. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(01)00082-7
  21. Hajra R., Tsurutani B.T., Echer E., Gonzalez W.D., Gierloev J.W. Supersubstorms (SML < −2500 nT): Magnetic storm and solar cycle dependences // J. Geophys. Res. V. 121. P. 7805–7816. 2016. https://doi.org/10.1002/2015JA021835
  22. Iyemori T., Araki T., Kamei T., Takeda M. Mid-latitude Geomagnetic Indices “ASY” and “SYM” (Provisional). № 3. 1992 // Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism Faculty of Science Kyoto University, ISSN 0918-5763, 1994.
  23. Mac-Mahon R.M., Gonzalez W.D. Energetics during the main phase of geomagnetic superstorms // J. Geophys. Res. V. 102. № A7. P. 14199–14207. 1997. https://doi.org/10.1029/97JA01151
  24. McPherron L.R., Chu X. The Mid-Latitude Positive Bay and the MPB Index of Substorm Activity // Space Sci. Rev. V. 206. P. 91–122. 2017. https://doi.org/10.1007/s11214-016-0316-6
  25. McPherron L.R., Chu X. The midlatitude positive bay index and the statistics of substorm occurrence // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 123. № 4. P. 2831–2850. 2018. https://doi.org/10.1002/2017JA024766
  26. McPherron R.L., Russell C.T., Aubry M.P. Satellite studies of magnetospheric substorms on August 15, 1968: 9. Phenomenological model for substorms // J. Geophys. Res. V. 78. № 16. P. 3131–3149. 1973. https://doi.org/10.1029/JA078i016p03131
  27. Meng X., Tsurutani B.T., Mannucci A.J. The Solar and Interplanetary Causes of Superstorms (Minimum Dst ≤ −250 nT) During the Space Age // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 124. № 6. P. 3926–3948. 2019. https://doi.org/10.1029/2018JA026425
  28. Nakamura M., Yoneda A., Oda M., Tsubouchi K. Statistical analysis of extreme auroral electrojet indices // Earth, Planets and Space. V. 67. Art. 153. 2015. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0321-0
  29. Sergeev V.A., Shukhtina M.A., Stepanov N.A., Rogov D.D., Nikolaev A.V., Spanswick E., Donovan E., Raita T., Kero A. Toward the reconstruction of substorm‐related dynamical pattern of the radiowave auroral absorption // Space Weather. V. 18. № 3. e2019SW002385. 2020. https://doi.org/10.1029/2019SW002385
  30. Troshichev O.A., Andrezen V.G. The relationship between interplanetary quantities and magnetic activity in the southern polar cap // Planet. Space Sci. V. 33. № 4. P. 415–419. 1985. https://doi.org/10.1016/0032-0633(85)90086-8
  31. Troshichev O.A., Andrezen V.G., Vennerstrøm S., Friis-Christensen E. Magnetic activity in the polar cap – A new index // Planet. Space Sci. V. 36. № 11. P. 1095–1102. 1988. https://doi.org/10.1016/0032-0633(88)90063-3
  32. Tsurutani B.T., Gonzalez W.D., Tang F., Lee Y.T. Great geomagnetic storms // Geophysical Research Letters. V. 19. № 1. P. 73–76. 1992. https://doi.org/10.1029/91GL02783
  33. Tsurutani B.T., Hajra R., Echer E., Gjerloev J.W. Extremely intense (SML ≤ –2500 nT) substorms: isolated events that are externally triggered? // Annales Geophysicae. V. 33. P. 519–524. 2015. https://doi.org/10.5194/angeo-33-519-2015
  34. Tsubouchi K., Omura Y. Long-term occurrence probabilities of intense geomagnetic storm events // Space Weather. V. 5. № 12. S12003. 2007. https://doi.org/10.1029/2007SW000329
  35. Tsyganenko N.A., Andreeva V.A., Sitnov M.I., Stephens G.K., Gjerloev J.W., Chu X., Troshichev O.A. Reconstructing Substorms via Historical Data Mining: Is It Really Feasible? // J. Geophys. Res.: Space Physics. V. 126. № 10. e2021JA029604. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JA029604
  36. Wanliss J.A., Showalter K.M. High-resolution global storm index: Dst versus SYM-H // J. Geophys. Res. V. 111. № A2. A02202. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JA011034
  37. Weibull W. A statistical distribution function of wide applicability // J. Appl. Mech.-Trans. ASME. V. 18. № 3. P. 293–297. 1951. https://doi.org/10.1115/1.4010337
  38. Werner R., Guineva V., Atanassov A., Bojilova R., Raykova L., Valev D., Lubchich A., Despirak I. Calculation of the horizontal power perturbations of the Earth surface magnetic field / Proceedings of the Thirteenth Workshop “Solar Influences on the Magnetosphere, Ionosphere and Atmosphere”, September, 2021, Book of Proceedings, https://doi.org/10.31401/WS.2021.proc, p. 159–165.
  39. Zong Q.-G., Yue C., Fu S.-Y. Shock induced strong substorms and super substorms: Preconditions and associated oxygen ion dynamics // Space Sci. Rev. V. 217. № 33. 2021. https://doi.org/10.1007/s11214-021-00806-x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025