Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Авроральный овал и динамика полярных сияний
1.1. Современное состояние вопроса о динамике аврорального овала.
1.2. Ориентация протяженных форм полярных сияний
1.3. Дискретные и диффузные полярные сияния в утреннем секторе
1.4. Сопряженность овала полярных сияний ...
1.5. Динамика приполюсной границы овала полярных сияний в ночном секторе в процессе развития авроральной суббури
Глава 2. Влияние в -компоненты межпланетного магнитного поля и солнечного ветра на динамику полярных сияний
2.1. Овал полярных сияний в интервалы с северной компонентой межпланетного магнитного поля
2.2. Динамика полярных сияний в дневные и послеполуденные часы в зависимости от величины В -компоненты межпланетного магнитного поля и авроральной магнитной активности 69
2.3. Влияние южной компоненты межпланетного магнитного поля на динамику полярных сияний в ночном секторе в период авроральных суббурь
2.4. Влияние скорости солнечного ветра на положение и структуру полярных сияний в полуночном секторе
Глава 3. Влияние Ву-компоненты межпланетного магнитного поля на динамику полярных сияний .
3.1. Положение овала полярных сияний в связи с секторной структурой межпланетного магнитного поля .
3.2. Влияние By-компоненты межпланетного магнитного поля на положение полярных сияний в дневном секторе
3.3. Влияние Ву-компоненты межпланетного магнитного поля и скорости солнечного ветра на магнитную активность в авроральнон зоне
3.4. Энергетика овала полярных сияний при различной обстановке в межпланетном пространстве
Заключение
Литература
- Динамика приполюсной границы овала полярных сияний в ночном секторе в процессе развития авроральной суббури
- Динамика полярных сияний в дневные и послеполуденные часы в зависимости от величины В -компоненты межпланетного магнитного поля и авроральной магнитной активности
- Влияние скорости солнечного ветра на положение и структуру полярных сияний в полуночном секторе
- Влияние By-компоненты межпланетного магнитного поля на положение полярных сияний в дневном секторе
Введение к работе
Актуальность проблемы. Полярные сияния есть видимое проявление вторжения потоков заряженных частиц в высокоширотную атмосферу Земли Исходной причиной, вызывающей полярные сияния, является солнечный ветер 1 При взаимодействии потока плазмы солнечного ветра и "вмороженного" в плазму межпланетного магнитного поля с геомагнитным полем в магнитосфере Земли генерируются электрические поля и токи, вызывающие магнитосферные возмущения, одним из проявлений которых являются магнитосферные суббури, в тон числе и суббури в полярных сияниях Исследования, выполненные наземными методами, о борта самолетов и спутников, показали наличие нескольких характерных зон вторжения заряженных частиц в высокоширотную атмосферу Земли 1 Наличие этих областей с различными параметрами вторгающихся частиц определяется структурой магнитосферы и ее динамикой при изменении внешних условий Полярные сияния являются одним из надежных индикаторов места вторжения заряженных частиц Следовательно, изучение динамики полярных сияний при различных возмущающих условиях позволяет судить об изменениях, происходящих в удаленных частях магнитосферы Области наибольшей частоты появления полярных сияний представляют собой овалы, расположенные на высотах ионосферы в полярных широтах Земли и смещенные на ночную сторону относительно геомагнитных полюсов• В настоящее время общепризнано, что полярные сияния дневного и ночного участков овала вызываются вторжениями частиц из различных областей магнитосферы В дневные часы визуально наблюдаемые сияния достаточно хорошо совпадают с проекцией на высоты атмосферы границы области замкнутых и разомкнутых магнитных силовых линий (полярного каспа), куда возмож -5-но прямое проникновение частиц солнечного ветра. Полярные сияния полуночного сектора овала обусловлены вторжениями энергичных частиц из плазменного слоя, расположенного в хвосте магнитосферы. Исследование сложных пространственно-временных закономерностей в распределении полярных сияний, их динамики является актуальной проблемой физики магнитосферы, ибо позволяет получить более полное представление о протекающих в магнитосфере процессах в период возмущений.
