Связь буревой геомагнитной активности с характеристиками магнитного облака и траектории движения через него магнитосферы Земли
Диссертация
Первая глава диссертации посвящена обзору современных представлений о явлениях солнечной активности, их проявлениях в межпланетном пространстве и особенностях воздействия на магнитосферу Земли. В первом параграфе рассмотрены основные активные события на Солнце — вспышки, активные волокна, корональные стримеры и корональные дыры. Представлены основные характеристики возмущенных потоков… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. События космической погоды и способы их описания
- 1. 1. Проявления крупномасштабных событий на Солнце в межпланетном пространстве
- 1. 2. Методы численного МГД моделирования эволюции корональных выбросов вещества
- 1. 3. Солнечно-земные механизмы геомагнитной активности
- 1. 4. Многоспутниковые наблюдения магнитных облаков
- 1. 5. Геоэффективность магнитных облаков солнечного ветра
- 1. 6. Модели распределения магнитного поля в магнитных облаках
- 1. 7. Современная классификация событий космической погоды
- 1. 8. Постановка решаемых задач
- ГЛАВА 2. Моделирование эволюции корональных выбросов вещества в солнечном ветре
- 2. 1. Анализ событий космической погоды «корональный выброс вещества межпланетный корональный выброс вещества»
- 2. 2. Численные эксперименты по установлению параметров корональных выбросов вещества методом МГД моделирования
- 2. 3. Установленные начальные параметры корональных выбросов вещества
- 2. 4. Выводы
- ГЛАВА 3. Изучение геоэффективных свойств магнитных облаков и прогноз параметров магнитных бурь по начальным измерениям магнитного ноля в них
- 3. 1. Аналитическое представление выбранной модели для изучения магнитных облаков
- 3. 2. Анализ эволюции магнитных облаков в солнечном ветре и ее отражение в геомагнитной активности
- 3. 3. Влияние параметров магнитных облаков на их геоэффективные свойства по анализу модельных облаков
- 3. 4. Определение параметров магнитного облака по начальным спутниковым измерениям компонент вектора межпланетного магнитного поля в нем
- 3. 5. Краткосрочный прогноз интенсивности геомагнитных бурь, ожидаемых при взаимодействии магнитных облаков с магнитосферой Земли
- 3. 6. Выводы
- ГЛАВА 4. Нейросетевая классификация комплексов космической погоды «солнечный источник-тип возмущающего потока — геомагнитное возмущение»
- 4. 1. Применение нейросетевых технологий в задачах классификации
- 4. 2. Отбор геомагнитных возмущений и усгановление типа их солнечного источника
- 4. 3. Разделение геомагнитных возмущений на основе динамики и интенсивности
- Эз^индекса
- 4. 4. Разработка методики выполнения нейросетевой классификации комплексов космической погоды
- 4. 5. Выявленные комплексы космической погоды
- 4. 6. Выводы
Список литературы
- Акасофу С.И., Чепмен С. Солнечно-земная физика. 4.1,2. М.: Мир, 1974.444 с.
- Плазменная гелиогеофизика. В 2 т. / Под ред. JI.M. Зеленого, И. С. Веселовского. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.
- Хвиюзова Т.А. Солнечные источники', и типы потоков солнечного ветра // Физика околоземного космического пространства: Сб. ст. ПГИ- Апатиты, 2000. Т. 2.
- Космическая геофизика / Под. ред. А. Энеланда, О. Холтера, А. Омхольта. Пер. с англ. М.: Мир, 1976. 544 с.
- Yeraiolaev Yu.I., Stupin V.V. Helium abundance and dynamics in different types of solar wind streams: the Prognoz 7 observations // J. Geophys. Res., 1997. У.102. №A2. P.2125.
- Ермолаев Ю.И. Новый подход к изучению крупномасштабной структуры солнечной короны по результатам измерения параметров солнечного ветра // Космические исследования. 1990. Т.28. № 6. С. 890.
- Ермолаев Ю.И., Николаева Н. С., Лодкина, И.Г., Ермолаев М. Ю. Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976 2000 г. // Космические исследования, 2009. Т.47. № 2. С. 99.
