Том 64, № 2 (2024)

Обсуждается последовательность преодоления пороговых значений ряда физических характеристик для предсказания протонных событий в реальном времени. Каждая характеристика добавляет новый физический смысл, который уточняет предсказание. Для учета всех характеристик необходимы следующие непрерывные патрульные наблюдения: 1) магнитного поля активной области (всплытие потока) и общего магнитного поля Солнца, которые могут предсказать начало вспышечной активности за несколько дней до основных событий; 2) мягкого рентгеновского излучения в двух каналах для вычисления температуры (Т) и меры эмиссии плазмы, которые могут показать преднагрев до T > 10 МК, необходимый для начала ускорения протонов (первые минуты до начала жесткого рентгеновского излучения с энергиями >100 кэВ); 3) жесткого рентгеновского излучения >100 кэВ или микроволнового излучения (>3 ГГц), которые показывают интенсивность и длительность работы ускорителя электронов (единицы и десятки минут до прихода протонов с энергиями >100 МэВ); 4) радиоизлучения на плазменных частотах (<1000 МГц), показывающего развитие вспышечного процесса вверх в корону и ведущего к корональному выбросу массы за несколько минут до начала радиовсплесков II и IV типов (первые десятки минут до появления коронального выброса массы в поле зрения коронографа); 5) направление и скорость распространения корональных выбросов массы, которые определяют условия выхода ускоренных протонов в гелиосферу. Эти этапы солнечных протонных вспышек иллюстрируются наблюдениями протонных событий 2—9 августа 2011 г. Для количественного предсказания времени начала, максимума и величины протонного потока, а также его флюенса необходимо создание статистических регрессионных моделей, основанных на всех перечисленных характеристиках прошедших солнечных протонных событий.

Представлены результаты статистического анализа распределения коэффициента вихревой диффузии в зависимости от координат в плазменном слое магнитосферы Земли с использованием данных системы спутников Magnetospheric Multiscale Mission за период с 2017 по 2022 г. Локализация спутников внутри плазменного слоя фиксировалась по концентрации и температуре ионов плазмы по данным тех же приборов и значению плазменного параметра β. Обнаружена значительная анизотропия коэффициента вихревой диффузии. Проведен анализ зависимости коэффициента вихревой диффузии от межпланетного магнитного поля, показано, что при южной ориентации межпланетного магнитного поля значения коэффициентов вихревой диффузии в 1.5–2 раза больше, чем при северной. Также показано, что при возмущенных геомагнитных условиях (SML < –200 нТл) значения коэффициентов вихревой диффузии в несколько раз больше, чем при спокойных геомагнитных условиях (SML > –50 нТл).

Одной из наиболее существенных особенностей солнечной активности является ее изменчивость в широком диапазоне периодов при доминировании 11-летнего цикла или цикла Швабе. В данной работе проведен вейвлет-анализ данных о солнечной активности в 1000–1700 гг., полученных с использованием числа полярных сияний с учетом вклада геомагнитного поля. Полученные результаты демонстрируют стабильное наличие 11-летнего цикла в течение всего интервала времени 1000–1700 гг. Найдено, что в 1000–1350 гг. наблюдается систематическое увеличение длины цикла Швабе, после чего прослеживается ее падение. При этом длина солнечного цикла увеличивается во время гранд-минимумов Оорта (13 лет), Вольфа (14 лет) и Шперера (14–15 лет). Получено, что корреляция между амплитудой и длиной солнечного цикла сохранялась на всём промежутке времени 1000–1700 гг., но знак её менялся. Кроме того, получено, что корреляция между амплитудой цикла и длиной предыдущего цикла сильнее, чем корреляция между амплитудой и длиной того же самого цикла. Этот результат аналогичен известному ранее для инструментальных рядов. Однако мы показали, что эта закономерность сохраняется на значительно более длинном временном интервале, причем она не зависит от знака корреляции. В работе также получены указания на существование солнечной активности в 1000–1550 гг. вариации с периодом 30–40 лет.