В последние годы одной из важных задач физики магнитосферы было выявление роли различных параметров межпланетной среды в возникновении магнитосферных возмущений.1 Обнаружено, что главными факторами, влияющими на протекание магнитосферных возмущений, являются: величина и ориентация вектора межпланетного магнитного поля (ММП) и его изменчивость, а также скорость солнечного ветра. Выявление связей компонент вектора межпланетного магнитного поля и скорости солнечного ветра с положением овала полярных сияний позволяет более глубоко исследовать следствие процессов взаимодействия солнечной плазмы и "вмороженного" в нее магнитного поля с геомагнитным полем. Влияние параметров ММП и скорости солнечного ветра на динамику крупномасштабной структуры магнитосферы находит свое отражение в распределении полярных сияний в высоких широтах.
Цель диссертационной работы - исследование динамики полярных сияний, отражающих структуру аврорального овала; выявление связей планетарного распределения полярных сияний с параметрами межпланетной среды и получение на этой основе количественных соотношений, позволяющих использовать их в целях прогнозирования, расположения области свечения над поверхностью Земли. Диссертация базируется на данных фотографических камер всего неба сети станций Арктики и Антарктиды за периоды 1957-1959 годов, 1965-1974 гг., фотометрических, спектральных, риометриче-ских данных обсерватории Мирный за 1969 г., материалах наблюдений полярных сияний, полученных с помощью спутников серии ДМ Р за 1973-1974 гг., результатах измерений параметров межпланетного магнитного поля спутниками пЭксплорер-28, 33, 35° за 1965-1968 гг. В работе использованы среднечасовые значения индексов авроральной активности АЕ, AL, AU, среднечасовые значения скорости солнечного ветра и параметров ММП, опубликованные Мировым центром данных США, а также записи вариаций геомагнитного поля сети магнитных станций.
Научная новизна. Впервые показана сопряженность среднестатистических овалов полярных сияний в северном и южном полушариях, построены синоптические карты распределения полярных сияний в южном полушарии в разные моменты мирового времени и при различной магнитной активности. Детально исследована динамика приполюсного края полосы свечения дискретных форм полярных сияний в околополуночные часы в активную фазу авроральной суббури. Получено положение полосы свечения полярных сияний в секторе 14-06 MLT при северном (В? 0) направлении вертикальной компоненты межпланетного магнитного поля.1 Впервые получены количественные соотношения, связывающие положение дневных и послеполуденных полярных сияний с интенсивностью В_- и Ву-компонент ММП. Определены количественные соотношения между положением экваториальной и приполюсной границ области с дискретными формами полярных сияний в околополуночные часы и интенсивностью Вг 0 компоненты ММП. Исследовано влияние скорости солнечного ветра на положение границ и крупномасштабную структуру полярных сияний в околополуночном секторе.
Практическая значимость работы определяется использованием ее результатов в прикладных задачах прогнозирования и диагностики. Карты с распределением полярных сияний различных типов при разных уровнях магнитной активности могут быть использованы для сопоставления с планетарными закономерностями других геофизических явлений Апробация. Результаты работы докладывались на международных ассамблеях 1Д&Я (Киото, Япония, 1973 г.; Инсбрук, Австрия, 1978 г./; Эдинбург, Англия, 1981 г. ); всесоюзном совещании по полярным сияниям и свечению ночного неба (Якутск, 1978 г.), а также на совместном семинаре НИФИ, ЛГУ и ПГИ (Апатиты,1978 г.1).
На защиту выносится;
1. Исследована связь между размерами овала полярных сияний и параметрами межпланетного магнитного поля.! Получены количественные соотношения между положением границ области свечения и величиной В--компоненты МШ для дневного и ночного участков овала полярных сияний. При В 0 положение области свечения совпадает с авроральным овалом при отсутствии магнитных возмущений. При В, 0 с увеличением интенсивности Bz область свечения расширяется и смещается в более низкие широты вдоль всего овала полярных сияний.
2. Влияние Ву-компоненты ММП проявляется только на дневной стороне Земли; Полярные сияния смещаются к экватору как в северном, так и в южном полушариях с уменьшением Вц-компоненты. Увеличение скорости солнечного ветра приводит к расширению области свечения и сдвигу ее к экватору.
3. Показано, что наблюдается хорошая сопряженность овалов в обоих полушариях. В процессе развития активной фазы аврораль-ной суббури смещение полярных сияний к полюсу протекает неравномерно. Максимальная скорость смещения полярных сияний к полюсу наблюдается в начале фазы развития суббури.
