С. М. Мансуров

И Н С Т Р У К Ц И Я

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СЕКТОРНОЙ СТРУКТУРЫ МЕЖПЛАНЕТНОГО
МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО НАЗЕМНЫМ ГЕОМАГНИТНЫМ ДАННЫМ

1. Геомагнитный эффект секторной структуры (СС) межпланетного геомагнитного поля (ММП).

Для определения знака сектора ММП по наземным данным используется геомагнитный эффект СС ММП, который состоит в том, что на станциях в полярных областях наблюдаются суточные геомагнитные вариации двух типов, соответствующих знаку сектора, в котором находится Земля в данные сутки. Наиболее ярко эта зависимость выражена в вертикальной компоненте (Z) геомагнитного поля на высокоширотных станциях в летний сезон в околополуденные часы по местному геомагнитному времени. В лаборатории полярных геомагнитных исследований ИЗМИРАН с целью оперативного определения знака СС ММП обрабатываются вариации Z-компоненты геомагнитного поля по станциям: Восток (F_c = -84.1⁰; L_c = 66.7⁰) и Резолют (F_c = 84.3⁰; L_c = 306.0⁰); в скобках указаны исправленные геомагнитные координаты.

На станции Восток у компоненты Z эффект максимально выражен в местное лето (I - II, XI - XII), меньше заметен весной (IX - X), мало заметен осенью (III - IV) и в последние месяцы зимы (VII - VIII) и почти отсутствует в первые месяцы зимы (V - VI). На станции Резолют эффект заметен в течение всего года, но летом (V - VI, VII - VIII) он максимален, весной (III - IV) чуть меньше, а осенью (IX - X) и зимой (I - II, XI - XII) мал, но заметен. На станции Туле эффект выражен аналогично станции Восток: максимален летом (V - VI, VII - VIII), меньше заметен весной (III - IV), мало заметен осенью (IX - X) и отсутствует зимой (I - II, XI - XII). Практически процедура определения СС ММП состоит в том, что текущие вариации Z-компоненты геомагнитного поля за сутки по мировому времени этих станций сопоставляются с вычисленными заранее суточными вариациями, соответствующими определенному знаку секторной структуры ММП, определенному по спутниковым измерениям. Принято различать знак секторной структуры ММП направленным от Солнца (+А) и к Солнцу (-Т). Соответственно при определениях знака СС ММП знаками (+) отмечены гринвичские сутки, когда ММП было направлено преимущественно от Солнца, а знаками (-), когда оно было направлено преимущественно к Солнцу. Знаками (+/-), (-/+) отмечены случаи, когда знак поля не оставался постоянным. Примеры осредненных суточных вариаций Z-компоненты в зависимости от знака СС ММП по станциям Восток, Туле и Резолют приведены на рис. 1.

Рис. 1. Осредненные суточные вариации Z-компоненты в зависимости от знака СС ММП по станциям Восток, Туле и Резолют.

2. Определение знака секторной структуры межпланетного магнитного поля.

При определении знака сектора ММП по вариациям Z-компоненты учитываются следующие морфологические признаки:

1. Форма суточной вариации Z-компоненты геомагнитного поля, особенно в характерные околополуденные часы по местному времени.
2. Уровень среднесуточной вариации |Z| относительно скользящей средней за 15 суток.
3. Сезонные изменения величины геомагнитного эффекта СС ММП.
4. Вариации Dst, под влиянием которых повышается уровень вертикальной составляющей |Z|, как в северной, так и в южной полярных шапках.
5. Зависимость величин эффекта в Z от геомагнитной широты.
6. Мировая характеристика магнитного поля, принятая в прогностических службах, определяемая по 3-х бальной системе, где 0, 1, 2 - спокойное, умеренно возмущенное и возмущенное поле соответственно.

Примеры конкретных суточных вариаций Z-компоненты по станциям Восток, Туле и Резолют приведены на рис. 2. Из рисунка видно, что интервал околополуденных часов, выделенный штриховкой, является наиболее значимым при определении знака СС ММП.

Рис. 2. Конкретные суточные вариации Z-компоненты по станциям Восток, Туле и Резолют: выделенный штриховкой интервал околополуденных часов является наиболее значимым при определении знака СС ММП.

Методика определений СС ММП сводится к следующим простым процедурам. По данным ежечасных значений вариаций Z станций Восток, Туле и Резолют строят графики суточных ходов Z за каждые сутки по мировому времени, где выделяют околополуденные часы по местному геомагнитному исправленному времени так же, как и на рис. 2. Вычисляют и наносят на график суточной вариации среднесуточную и скользящую среднюю за 15 предшествующих суток. Отмечают на графике стрелками время экстремальных значений вариаций: максимального и минимального. Затем графики суточных вариаций Z-компоненты сопоставляют с типовыми ходами суточных вариаций, приведенными на рис. 2, соответствующей станции и, учитывая все морфологические характеристики (1 - 6) геомагнитного эффекта СС ММП, определяют знак сектора ММП по каждой из этих станций.

По данным Резолют знак ММП определяется в летние месяцы (V - VI, VII - VIII). В эти месяцы геомагнитный эффект наиболее ярко выражен именно на этой станции. В осенние и весенние месяцы (III - IV, IX - X) определение знака осуществляется по двум станциям: Восток и Резолют. В остальные месяцы (I - II, XI - XII) знак сектора ММП определяется по данным станции Восток.

В конце месяца составляется ежемесячная сводка знаков СС ММП, которая высылается для публикации в МЦД-А, в издании ГАО "Солнечные данные" и в Обзоре гелиогеофизической обстановки, публикуемой Мурманским территориальным Управлением Госкомгидромета. Годовая сводка знаков секторов ММП регулярно публикуется в сборниках АН "Антарктика" и в "Solar-Geophysical Data" МЦД-А. Знак СС ММП на орбите Земли тесно связан с характером магнитного поля в фотосфере Солнца. На основе данных наблюдений фотосферных магнитных полей Солнечная обсерватория в Стэнфорде, США ведет расчеты конфигурации корональных и гелиосферных магнитных полей, которые совпадают с определениями СС ММП в пределах ошибок вычислений. За период 1976-1985 гг. опубликован Атлас наблюденных фотосферных и вычисленных корональных магнитных полей Солнца (издание УАГ-94 МЦД-А).