- Иванов К.Г., Ромашец Е. П. Некоторые типичные и необычные явления солнечно-земной физики в январе-июне 1999 г.// Геомагнетизм, и аэрономия. 2000. Т.40. № 5. С. 15— 24.
- Emilia К., Huttunen J., Koskinen Hannu E. J., Schwenn Rainer. Variability of magnetospheric storms driven by different solar wind perturbations // J. Geophys. Res., 2002. V. 107. № A7. P. 1121. 10.1029/2001 JA900171.
- Huang C.-S., Reeves G.D., Borovsky J.E., Skoug R.M., Pu Z.Y., Le G. Periodic magnetospheric substorms and their relationship with solar wind variations// J. Geophys. Res., 2003. V.108. № A6. P. 1255. doi:10.1029/2002JA009704.
- Kahler S.W., Hudson H.S. Origin and development of transient coronal holes // J. Geophys. Res., 2001. V. 100. № A12. P. 29 239.
- Neugebauer M. Liewer P.C. Creation and destruction of transitory coronal holes and their fast solar wind streams // J. Geophys. Res., 2003. V.108. № Al. P. 1013 doi: 10.1029/2002JA009326.
- Gosling J.T. The solar flare myth // J. Geophys. Res., 1993. V.98. № Al 1. P.18 937−18 949.
- Черток И.М. Корональные выбросы массы и их роль в космической погоде // Солнечно-земная физика: сб.ст. Иркутск, 2002. Вып.2. С.7−10.
- Bothmer V., Schwenn R. The structure and origin of magnetic clouds in the solar wind // Ann. Geophys., 1998. V.16. P: l.
- Martin S. F., Panasenco O., Engvold O., Lin Y. The link between CMEs, filaments and filament channels // Ann. Geophys., 2008. V.26. P. 3061.
- Burlaga L. F., Wang C., Richardson J. D., Ness N. F. Evolution of the multiscale statistical properties of corotating streams from 1 to 95 AU // J. Geophys. Res. 2003. Y.108. №A7. P.1305. doi.10 1029/2003JA009841.
- Eselevich V.G., Fainshtein V.G. An investigation of the relationship between the magnetic storm Dst indexes and different types of solar wind streams // Ann. Geophys. 1993. V.ll. P.678.
- Lindsay G. M, Russell C. T, Luhmann J.G. Predictability of Dst index based upon solar wind conditions monitored inside 1 AU // J. Geophys. Res. 1999. V.104. №A5. P. 10 335.
- Neugebauer M., Liewer P.C. Creation and destruction of transitory coronal holes and their fast solar wind streams // J. Geophys. Res. 2003. V.108. №A1. P. 1013. 10.1029/2002JA009326.
- Tsurutani B.T., Gonzalez W.D., Gonzalez A., Tang F., Arballo J.K., Okada M. Interplanetary origin of geomagnetic activity in the declining phase of the solar cycle // J. Geophys. Res. 1995. V.100. № A11. P. 21 717.
- Webb D.F., Cliver E.W., Crooker N.U., Cyr O.C. St., Thompson B.J. Relationship of halo coronal mass ejections, magnetic clouds, and magnetic storms // J. Geophys. Res. 2000. V.105. № A4. P. 7491.
- Filippov В., Koutchmy S. Causal relationships between eruptive prominences and coronal mass ejections // Ann. Geophys., 2008. V.26. P. 3025.
- Zhao X. P., D. F. Webb. Source regions and storm effectiveness of frontside full halo coronal mass ejections // J. Geophys. Res. 2003. V.108. №A6. P.1234. doi: 10.1029/2002JA009606.
- Driel-Gesztelyi L., Attrill G. D. R., Emoulin P. D', Mandrini С. H., Harra L. K. Why are CMEs large-scale coronal events: nature or nurture? // Ann. Geophys., 20 081 V.26. P.3077.