4. По данным о динамике дневного сектора овала оценена энергия магнитного поля, накопленная в хвосте магнитосферы при различных интенсивностях В -компоненты ШШ. Время диссипации этой энергии в авроральной ионосфере согласуется с продолжительностью суббурь различной интенсивности.
Внедрение результатов. Результаты исследований, проведенных в диссертации, использованы в Институте земного магнетизма,ионосферы и распространения радиоволн АН СССР, Государственном оптическом институте им. С.И.Вавилова, в отчетах по хоздоговорным и плановым темам ПГИ и вошли в модель полярного сияния.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 53 страниц текста, 42 иллюстрации и 6 таблиц. Список использованной литературы включает 194-работы советских и зарубежных авторов.
Динамика приполюсной границы овала полярных сияний в ночном секторе в процессе развития авроральной суббури
В последнее время с помощью спутников было обнаружено, что, помимо вторжения электронов в авроральный овал, который определяется дискретными формами полярных сияний, существует зона высыпаний мягких электронов, расположенная экваториальнее овала /92, 157-160/ и связанная с диффузным поясом свечения. Эта зона высыпаний существует и при низкой магнитной активности. Наблюдения на спутниках показали, что дискретные формы полярных сияний и диффузное свечение связаны с разными энергетическими спектрами авро-ральных электронов /2, 157/. В магнитоспокойные периоды интенсивность диффузного свечения, особенно в вечерние часы, мала. Во время возмущений яркость полосы диффузного свечения растет, увеличивается ее ширина, и она смещается на более низкие широты,ос-таваясь все время экваториальнее дискретных форм полярных сияний ДбО, I7V» Однако спутники пересекают зону сияний в течение нескольких минут и регистрируют авроральную ситуацию в фиксированный момент времени, то есть они не дают динамику развития процесса. Большое внимание исследователей уделяется выявлению сопряженности протекания геофизических явлений в обоих полушариях Земли. Наличие сопряженности может свидетельствовать о том, что источник возмущений располагается в области замкнутых силовых линий геомагнитного поля. Как было показано в /59, 118/, экваториальная граница области свечения дискретных форм полярных сияний в полуночные часы совпадает с внутренней границей плазменного слоя. Силовые линии магнитного поля Земли на этой границе всегда замкнуты, что должно давать хорошую сопряженность в поведении полярных сияний в двух полушариях вблизи экваториальных границ двух овалов. Действительно, довольно тесная сопряженность форм, интенсивности, пространственно-временных вариаций сияний на примерно сопряженной паре станций Фаревелл-Кэмпбелл (Ф 61) была получены Девиттом ДІ5/. Сопряженность ночных сияний в маг нитоспокойные периоды наблюдалась на широтах 66 Ф 71 с помощью реактивных самолетов /98/. При магнитных возмущениях хорошая сопряженность сохраняется около экваториальной границы области свечения Д25, 186/, однако на более высоких широтах она нарушается /98, 186/.
Для некоторых целей, как, например, для прогнозирования появления полярных сияний в одном полушарии по геофизической обстановке в другом полушарии, важное значение имеет выявление сопряженности среднестатистических распределений полярных сияний. Однако исследований такого рода практически не проводилось.
Важное место в магнитосферной физике занимает исследование авроральных суббурь. Авроральная суббуря представляет собой одно из наиболее характерных проявлений магнитосферного возмущения, которое достаточно четко проявляется в динамике как отдельных форм, так и всего овала полярных сияний. Поэтому изучение авроральных явлений во время развития суббури позволяет получить по наземным данным сведения о магнитосферных процессах.5 Основы динамики форм полярных сияний в процессе развития авроральной суббури изложены Акасофу С.-И. /74-77/, а позднее были уточнены и дополнены в работах /22, 43, 47-49, 66, 68, 189, 190/. Исследования, выполненные с помощью реактивных самолетов и спутников /79, 81, 184/, в основном подтвердили характерные черты развития авроральной суббури.] В работах /33, 35/ показано, что авроральная суббуря имеет тонкую структуру, получившую название "микро-суббури".
