Том 88, № 3 (2024)

Изучены геомагнитные пульсации с периодами от единиц до десятков минут и связанные с ними геоиндуцированные токи. Исследована связь эффективности возбуждения токов геомагнитными пульсациями с параметрами межпланетного магнитного поля и плазмы солнечного ветра при разных временах задержки. Для анализа использованы данные измерений геомагнитного поля и геоиндуцированных токов на севере Европейской части РФ и в Финляндии. Показано, что эффективность возбуждения геоиндуцированных токов пульсациями выше, если в течение нескольких часов скорость солнечного ветра не опускается заметно ниже 500 км/с.

На основе глобальной самосогласованной модели термосферы, ионосферы и протоносферы (ГСМ ТИП) ранее нами была дана интерпретация ионосферных эффектов геомагнитной бури в марте 2015 г., выявлены и проанализированы положительные эффекты последействия. Дальнейший анализ результатов численного моделирования показал, что положительные эффекты последействия по-разному проявляются в различных долготных секторах. Представлены результаты исследования зависимости возмущений параметров верхней атмосферы от времени начала геомагнитной бури по UT. Показано, что существующие отличия в среднезональных эффектах на главной фазе бури в N_mF2 бурь с различными моментами начала связаны с различиями возмущений ветра и состава термосферы и проявляются главным образом после 12 ч с момента начала геомагнитной бури. Время начала формирования среднезональных эффектов последействия, их амплитуда и широтная протяженность зависят от времени UT начала геомагнитной бури.

На базе полигонов Полярного геофизического института на Кольском полуострове создается система изображающих фотометров высокого временного разрешения (Pulsating Aurora Imaging Photometers System, PAIPS) для исследования структуры пульсирующих полярных сияний (ППС) в ближнем ультрафиолетовом диапазоне (300—400 нм). Представлено описание двух случаев измерения ППС системой PAIPS совместно с камерами всего неба. Для первого приведен частотный анализ сигнала и показано, что в течение полутора часов пульсации происходят на квазипостоянной частоте около 1 Гц. Для второго приведены измерения соотношения интенсивности в линиях 337 и 391 нм. Анализ одновременных наблюдений оптических камер в поле зрения спектрометра показывает, что в пульсациях свечение на фазе “включено” является более “зеленым”, т.е. соответствует менее энергичным высыпающимся электронам, при этом стереометрические наблюдения с камерой в обсерватории “Ловозеро” дают максимумы коэффициента корреляции временных рядов камер на высотах 145—150 км и ~92 км.

Разработана численная модель для расчета электромагнитного отклика в ионосфере от заземленных сверхнизкочастотных передатчиков конечной длины L. Такими мега-излучателями являются передатчик ЗЕВС с несущей частотой 82 Гц и установка FENICS, которая может генерировать искусственные излучения на частотах от долей герц до первых сотен герц. Рассчитана амплитуда излучений, возбуждаемых в верхней ионосфере заземленным горизонтальным током, подвешенным над высокоомной земной поверхностью. Высотный профиль параметров плазмы реконструирован с использованием модели ионосферы IRI. Для передатчика ЗЕВС (L = 60 км), запитываемого током 200 А, моделируемые амплитуды электромагнитного отклика в ночной ионосфере могут достигать ~60 мкВ/м, что подтвердилось наблюдениями на спутнике DEMETER. Согласно расчетам, установка FENICS (L = 100 км), запитываемая током 100 A, может генерировать в ночной верхней ионосфере излучение с частотой 10—100 Гц с амплитудой до ~60—70 мкВ/м. Установка FENICS может быть использована для возбуждения искусственных Рс1-пульсаций, которые можно было бы зарегистрировать на низкоорбитальных спутниках (например, CSES). Для создания в ночной ионосфере колебаний на частоте 0.5 Гц с амплитудами магнитной компоненты >1 пТл и электрической >10 мкВ/м необходим ток в антенне FENICS > 140 А.

Представлены результаты анализа сигналов СДВ-передатчиков радионавигационной системы РСДН-20, зарегистрированных в обсерваториях “Ловозеро”, “Верхнетуломский” (обе на Кольском полуострове) и “Баренцбург” (архипелаг Шпицберген). Обнаружены события нетипичного уменьшения амплитуды горизонтального магнитного поля этих сигналов в ночное время, которое происходило на фоне суббурь при значениях AL-индекса от –500 нТл и ниже. Рассмотрены случаи, когда во время суббури были доступны оптические наблюдения, по данным которых регистрировались авроральные высыпания. Обнаруженный эффект может быть связан с локальными изменениями профиля электронной концентрации нижней ионосферы, вызванными высыпаниями заряженных частиц во время суббури.

