РОЗДІЛ 2
Морфологія геліосфери за новими спостереженнями на космічних апаратах
2.1. Характеристика матеріалів спостережень
З попереднього розділу випливає, що дослідження зв’язку стану сонячного вітру і
процесів в магнітосфері Землі залишається актуальною задачею.
У роботі використана інформація про стан міжпланетного середовища поблизу
Землі, приведена в національній базі даних космічних наук США ( NSSDC OMNI
web-адреса http://dbserv.npi.msu.su/data/release2/ omnionline.html) з 1963 по
2001 роки. Наукова інформація, наведена в OMNI, отримана зі спостережень в
багатьох супутникових проектах; їх перелік наведено в таблиці 2.1:
Таблиця 2.1.
Перелік супутників, які вели моніторинг біляземного міжпланетного простору
IMP 1 (Expl 18)
27.11.63 ? 15.02.64, Ness
IMP 3 (Expl 28)
01.06.65 – 29.01.67, Ness
IMP 4 (Expl 34)
26.05.67 – 27.12.68, Ness
IMP 5 (Expl 41)
21.06.69 – 26.10.72, Ness
IMP 6 (Expl 43)
14.03.71 – 21.07.74, Ness
IMP 7 (Expl 47)
26.09.72 – 03.04.73, Ness
IMP 8 (Expl 50)
30.10.73 – 12.05.00, Ness
AIMP 1 (Expl 33)
06.07.66 – 23.09.69, Ness
AIMP 2 (Expl 35)
28.07.67 – 03.07.68, Ness
HEOS 1 and HEOS 2
11.12.68 – 28.10.75, Hedgecock
Продовження табл.2.1
VELA
26.07.65 – 13.11.67, Bame
OGO 5
05.03.68 – 29.04.71, Neugebauer
ISEE 1
30.10.77 – 19.12.79, Bame
ISEE 3
14.08.78 – 21.12.82, E.Smith
PROGNOZ 10
27.04.85 – 04.11.85, Єрошенко
Wind
21.11.94 – 21.07.99, Lepping
ACE
з 06.02.98, Ness
Як видно з таблиці 2.1, основним є внесок супутника IMP8. IMP8 (Interplanetary
Monitoring Platforms) був запущений 26 жовтня 1973 року. Він має орбіту на
геоцентричних відстанях, що лежать в межах від 25 до 45 RЗ з середнім значенням
35 RЗ. IMP8 проводить більше 60% часу за межами магнітосфери, інший час
перебуває в магнітошарі та внутрішніх частинах магнітосфери. IMP8
стабілізований обертанням, так що вектор кутової швидкості обертання
спрямований перпендикулярно площині екліптики, а сама швидкість ? 24 об/хв.
Супутник містить на борту комплекс наукової апаратури для моніторингу
характеристик плазми сонячного вітру, яка успішно працювала 28 років до
моменту, коли керівництво проектом припинило роботу наприкінці жовтня 2001
року. Завдяки IMP8 ми маємо однорідний ряд високоякісних вимірів параметрів
сонячного вітру поблизу Землі.
На IMP8 використовувався трьохкомпонентний ферозондовий котушковий магнітометр.
Спочатку інструмент мав три робочі діапазони: ±12 нТл, ±36 нТл та ±108 нТл. Але
через неполадки в роботі схеми управління перемикання діапазонів робочим був
встановлений ±36 нТл. Рівень шумів датчиків складає 0.025 нТл, тоді як рівень
дискретизації при оцифровуванні ±0.14 нТл. Датчики магнітометра встановлені на
кінцях чотириметрових антен.
IMP8 ніс комплекс апаратури для вимірів швидкості та концентрації сонячного
вітру. Для цього був використаний інструмент „чашка Фарадея”, який проводив
аналіз плазми з енергією частинок, меншою за 10 кеВ. Окрім того працювали
датчики високоенергійних частинок з енергіями до 35МеВ.
При подальшому аналізі використовувались годинні усереднення даних, що
дозволяло вивчати відгук великомасштабних структур в авроральному овалі на
міжпланетні варіації та не враховувати місця розташування супутника. Час
затримки між змінами в ММП та авроральному овалі Землі складає до 15 хвилин
[12, 66, 67], що значно менше часу усереднення.
Для проведення аналізу впливу секторної структури на авроральну область були
використані каталоги Свальгарда [32], побудовані на основі наземних та
космічних вимірювань магнітного поля.
Для знаходження секторної границі Свальгард використовував виміри наземних
магнітних обсерваторій. При взаємодії магнітосфери з сонячним вітром виникає
глобальне електричне поле, орієнтація якого залежить від орієнтації ММП. Це
індуковане електричне поле ініціює відповідні струмові системи в магнітосфері.
Тому варіації в ММП находять відгук в геомагнітних елементах [68 ? 70]. На
низьких широтах флуктуації наземного поля, такого походження, як правило,
досить малі, рідко перевищують 1%, проте в полярних шапках вони можуть досягати
10% і найбільш чітко виражені біля місцевого полудня.
Кількісні дослідження [71] дали емпіричні формули:
де Z0 – вертикальна стабільна компонента геомагнітного поля; Zў ? варіація, не
пов’язана з міжпланетним магнітним полем; By – азимутальна складова ММП.
Коефіцієнт k в середньому близький до 10, але сильно змінюється в залежності
від місцевого часу, сезону, стану сонячної активності. Якщо k ~ 10, то третій
член справа домінує над Zў компонентою, що дозволяє впевнено визначити By
складову міжпланетного поля.
Більш впевнені визначення полярності і величини міжпланетного поля дають
космічні апарати.
В каталогах Свальгарда дані про стан ММП усереднювались за добу і виставлялась
полярність сектора: поле направлене до Сонця (сектор „?”), від Сонця (сектор
„+”). Якщо протягом доби вектор ММП змінював напрямок кілька разів, то
вказувалась змішана полярність („+ ?”).
Якщо протягом чотирьох діб спостерігався переважно один знак поля, а наступні
чотири доби інший, то вважається, що Земля перетнула секторну границю. Найкраще
секторні границі визначались при низькій активності Сонця, коли структура
міжпланетного струмового шару є найбільш стабільна.
Завдяки знайденій кореляції між ММП на станом геомагнітного поля в полярних
шапках [72 ? 74] Свальгард отримав таблицю секторних переходів за період з 1947
по 1982 роки, період, коли виміри на космічних апаратах ще не існували, чи були
лише тимчасові. Порівняння наземних результатів та прямих космічних вимірювань
показали збіг на рівні 90%. З 1982 по 1992 роки секторні границі визначались на
базі космічних вимірів ММП.
Дл
- Київ+380960830922