Принципиально важным моментом является вопрос о локализации источника авроральной суббури в хвосте магнитосферы Земли. Известно, что начало активной фазы авроральной суббури характеризуется уярчением в полуночные часы одной из экваториальных дуг полярного сияния или возникновением новой дуги /I, 4-7, 77/ с последующим образованием авроральнои выпуклости, расширяющейся как к полюсу, так и в долготном направлении /16, 75-77, 86-88/. При этом, расширение области свечения в меридиональном направлении как к экватору, так и к полюсу свидетельствует о значительных изменениях конфигурации магнитного поля и геометрии плазменного слоя /27, 135, 176, 181/ в хвосте магнитосферы Земли. Смещение экваториальной границы, охваченной свечением, на более низкие широты свидетельствует о приближении к Земле внутреннего края плазменного слоя. Распространение высокоширотной кромки сияний к полюсу, по-видимому, отображает удаление от Земли нейтральной линии в хвосте магнитосферы, вдоль которой происходит пересоединение магнитных силовых линий» Таким образом, исследование динамики приполюсной границы сияний во время суббури имеет важное значение для понимания процессов, протекающих в период магнито-сферных возмущений. Однако структура сияний на приполюсной кромке авроральнои выпуклости в максимуме возмущения изучена еще недостаточно детально. В связи с вышеизложенным в первой главе исследуются некоторые важные особенности топологии и динамики ав-рорального овала. Во втором параграфе изложены результаты статистического анализа распределения азимутов протяженных форм полярных сияний и проведено обобщение имеющегося материала по вариациям азимутов дуг сияний на разных широтах. В третьем параграфе рассмотрен вопрос о сопряженности овалов в двух полушариях, что очень важно как для изучения крупномасштабной морфологии магнитосферы, так и для разработки методики прогнозирования полярных сияний. В двух последних параграфах этой главы исследована динамика приполюсной границы овала полярных сияний в полуночные часы и пояса диффузного свечения в утренние часы в процессе развития -авроральнои суббури.
Динамика полярных сияний в дневные и послеполуденные часы в зависимости от величины В -компоненты межпланетного магнитного поля и авроральной магнитной активности
При достаточно большой статистике п8п обычно не превышает 4, т.е. находится в пределах ошибки измерения азимута дуги. Полуамплитуда суточного хода азимутов "о" имеет максимум на Ф 74-75 и уменьшается как в сторону низких, так и высоких широт. Значение полуамплитуды "о" на широте 80 получено из аппроксимации синусоидой азимутов протяженной формы полярных сияний в разные часы местного времени, зарегистрированной с помощью спутника Д69/ при спокойных магнитных условиях. С уменьшением широты полярных сияний азимуты дуг испытывают все меньшую суточную вариацию. Величина полуамплитуды суточного хода азимутов дуг, показанная по данным ст. Пирамида /42/, существенно меньше, чем для станций о. Хейса и Бейкер-Лейк, расположенных на близких широтах. Можно предположить, что при определении суточного хода азимутов дуг на ст. Пирамида были учтены и сияния полярной шапки в вечерние и утренние часы, которые в эти моменты времени достаточно трудно отделить от сияний овала.
Наличие суточного хода азимутов дуг является важным фактором в пользу концепции овальной зоны полярных сияний. Если область свечения представляет собой кольцо, вдоль которого располагаются формы сияний, то суточная вариация азимутов дуг может наблюдаться только тогда, когда центр кольца свечения не совпадает с осью вращения Земли или полюсом исправленных геомагнитных координат. Для круговых зон, центры которых совпадают с полюсом, суточная вариация отсутствует.
Из простых геометрических соображений следует, что амплитуда суточного хода будет увеличиваться как при уменьшении радиуса кольца свечения, так и при увеличении расстояния между полюсом и центром кольца. Отсюда мы получаем, что при увеличении широты амплитуда суточного хода азимутов дуг должна увеличиваться, так как уменьшается радиус той светящейся области, внутри которой располагаются дуги сияний, регистрируемые на данной станции. С другой стороны, за счет того, что ацентричность приполюсной границы овала существенно меньше, чем экваториальной, то амплитуда суточного хода не может непрерывно увеличиваться, а должна стремиться к пределу, определяемому ходом азимутов вдоль приполюсной границы или вдоль овала при спокойных условиях. При приближении к пределу кривая амплитуды может переходить через максимум. Именно такая закономерность приведена на рисунке 1.4. Общий ход кривой на рис. 1.4 соответствует расположению сияний вдоль овала полярных сияний.