Проанализирован рост сцинтилляций сигналов ГЛОНАСС и GPS-спутников с использованием ГНСС-приемника Septentrio, установленного в городе Апатиты, во время сильной магнитной бури 23—24 марта 2023 г. По данным ионозонда на станции “Ловозеро” и данным радара EISCAT в Тромсё показано, что рост фазовых сцинтилляций вызван ростом концентрации плазмы преимущественно в E-слое ионосферы. Рост фазовых сцинтилляций сопровождается появлением дискретных форм полярных сияний.

Представлены результаты исследования внутренней мелкомасштабной структуры поляризационного джета с использованием различных спутниковых данных. Подтвержден минимальный размер неоднородностей и типичный внутренний состав стратифицированного поляризационного джета. Обнаружена двухпиковая структура, которая представляет собой две крупных страты поляризационного джета. Показан сдвиг страт концентрации и температуры электронов по широте относительно друг друга.

Анализ флуктуаций радиосигналов ИСЗ, рассеянных на мелкомасштабных неоднородностях F-области ионосферы и принятых наземным приемником в Москве, показал, что в широтном профиле дисперсии логарифма относительной амплитуды можно наблюдать как единичный максимум, так и два-три максимума. Определена ориентация поперечной анизотропии неоднородностей и сопоставлена с направлением дрейфа, полученным ионозондом DPS-4 с использованием программы LocalDrift.

Выполнены расчеты интенсивности ночного свечения Атмосферных полос молекулярного кислорода I_vʹvʺ (см^–2с^–1) в атмосфере Земли для различных сезонов в средних широтах и в области экватора и северных тропиков с учетом экспериментальных данных профилей концентраций атомарного кислорода на различных широтах. Рассчитанные интегральные интенсивности свечения Атмосферных полос сравниваются с экспериментальными данными, полученными с космического шаттла (транспортной системы STS), а также с телескопа Keck I. Показано, что наблюдается хорошее согласие результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными, но лучшее согласие достигается с данными, полученными с телескопа Keck I.

Выполнено численное моделирование распространения атмосферных волн перед сильным скачком давления во время шквала в Москве 29 мая 2017 г. с использованием трехмерной версии нелинейной численной модели высокого разрешения AtmoSym. Метеорологический источник возмущений задавался на основе экспериментальных наблюдений сети из четырех микробарографов, расположенных в Московской области. Проведены оценки волновых возмущений в верхней атмосфере, вызванных генерацией акустических и внутренних гравитационных волн метеорологическим источником.

Выполнено моделирование движения частиц галактических космических лучей в магнитосфере Земли, заданном моделями магнитного поля IGRF и CHAOS, при этом во второй из них дополнительно есть литосферная компонента поля, отсутствующая в первой модели. Получены спектры мощности потока галактических космических лучей на фиксированной высоте над поверхностью Земли и обнаружено их различие при больших порядках мультипольного разложения, l > 7. При l > 20 результат можно объяснить вкладом литосферной компоненты магнитного поля в модели CHAOS по сравнению с IGRF, а при l > 20 — различием в точности описания главного поля, поскольку IGRF ограничена 13-м порядком разложения.

Описан баллонный эксперимент EUSO-SPB2 для исследования космических лучей сверхвысоких и предельно высоких энергий, а также астрофизических нейтрино высоких энергий, приведены основные характеристики флуоресцентного и черенковского телескопа проекта. В рамках предполетной подготовки проведена калибровка многоканального фотоприемника.

Выполнен новый расчет атмосферных лептонов — мюонных нейтрино и мюонов от распадов очарованных частиц (D^±, D⁰, D⁰, Λ_с) — для той же модели адронного каскада, которая использовалась в расчетах характеристик атмосферных лептонов от распадов π- и K-мезонов. Построены спектральные зенитно-угловые распределения (D, Λ_с)-лептонов и (π, K)-лептонов. Найдены интервалы кросс-энергии, в которых (D, Λ_с)-лептоны дают вклад, сопоставимый с потоками (π, K)-мюонов и нейтрино. Показана возможность обнаружения (D, Λ_с)-нейтрино на эксперименте при энергиях много ниже кросс-энергии.