Исследована аномалия поведения галактических космических лучей в сентябре 2014 г. — феврале 2015 г., проявившаяся в значительной модуляции их потока с периодом, близким к периоду вращения Солнца. Проанализировано состояние солнечного магнитного поля, изменение параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля в указанный период. Обсуждаются причины возникновения долготной асимметрии в распределении галактических космических лучей во внутренней гелиосфере. Установлено, что исследуемый период делится на две части с различными физическими условиями на Солнце. Получены выводы об определяющем совместном влиянии спорадических и рекуррентных событий: многократно возобновляемых “магнитных ловушек”, созданных последовательными корональными выбросами масс из одной долготной зоны, и аномально расширившимися полярными корональными дырами с усиленным магнитным полем.

Одним из подходов к решению обратной задачи определения параметров ионосферных возмущений служит многократное решение двухточечной задачи с последующим сопоставлением результатов моделирования с экспериментальными данными (ионограммами). Однако с таким подходом обычно связаны значительные временные затраты при расчетах, что не позволяет обрабатывать большие массивы данных зондирования. Описанная в данной работе методика позволяет оперативно определять скорость горизонтального движения ионосферного возмущения по темпам перемещения дополнительной U-образной структуры в область меньших действующих высот на ионограммах вертикального зондирования: для расчета скорости предложено пользоваться готовыми результатами траекторного синтеза, полученными для эталонных фоновых профилей с наложенными на них возмущениями.

Проведено теоретическое обоснование и разработка аппаратно-программного комплекса оценки полосы дисперсионных искажений и полосы когерентности замираний в спутниковом (трансионосферном) радиоканале на основе результатов GPS-мониторинга ионосферы. Основу решения этой задачи составляет разработка структурно-физической модели радиоканала, позволяющей одновременно учесть фазовую дисперсию волны и дифракцию на мелкомасштабных неоднородностях ионосферы. Получены аналитические зависимости полосы дисперсионных искажений и когерентности частотно-селективных замираний от среднего значения и мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания ионосферы. Показано, что в условиях возмущений ионосферы полоса когерентности замираний может быть намного меньше полосы дисперсионности. В соответствии с полученными зависимостями разработана структура построения аппаратно-программного комплекса оценки полосы дисперсионности и когерентности спутникового радиоканала на основе усовершенствования метода GPS-мониторинга полного электронного содержания ионосферы с мелкомасштабными неоднородностями.

Исследованы изменения отклонений от фоновых значений параметров спорадического слоя Е ионосферы (Es): действующей (виртуальной) высоты h'Es и предельной частоты отражения (foEs). В основном, анализ проводился на основе данных ежечасных измерений нескольких японских наземных станций вертикального зондирования ионосферы с целью выявления возможных краткосрочных ионосферных предвестников землетрясений с промежуточной (от 60 до 300 км) глубиной гипоцентра очага землетрясения. Рассмотрены все известные события (12 землетрясений, с 1969 по 2022 гг.), для которых имеются нужные ионосферные данные в регионе Японии и магнитуды (М) которых лежат в диапазоне от 6.5 до 7.6. По совпадению максимумов в изменениях рассматриваемых характеристик Еs в одни и те же сутки на парах станций, разнесенных на сотни километров друг от друга фиксировалось время появления возможных ионосферных предвестников землетрясений. По ионосферным данным, имеющимся в период подготовки рассматриваемых землетрясений, выявлена тенденция, согласно которой время упреждения ими момента главного удара зависит от магнитуды готовящегося землетрясения. Выявлены сходства и отличия в откликах ионосферы на подготовку поверхностных (коровых) землетрясений и землетрясений с промежуточной глубиной гипоцентра очага. Обнаружена также и другая тенденция – к более раннему появлению выделенных предвестников землетрясений с ростом глубины гипоцентра очага для землетрясений с промежуточной глубиной гипоцентра очага при одинаковых расстояниях от эпицентра до точки наблюдения.