Из приведенных на рис. 1.3 данных следует, что в фиксированные моменты местного времени азимуты дуг полярных сияний меняются с широтой. Если анализировать одновременно данные нескольких станций, то при достаточно большой статистике в каждый момент местного времени, кроме полудня и полуночи, могут получаться несколько максимумов в кривых распределения азимутов дуг полярных сияний. Число максимумов должно быть равно числу станций, если эти станции достаточно разнесены по широте, В /153/ были использованы данные семи станций, причем широты двух станций практически совпадали. Возможно, этим и объясняется шесть различных ориентации дуг полярных сияний, полученные в /153/.
Таким образом, на основании наиболее полного из имевшегося в литературе экспериментального материала по ориентации протяженных форм полярных сияний на различных станциях заключаем: 1. Протяженные формы полярных сияний располагаются вдоль овала. Распределение дуг полярных сияний по азимутам в фиксированные моменты местного времени на данной широте имеет только один максимум и хорошо описывается нормальным распределением. 2. Амплитуда суточного хода азимутов дуг полярных сияний имеет максимум на Ф1 74-75 и уменьшается как к низким, так и к высоким широтам. При рассмотрении планетарного распределения полярных сияний в литературе оживленно дискутировался вопрос о разрыве ова- ! ла полярных сияний в утренние часы. В /46/ показано, что при спокойных магнитных условиях между дневным и ночным участками овала полярных сияний может наблюдаться долготный разрыв области существования дискретных форм полярных сияний, который исчезает с увеличением магнитной активности. Самолетные и спутниковые исследования, выполненные при низком уровне магнитной активности в утренние часы на широтах овала полярных сияний /81, 102/, согласуются с такой точкой зрения. С другой стороны, в /152/ указывается на существование в утренние часы широтного разрыва в распределении полярных сияний примерно в 10 (одни формы расположены на Ф 67, другие - на Ф 77). Эти выводы основывались главным образом на результатах визуальных наблюдений полярных сияний со станции Годхавн (Ф 77,5), с которой полярные сияния на Ф 67-70 видны у горизонта. Поэтому исследование динамики полярных сияний и структуры аврорального овала в утреннем секторе представляет особый интерес.
В данном параграфе представлены результаты исследования динамики полярных сияний в утреннем секторе при различном уровне магнитной возмущенности /18/. Использовались в основном ас-кафильмы обсерватории мыс Челюскин (Ф 7І,3) за 1965 г., так как в утренние часы (после 03 MLT) станция располагается в области предполагаемого разрыва. Контроль магнитной возмущенности осуществлялся по магнитограммам обсерваторий мыс Челюскин и о. Диксон. Рассматривались главным образом случаи, когда магнитное поле на обсерватории мыс Челюскин в послеполуночные часы было относительно спокойным или умеренно возмущенным. Исследованные случаи расположены в порядке возрастания магнитной активности. Сдвиг между мировым и местным временем для обсерватории мыс Челюскин составляет 7 часов, т.е. местная полночь соответствует I7 UT.
Влияние скорости солнечного ветра на положение и структуру полярных сияний в полуночном секторе
Магнитно-спокойными считались дни с ЦКр 18 и магнитно-возмущенными - с к„ 18. За характеристику вероятности появления полярных сияний принималось отношение числа случаев появления сияний в получасовом интервале к общему числу получасовых интервалов, во время которых проводились наблюдения. При слабой магнитной активности в суточном ходе четко выражены два максимума: утренний и вечерний, и незначительно возрастает вероятность появления сияний в полуночные часы (рис. I.II,a).C увеличением магнитной возмущенности характер кривой практически не меняется, но полуночный максимум становится намного отчетливей. Природа этого максимума становится понятной, если сравнить суточный ход вероятности появления сияний с суточным ходом яркости свечения в относительных единицах, который приведен на рис. 1.11,6. Даже при слабой магнитной активности и сравнительно низкой величине вероятности Р средняя яркость сияний в полночь почти на порядок выше, чем вечером и утром.
Таким образом, показанные на рис. I.II суточные вариации вероятности появления полярных сияний достаточно хорошо иллюстрируют положение станции Мирный относительно овала полярных сияний. В вечерние и утренние часы Мирный располагается в пределах овала, с чем и связано появление максимума Р в эти часы. Согласно /46/, на дневной стороне овала преобладают сравнительно слабые сияния, что подтверждается сопоставлением рисунков 1.П,а и 1,11,6. Резкий максимум интенсивности в полуночные часы связан с движением ярких форм полярных сияний к полюсу во время фазы развития авроральной суббури.
