Введение к работе
Актуальность ичоГ-'Ч'мм. Пыеокошпрошые магпигосферно-попосферпые токовые системы генерируются на счет энергии солнечною негра и определиюг электромапппнос сосюяпие около ісмпого ііроеіраіісіма. Электрические поля и токи магншосфорпои прнролы ирпиолит к ралої репу ионосферы и атмосферы, сотдлют сильные геомагнитные ноімункнин. способные noueilcrnoiuui. на p.iGoiy іруиоііроно.тоіі, линий элекгропереллч и ил состопнне здоровья ліолеп. Исслелоіілпие J|TI\ ТОКчШ.ІЧ споем п еоіллнпс
H' ЛеЛСІЇ, ПОНІО.ТЗІМШИХ КП.ТПЧЄСІНЄНН'1 OIIIICMIMIIi их нрострлнешепно-І'РеМСИПОе ИОПеЛеіПіе, НВЛІІКІІОІ ГЛ.ІІІІІІ.ІМІІ нлпраи іонними її современном науке о переменном м.ііпіпном поле Земли. Клк пранії.ю, мотели трехмерных млпппосферно-поносферных іокоіи.іх систем сої.іанпс» на оснонс маїншні.іх utiitcett н кишені, ссіесіпсішо, оі мсю.інмі иналп м. исходной ннс|ч)рм.іциіі: выбора иніеріилоіі ііоімуиісинії її уровней оісчеіа магнншых cutii.ltoh; способа оцифровки млішіїоірлмм н статиеіпческоп сбрайнки наборов данных; экстраполяции локальных иімереііпн на все пространство ш.ісоких шпрог и алгоритма р.ісчеіа гоконой снсіемм п г.п. Па конструкцию ікчстанаїїлиплсмои системы токов нмнос іспіяние оказывают и іосподсінуютие и л.інний период времени концепции генерации млтниюсферных электрических полей и юкон. В иысоких широтах іісслелонаїелп выделяют лис основные конфпіураіпш ионосферных токоп по время магнншых возмущений - систему .токои DP2 (два токопых пмхрл на
утренней и вечерней сторонах высокоширотной ионосферы) и систему DPI,,
главным элементом которой ннлистсзі одни токовый вихрь на ночной стороне
и области авроральных шпрог. Динамика токосы.х систем DP2-DP1-DP2
отражает динамику ліерге: '.ческого состояния магнитосферы, а механизм
генерации системы токов DPI является ключевым в описании
мапипосферных ьозм^шенпн тина суббурь. Для восстановления
иисокошнрог ых токовых систем используется иди статистика среднечасовых :зі.ичешні секторов магнитного поля на мнре-вон сети обсерватории или мгновенные магнитные данные, когда используются значенії;! вектсрод мпгі"ітііого возмущения на иепачка.х магнншых станини (60-S0 точек наблюдении) в конкретный момент мирового временя. Так как время существовании системы токов DPI порядка 10 мпнуг, то выделить ее на. основе среднечасовых данных не удается. М.ноьенпые же данные требуют привлечении сферического анализа, который при отсутствии равномерной и: плотной сети точек наблюдении - может исказить истинную картину распределении магнитного патл в пространстве. Созданный в самые последние годы банк одноминутпых данных авроральных обсерваторий позволяет построить статистическую модель распределения векторов магнитного бухтообразнога возмушенил. сдать, каждого часового меридиана. местного времени. Используй современную модель проводимости, ионосферы: удается восстановить токовую систему, ответственную за 'магнитную бухту в момент максимума ее развития. При этом удается объяснить динамику токовых систем DP2-DPI-DP2 на основе: новоіт. геомагнитной вариации DPS=DPt-DP2r которая создается токовой конфигурацией,:подобной: DP2'^na с обратным, направлением токоп в вихрях.'.Такая вариация может, возникнуть за счег торможения магннтосферной, конвекции во время хуббурн н.иа: си; основе удастся объяснить насыщение разности іпотеишіалоа через полярную шапку в период магннтосферных возмуівдилЛ..'.
