Установление влияния параметров магнитных облаков на геомагнитную активность

Для установления влияния параметров магнитных облаков на их геоэффективность была создана база модельных магнитных облаков, на основе представления облака как бессиловой цилиндрической потоковой трубки. Общее количество модельных магнитных облаков, каждое из которых соответствует определенному набору параметров облака, составило порядка 2 000 000. Диапазоны изменения параметров модельных облаков были выбраны в результате статистического анализа данных по параметрам реальных облаков, зарегистрированных на КА ACE и WIND за четырехлетний период наблюдений (1998-2001) и представленных в работах ^[1].^[2]. Таким образом, были получены следующие диапазоны изменения параметров модельных магнитных облаков: магнитное поле на оси облака от -40 нТл до 41 нТл с шагом в 9 нТл; радиус облака от 1500 до 4992 Re с шагом в 388 Re; полярный и азимутальный углы от 00 до 1800 с шагом в 200; прицельный параметр от -1250 до 1252 Re с шагом в 278 Re; средняя скорость облака от 350 до 650 км•с-1; продолжительность облака от 10 до 30 часов с шагом 5 часов. На основе этих диапазонов изменения основных параметров магнитных облаков и была создана база модельных облаков. Для установления диапазонов значений магнитных облаков, отвечающих за развитие геомагнитных бурь определенного класса интенсивности, из общей базы были отобраны события с радиусом 3 444 Re, средней скоростью 450 км•с-1 и отрицательной спиральностью, через которые спутник проходит за интервал протяженностью 25 часов. Остальные параметры облака могли изменяться согласно диапазону и дискретности установленной при создании базы модельных облаков Отобранные магнитные облака анализировались на предмет присутствия в них пороговых значений Bz<0 компоненты ММП, необходимых для развития геомагнитных бурь определенного класса интенсивности (таблица 1). Сопоставление полученных значений Bz<0 с данными приведенными в таблице 1, позволяет установить интенсивность магнитной бури, которую способно вызвать данное облако.

Таблица 1. Пороговые значения Bz<0 ММП, необходимые для развития магнитных бурь различной интенсивности (по Dst-индексу)^[3]. 1. полная картинка без подписи, выравнивание по центру:

В результате проведенного исследования было получено, что наибольшее число рассматриваемых модельных облаков (54%) способны вызывать интенсивные (сильные и экстремальные) магнитные бури, что соответствует результату, полученному в работе [3] по реальным магнитным облакам. Дальнейшее разделение модельных магнитных облаков по каждому параметру и их подробный анализ позволяет установить конкретные диапазоны значений параметров облака, вносящих наибольший вклад в его геоэффективные свойства. В таблице 2 показано полученное процентное соотношение числа модельных магнитных облаков вызывающих конкретный класс геомагнитной бури к общему числу возможных комбинаций параметров облаков.

Из таблицы 2 следует, что интенсивные бури в основном вызываются магнитными облаками с большими значениями угла наклона оси к плоскости эклиптики и сильным отрицательным магнитным полем на ней. Слабые бури вызываются преимущественно облаками с небольшими полярными углами и почти всем диапазоном значений магнитного поля на оси. Азимутальный угол наклона оси облака к плоскости эклиптики оказывает незначительное влияние на интенсивность геомагнитной бури, ожидаемой при взаимодействии таких модельных облаков с магнитосферой. Облака с низкими значениями величины магнитного поля на оси не вызывают магнитных бурь.

Используемые источники

1. ↑ Lynch B., Zurbuchen T., Fisk L., Antiochos S. Internal structure of magnetic clouds: Plasma and composition // J. Geophys. Res. 2003. V.108. №A6. P. 1239-1252. doi:10.1029/2002JA009591
2. ↑ Zhang J. et. al. A statistical study of the geoeffectiveness of magnetic clouds during high solar activity years // J. Geophys. Res., 2004. V.109. A09101. doi:10.1029/2004JA010410
3. ↑ Gonzalez W.D. et al., What is a geomagnetic storm? // J. Geophys. Res. 1994. V.99. №A4. P. 5771