Для исследования поведения приполюсной области свечения отбирались уединенные магнитные возмущения по магнитограммам станции Мирный в районе местной магнитной полуночи. Так как начало фазы зарождения суббури выражено недостаточно четко /47/, то обычно за точку отсчета принимается начало активной фазы (TQ по терминологии С.-И.Акасофу), которое совпадает с началом развития западного электроджета и началом резкого броска полярных сияний к полюсу /75-77/. Однако, в связи с тем, что в южном полушарии отсутствуют магнитные обсерватории, расположенные на широтах зоны полярных сияний в одном долготном интервале с Мирным, за точку отсчета был принят момент максимума магнитного возмущения на станции Мирный. Так как обсерватория Мирный располагается на 10 к полюсу от зоны Фритца, где наблюдается максимум магнитной активности в полночь, то интенсивности магнитных возмущений, определенные по магнитограммам Мирного, с которыми сопоставлялись процессы в полярных сияниях, занижены по отношению к зональным возмущениям, и максимум возмущения наблюдается на несколько минут позднее.
На рис. I.I2 приведены три характерных случая изменения положения приполюсной границы области свечения (сплошные линии) в процессе развития авроральной суббури и вариации Н-составляю-щей (штриховые линии) по магнитным данным станции Мирный. На осях абсцисс указано мировое время. При построении меридиональных движений высота нижней кромки полярных сияний принималась равной 105 км /67/, Приведенные на рис. I.I2 магнитные возмущения значительно различаются по интенсивности. Для первой суббури н в максимуме примерно -250 нТ, во второй - примерно -400 нТ, а для аномально интенсивной суббури, наблюдавшейся 14 мая 1969 г., примерно -1400 нТ.
Характерной особенностью всех приведенных примеров с.уб-бурь является то, что взрывной процесс, связанный с броском области свечения к полюсу, заканчивается за 10-15 мин до максимума магнитной бухты, после чего перемещение сияний резко замедляет ся. В дальнейшем движение сияний к полюсу если и продолжадеется, то со значительно меньшей скоростью. Предельное положение приполюсной границы сияний зависит от интенсивности магнитного возмущения. Скорость смещения полосы сияний к полюсу в начальный период фазы развития для суббурь разной интенсивности остается приблизительно постоянной.
Смещение полярных сияний к экватору после максимума магнитного возмущения обычно происходит значительно медленнее, чем движение к полюсу. Из приведенных на рис. I.I2 данных следует, что приполюсная граница области свечения даже после окончания магнитного возмущения располагается на достаточно высокой широте, которая существенно превышает положение приполюсной границы овала полярных сияний в ночные часы при спокойных магнитных условиях /4-6/. Более медленный возврат полярных сияний к низким широтам на фазе восстановления суббури согласуется с результатами работ С.-И.Акасофу и других исследователей /77, 88/.
На рис. I.I3 приведены средние значения скорости смещения приполюсной границы полярных сияний в процессе развития авро-ральной суббури, полученные по 13 случаям. Здесь же показана скорость изменения горизонтальной составляющей магнитного поля. За ноль отсчета принят момент максимума магнитной бухты. Наибольшая скорость смещения полярных сияний к полюсу наблюдается за 15-20 мин до максимума магнитного возмущения и составляет примерно 80 км/мин. Затем скорость смещения сияний резко падает и в максимуме отрицательной магнитной бухты составляет примерно 15 км/мин. В среднем предельная широта достигается сияниями через 10 мин после максимума магнитного возмущения, когда кривая средней скорости движения полярных сияний переходит через ноль. После этого начинается плавное возвращение приполюсной границы свечения к экватору с небольшими скоростями OIN 10-15 км/мин).
Влияние By-компоненты межпланетного магнитного поля на положение полярных сияний в дневном секторе
В последние несколько лет одной из важнейших проблем физики магнитосферы является выяснение роли различных характеристик межпланетной среды в магнитосферных процессах, в том числе и в генерации магнитосферных суббурь, частным проявлением которых являются авроральные суббури. Так как энергия суббури обеспечивается существованием динамо-процесса на магнитопаузе при взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли, а направление и интенсивность межпланетного магнитного поля, в частности его В.-компонента, контролирует эффективность динамо, то нет сомнения, что Bz играет главенствующую роль в протекании магнитосферных возмущений.
