Введение к работе
Диссертация содержит результаты исследования причин и условий начала взрывной фазы магнитосферной суббури и характеристик межпланетной среды, опрадеяящих величину полярной экспансии западного электрсдаета во время взрывной фазы.
Актуальность проблемы. Взрывная фаза магнитосферной суббури является одним из наиболее часто наблюдаемых, ярких, дин&мичеспЕХ процессов, во время которого в магнитосфере происходят существенные структурные и энергетические изменения. Неоолабеващий интерес я исследованию суббури объясняется с одной стороны практической потребностью прогнозирования возмущений магнитного поля и ионосферы высоких широт, а с другой стороны - тесной связью суббури с фундаментальными проблемами магнитосферной физики, тагами как: преобразование энергии солнечного ветра во внутренне» энергии маг-нитосферы, генерирование крупномасштабного электрического поля, устойчивость хвоста магнитосферы. Несмотря на шоголетние интенсивные исследования, до сих пор остается, спорными некоторые моменты физической картины развития суббури. К таким спорным моментам относится и проблема причин и условий начала взрывной фазы.
Возможны два пути влияния характеристик межпланетной среды на развитие магнитосферной суббури. Во-первых, они, главным образом В^МШ и скорость солнечного ветра, играют ключевую роль в процессе преобразования анергии солнечного ветра во внутреннта энергии ыагнитосферы. Скорость поступления в ыагнктосферу добавочной энергии пропорциональна величинам Bs , VBS , и т.п. Превышение некоторого критического уровня накопленной в магнитосфере энергии может привести я развитии неустойчивости в ночной области ыагнитосферы и началу взрывного процесса. Существование такого механизма начала взрывной фазы, весьма вероятного с теоретической точки зрения, до сих пор, однако, не подтверждено експериментально. Зо-вторых, возможно непосредственное тркггирование взрывной фазы межпланетными неоднородаостями при их взаимодействии с магнитосферой. Результаты многочисленных исследований показывают, что существование такого процесса такге очень вероятно, но не доказывают причинно-следственную связь между воздействием иеяпланетних разрывов и началом взрыва.
Двум описанным выше путям воздействия ыешланетной среда на магнитосферу соответствуют два принципиально различных подхода а
проблеме причин и условий начала взрывной фазы суббури. Один из них предполагает существование некоторого подготовительного периода в развитии суббури, во время которого происходят процесса структурной перестройки геомагнитного поля и роста внутримагнито-сферной энергии, которые и создаст условия, необходимые для начала взрыва. Согласно другому подходу, энергия солнечного ветра преобразуется в энергию суббури, минуя стадии накопления. Непосредственной причиной начала взрыва ори этом является взаимодействие магнитосферы с межпланетными неоднородностями, на фронтах которых появляется направленная к югу Бг УШ, или вертикальная компонента, наоборот, переворачивается к северу, или имеет место скачок динамического давления солнечного ветра. В литературе имеются экспериментальные данные в поддержку обеих конкурирующих точек зрения.
Разрешение указанных противоречий важно как для практических целей прогнозирования, так и с точки зрения фундаментальных исследований магнитосферы для построения физической модели магнитосфер-ной суббури.
Одной из важных энергетических характеристик взрывной фазы суббури является плсщадь авроральной выпуклости и, в частности, величина полярной экспансии западного злевтродхета. В этой связи актуальной задачей является исследование зависимости величины полярной экспансии от условий в околоземной среде.
Цельр диссертационной работы является исследование закономерностей перехода магнитосферы к взрывной фазе суббури в зависимости от условий в межпланетной среде. Исследуются временные характеристики переходного процесса: а/ запаздывание начала взрывной фазы после переворота В^ ШП к вгу и его зависимость от величины параметров, определяющих скорость поступления энергии в магнитосферу - Bs , VBS , і б/ время формирования отклика магнитосферы на воздействие межпланетных разрывов и его зависимость от условий на фронте разрыва. В диссертации исследуется также влияние условий в межпланетной среде на величину полярной экспансии западного злектродаета во время взрывной фазы суббури.
На защиту выносятся: I. Положение о существовании двух типов суббурь, спонтанных и стимулированных, отличапцихся по условиям и причинам начала взрывной фазы. 2. Положение о существовании обратной зависимости длительности предварительной фазы спонтанных суббурь от скорости поступления анергии из солнечного ветра в магнитосферу, подтверждающей реальность предварительной фазы для суббурь этого типа. 3. Положение о триггировашш взрывной фазы магнитосферкой суббури межпланетными разрывами, на фронте кото-
рых наблюдаются положительные ступенчатые вариации или импульсы
B_gMHI.
Диссертация базируется на данных об ШП и параметрах межпланетной среда, полученных на спутниках IMP-8, I5EE-I, а также данных мировой сети магнито-вариационных станций за период 1975-1980 гг. Использовались также данные среднечасовых величин МШ в параметров солнечного ветра за период 1963-1975 гт. и данные о вариациях геомагнитного поля на станциях северной и пкной полярных папок. Для исследования отдельных событий привлекались данные о полярных сияниях.
Научная новизна. Впервые экспериментально доказано существование предварительной фазы для изолированных суббурь спонтанного типа; получено количественное соотношение между длительностью предварительной фазы и величиной параматров, определящих скорость поступления энергии из солнечного ветра в магнитосферу.
Впервые экспериментально доказано существование двух типов суббурь, спонтанных и тригтированных, различающихся по условиям и причинам начала взрывной фазы.
Впервые экспериментально доказало существование причинно-следственной связи между воздействием на магнитосферу межпланетных разрывов и началом взрывной фазы суббури. Показано, что геоэффективным параметром, вызывавшим начало взрыва, являются положительные ступенчатые вариации и импульсы 3 аШ. Получена величина запаздывания начала взрывной фазы от оценочного времени первого контакта магнитосферы с фронтом некпланетной неоднородности.
Впервые экспериментально доказана связь между суббурями с аномально большой величиной полярной экспансии западного электро-дхета и высокоскоростными потоками солнечного ветра; предложен метод диагностики высокоскоростных потоков по наблюдениям геомагнитных вариаций в полярных шапках.
Научная и практическая значимость. Полученные в работе количественные результаты о длительности предварительной фазы спонтанных суббурь и овелкчине запаздывания начала взрывной фазы стимулированных суббурь могут быть использованы при разработке физической модели магнитосферной суббури, алегду частотой появления суббурь на широтах полярных.папок и количеством высокоскоростных потоков в солнечном ветре монет быть использована для диагностики и исследования последних, глазным образом их длиннопериодкых вариаций .
Реализация работы. Результаты исследования использовались при выполнении робот по темам НИР ПГИ и ШШ ЛГУ.
Апробация. Результаты исследований доложены на меадународном свыпозиуме КАПГ в г. Иркутске /1979/, международном симпозиуме "Полярные геомагнитные явления" в г. Суздале /1986/, всесоюзном семинаре в г. Иркутске /1986/,'на семинарах и научных сессиях
пги и нша жу.
Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 147 страниц машинописного теиста, 24 рисунка, 4 таблицы, библиографию из 163 наименований.