Проблема проникновения высокоширотны: электрических полей ц ионосферу срелнпх и ннтких широт и ролі, апроралынах токоп и создании маынтных возмущений гю премії магнитной Г- рн остается ло сих пор нерешенной. Полому количественные расчеты, иошоллюшно ОЦСНИІЬ
ПрОСТраНСТиеіІНО-РрСМеНІІое ПОІ1СЛСІШС ІіеКГОрОВ ХІСКфНЧСС' ого' поля г»
области геомагнитных широт Ф'<60' и чапнеимостн от условий в
межпланетном нрострапсгпс, тосг.ггочио актуальны. Гем более, что они моїут
быгь сопоставлены с данными р;ідарньіх наблюдений, на оснопе которых
соцаклеи мололи нстр'-шх движении і» ионосфере и, сооїнсісіьенпо. мололи
токовой системы .Чс.-варнаііпи. Так как ліеріия, поступающая і»
магнитосферу во время магнигноіі Оурн, лиесинируст и пиле ліергнн кольцевого тока и джоулевл паї репа высокоширотной ионосферы, го модельный расчет авроральпых токовых систем, учитывающий смешение удектроетруй к jKiunopy, поіио.тяег прошить лнлдт снят индексов ЛИ н Dsl и оиспигь вклад каждою источника и .пісрісіичсскни бхтаис миниюсферы. V и лом ЛІі-ннлекс аврорллі.ноп юконой акіїииіоспі определяется на оснопе осей совокупности геомаїїіііінмх л.шных. а не ю.и.ко на бак II ciaiiiimi, Kotopi.ie ему .«at основой .tin uoeipocumi оі'ч.ічінчо Ali-иилекса.
По время м.иніггосфсрньїх шимупісннй, насіунаїоппіх і> периоды рсіких ш.ісоко.імііліиу.тіімх нсімсекіїп южной t\i/<*)} компоненш вектора межпллнсшоїл маїнишого поля (ММ1ІІ, и ом> іоісмном проеіранстие усплииакнсії токовые исіочнпки, которые іенерир.мог длектромаїнніні.іе MODI с периодами or ло.іеи секунды ло нескольких часом. Гакпе UCII.TCCKII Л.ИПСЛЫ10СТЫО порядка 1-6 ч. it ір.ииенюч ампдшуды 10-30 иТл могут пріню.оііі. к серьоным медицинским 11Л|;поп1)1м, таким как инфаркт миокарлл пли HiicN.n.i ю.шиного моїга. Полому ліачшелі.пьій ириісииной интерес нредст.паяет совмесіимй аиаліч медишшскпх данных it данных о вариациях параметров, характери іуюшнх ".ілекіро.млгнппіую погоду" на Земле. С поминімо їдкого aiixntta может біли, найден принцип сотаним
(I
информационной системы, позволяющей уменьшить негативное воздействие магшггосфсрпых возмущений на здоровье человека. Целью раГюп.і является:
1. ВмлеЛеіІИО II КО.ІГ ССТИЄННОЄ ОПИСаНИ'" Ш.ІСОКОІШПЧІГПОП токовой
системы, создающей бухгообра шые магнитные возмущения но время суббури.
2. Колпчссшснная опенка воздействия крупномасштабных высо
коширотных токовых енсіем на электромагнитные параметры околоземной
сред!,! її средних н низких пшроіах.
3. Анализ возможной снят "электромагнитной погоды" в околоземном
пространстве с состоянием здоровья люден, предрасположенных к
заболеваниям сердечно-сосудистой и ііершюіі систем организма.
Научная пони та. Использована попал методика выделения пространственного распределен)»! векторов маїнпп.оіі бухты, основанная па статистической обработке минутных магнитных данных сети аироральпых обсерватории. 13ыделенп;1я токовая система, ответственная за динамику токов DP2-OP1-DP2 в период максимума магнитной бумы, отличается от обычно принято)! системі,] "токового клипа". Она не требует дли споен генерации нелинейных физических процессов и хвостовой части магнитосферы и способна обьнспить факт насыщения рашостії потенциалов через почярную шапку во премя сильных магшггосфсрпых возмущении за счет классическою механизма ускорении и торможении конвекции магнитосферпой плазмы. Впервые получена модель пространственно-временного распределении электрического поли її средпе- п нпзкошпротноп ионосфере, возникающего за счет генерации магнитосферно-ноносферпых т човых систем в высоких широтах, контролируемых Bz и By компонентами вектора ММ П. Также впервые получены результаты, свидетельствующие о связи числа вызовов скорой помощи к'больным, страдающим заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной систем организма, с всплесками южной (В^О) компоненты вектора МММ.