Овал полярных сияний есть проявление в свечении атмосферы топологической особенности крупномасштабной структуры магнитосферы и располагается между областями с замкнутыми и разомкнутыми магнитными силовыми линиями Выявление возможных связей компонент вектора межпланетного магнитного поля и скорости сол-нечного ветра с положением овала полярных сияний позволяет более глубоко исследовать следствие процессов взаимодействия солнечной плазмы и "вмороженного" в нее магнитного поля с геомагнитным полем, влияющих на динамику крупномасштабной структуры магнитосферы и находящих отражение в распределении полярных сияний в высоких широтах.
Положение овала полярных сияний тесно связано с уровнем магнитной возмущенности /41/ и фазами суббурь /23, 47, 77/, которые в свою очередь зависят от ситуации в околоземном космическом пространстве, в частности, от ориентации вектора межпланетного магнитного поля /82, 126/, Согласно ДОб, 126, 166/, развитие суббури происходит после поворота В?-компоненты ММП к югу (В7 О). После изменения знака В,-компоненты от В О к В2 0 в магнитосфере начинается развитие цепочки процессов (эрозия дневной магнитосферы, увеличение магнитной энергии в хвосте, утоньшение плазменного слоя и приближение его к Земле и т.д.), которое неизбежно заканчивается взрывным процессом в магнитосфере - фазой развития суббури. Однако в /89/ было показано, что авроральные суббури могут происходить и при В О.При этом нет качественных различий в протекании суббурь, существующих при разных направлениях B7i Суббури различаются только сво-им масштабом, охватывая существенно меньшую область как по широте, так и по долготе при В 0.
Эта проблема получила новое звучание в связи со спутниковыми наблюдениями полярных сияний. Согласно /79/, суббури появляются в периоды, когда овал полярных сияний больше своего минимального размера. Минимальный размер овала достигается при длительных, в несколько часов, больших положительных ( 5 нТ) значениях В,. Увеличение размеров овала может происходить как при северной, так и при южной компоненте ММП. Суббури тем интенсивней, чем больше размеры овала, которые резко увеличиваются (овал полярных сияний расширяется) при повороте В?-компоненты к югу. При появлении В, 0 смещение овала к экватору происходит не только в дневном /137, 189, 190/, но и в ночном секторах /80, 119, 155/. В Д37, 190/ для отдельных временных интервалов показана тесная связь, вплоть до функциональной, между положением овала полярных сияний в дневном секторе и вариациями В7-компо-ненты ММП. Однако статистические исследования, позволяющие получить количественные зависимости между величиной В7 и положением овала полярных сияний, в настоящее время практически отсутствуют.
Влияние В -компоненты ММП на сияния полярной шапки исследовалось в /36, 72, 141, 154/» По данным камер обзора всего неба гренландской сети станций (северная полярная шапка) в Д54/ показано, что сияния полярной шапки преобладают при положительных значениях В -компоненты и постепенно исчезают, когда В? начинает поворачиваться к югу,4 Зависимость частоты появления сияний в южной полярной шапке от знака и величины В -компоненты по данным станции Восток (ф 84) рассмотрена в /36, 72/. Показано, что вероятность появления сияний мала при Вг 0 и примерно линейно растет с увеличением положительных значений Bz.
Полярные сияния овальной зоны и сияния полярной шапки морфологически различаются. В настоящем исследовании будет рассмотрено влияние параметров межпланетного магнитного поля и скорости солнечного ветра только на динамику полярных сияний овальной зоны.
В данном параграфе изложены результаты исследования изменения положения границ области, занятой полярными сияниями,при северной (В - У 0) ориентации В -компоненты ММП /20/. Положение полярных сияний определялось по аскафильмам станций Мирный (ф = -76,6; А = 127,3), мыс Челюскин (ф - 71,3; А « 175,0) и о. Диксон (ф = 68,0; А в 155,0) за 1965-1967 гг. Измерения ММП проводились на спутниках пЭксплорер-28м и "Эксплорер-33". Использовались значения вектора межпланетного магнитного поля в солнечно-магнитосферной системе координат. По спутнику "Эксплорер-28п значения ШШ усреднены за 5,5 мин, а по "Эксплореру-33й - за 10 мин. Наблюдения ШШ на спутнике "Эксплорер-28" проводились Н.Нессом, а на спутнике "Эксплорер-33" К.Сояеттом и Д.Колбурном и получены через Национальный центр по ракетам и спутникам США.