Ha ч.чіпиту ін.іносяіся с.іс/пчсчііно положения:
!. Высокоширотная ионосферная iv.копам система па момент максимума маїїїитіюіі Оухты может Gi.nt. прелетаплепа как сумма лпух лиухнихрепих іокоііьіх систем: классической DI'2 roKoiioii сисгсмм. с»я.кінпоп с усилением иапіптоеферпоіі коїпіекиїїи. н попон DPS токопоіі системы,' которая гг.тпчаетеп от системы DP2 обратным направлением тока и нпхрях. 'Зго ,к.; .ьшает па і о. что природ- токон Dl'S сшпапа с фпшческимп процессами г'.рможсипя млгнитосферпои коипекцип, и на ее осноііе може г омі і. обьлспен >i]) 2. "Электрическое поле, спнілпнос с ш.ісокоширотньїми ІОКОІ'.І.ІМІІ 3. В аернот іл.ілноц ф.ііі.і оо.іі.шоп маииішоіі бури c\i:tceiu;'ei .ыпо'.Н.'Л -5. . Іолилсніїс па уроніїе opuiiui Земні ре іких гіси.теекон Іі^/О ММІІ с vii пнуло-.; -5 .' -15 піл і: продолжи w.плюси.. < 2 - .* часа яіаяекя г.пічіпе.іміоіі чертой .тмеїі с аномап.по йатыиим чистом лі попон скорой имошп г.Москіііі по і.іоолеіиннлм ссрлсчііо-сосу.тіісіои н першюіі систем ріанн їм а. Научна» и практическая uciihocti.. Результаты, полученные и .шееертации расширяют существующие представления о механизмах іенсрлцип і временной линамикн матнтос(|)ерііо-ионосферньіх токопых систем, а также і снят имсокоширотиых .окон с олсктродміамическпмп иараметрамі около ісміїоп срелі.і и средних и шпкпх широтах. Они могут быт пенолыоилпы для контроля "лтекгромагнитион погоды" в геомагннтосфере і уменьшения легатпииого воздействия ее на работу технических спето (космические анпараіьі, трубопроводы, линии электропередач н кабсльны сет») п здоровье людей. Личное участие автора. Выбор основных численных апгорптмос реалізації' их в пиле рабочих программ для ЭГ5М, а также псе расчет! выполнены автором дисссріацші самостоятельно. Он также являете рашіоирашп.ім соавтором всех основных- выводов и положенні! сформулированных и научных публикациях, перечисленных о копи автореферата. Апробация работы. Материалы диссертации докладынхчнсь на: XV Генеральной Ассамблеи европейского геофизического общества (Ппесбадеї 1991); международном симпозиуме "Корреляция биологических и физике химических npoueccoi) с солнечиоіі активностью и другими фаі орам окружаюиіеіі ере'ы" (Пушино, сентябрь 1993); весенней сессии AGI (Бати і мор, маіі 1995); международном симпозиуме "Спутпиконы исследования ионосферных п мапштосферпых процессов" (Москва, дек.,С,' 1995). Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 122 страниц машинописного текста, 14 рисунков и 3S таблицы. Она состоит из шести пи (перилл гласа - введение, последняя - заключение) п списка использование литературы, включающего 8S наименовании.
лісгемлми, аліиісяшими от п.чр.імсіроіі солнечною lieipa, нронпкаїог її
:рс;іііеіішроіііую ионосфер). Сооїнсістеипо, и ерелпн.х широтах приеутспліог
.лрпапіпі (іоносферної о лісктрнчсскоіо поля, контролируемые В/ и Bv
:омпснсш.іми ііекюра ММІІ. Полому иіменчмиоем. '.ыскфичсск.мо пол і ою
і"я ко ліію и .м.іі'іііііоеііокопнме лип сни'~ща как с ионосферными піпамо-
окахін, мі; и с ііпрн.тпимії ііч п !$/_'() ММ11.
пял. чсж.ту пспраилсниым аі.рор.иміоп акші,пос:и ЛІ:', коїорі.іп
іііре:іе:шеки па оспоі.с уїсіл маншіїп.іх о<Чч-ріиіоріш как anp^p.ui.iioii, іл>,
і с>о.ііірорллі.иі.і\ іон, п іінліксом ріііімпііі колиісі.ою юка DR.
."ouTl'.eicineimo, ІІСІІО.ІІ.ІОІІ.НІІІС eiail.i.i|)uioi о AL ннлекеа хш описания
перши, лисеппирмошеи и снеіеме м:іініііО'.'фсі>іл по і.ремн больших о\рь,
іоАеі не оір.і.к.ш. ре.ллі.ною ліеріспгісскоіо оюллеіа МаГППІОСфсрМ 'Земли.