- Иванов К.Г. Структура типичного нестационарного потока межпланетной плазмы по данным непосредственных измерений // Успехи физических наук, 1974. Т.114. № 2. С. 382.
- Иванов К.Г., Микерина Н. В., Евдокимова JI.B. Типичная последовательность сильных разрывов в главной части нестационарного потока межпланетной плазмы // Геомагнетизм и аэрономия, 1974. Т. 14. № 5. С. 777.
- Иванов К.Г. Мелкомасштабная петля гелиосферного токового слоя как альтернатива модели магнитного облака в волоконно-стримерном потоке межпланетной плазмы 27−28 августа 1978 г. // Геомагнетизм и аэрономия, 2000. Т.40. № 4. С. 3.
- Piddington J.H. The transmission of geomagnetic disturbances through the atmosphere and interplanetary space // Geophys. J. Royal Astronomical Society., 1959. V.2. № 3. P.173.
- Burlaga L., Sittler E., Mariani F., and Schwenn N. Magnetic loop behind aninterplanctary shock: Voyager, Helios and IMP 8 observations // J. Geophys. Res., 1981. V.86. P.6673.
- Lepping R., Jones J., Burlaga L. Magnetic field structure of interplanetary magnetic clouds at 1 AU // J. Geophys. Res., 1990. V.95. P. 11,957.
- Zhang J., Liemohn M. W., Kozyra J. U., Lynch B. J., Zurbuchen Т. H. A statistical study of the geoeffectiveness of magnetic clouds during high solar activity years // J. Geophys. Res., 2004. V.109. A09101. doi: 10.1029/2004JAO 10 410.
- Vandas M., Odstrcil D., Watari S. Three-dimensional MHD simulation of a loop-like magnetic cloud in the, solar wind // J. Gophys. Res., 2002. V.107. № A9. P.1236. doi: 10.1029/2001JA005068.
- Mulligan Т., Russel C. Multispacecraft modeling of the flux rope structure of interplanetary coronal mass ejections: Cylindrically symmetric versus nonsymmetric topologies // J. Geophys. Res., 2001. V. 106. №A6. P. 10,581.
- Mulligan Т., Russell С. Т., Anderson B. J., Acuna M. H. Multiple Spacecraft Flux Rope Modeling of the Bastille Day Magnetic Cloud // Geophys. Res. Lett., 2001. V.28. № 23. P. 4417.
- Du D., Wang C., Hu Q. Propagation and evolution of a magnetic cloud from ACE to Ulysses //J. Geophys. Res., 2007. V. l 12. A09101. doi: 10.1029/2007JA012482.
- Rodriguez L., Dasso S., Zhukov A. N., Mandrini С. II., Cremades H, Cid C., Cerrato Y., Saiz E., Aran A., Menvielle M., Poedts S., Schmieder B. Magnetic clouds seen at different locations in the heliosphere // Ann. Geophys., 2008. V.26. P. 213.
- Mostl C., Miklenic C., Farrugia C. J., Temmer M., Veronig A., Galvin А. В., Vrsnak В., Biernat H. K. Two-spacecraft reconstruction of a magnetic cloud and comparison to its solar source // Ann. Geophys., 2008. V.26. P. 3139.
- Zhao X. P., Hoeksema J. Т., Marubashi K. Magnetic cloud Bs events and their dependence on cloud parameters // J. Geophys. Res., 2001. V. 106. № A8. P. 15,643.
- Лифшиц E.M., Питаевский Л. П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979. 528 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 620 с.
- Бархатов Н.А., Бархатова О. М. Введение в солнечно-земную физику: учебно-научное пособие. Н. Новгород: изд-во ГОУ ВПО НГПУ, 2009. 494 с.
- Detman Т. R., Dryer М., Yeh Т., Han S. М., Wu S. Т., McComas D. J. A time-dependent, three-dimensional MHD numerical study of interplanetary magnetic draping around plasmoids in the solar wind // J. Geophys. Res, 1991. V.96. P.9531.
- Dryer M., Detman T.R., Wu S.T., Han S.M. Three-dimensional, time-dependent MHD simulations of interplanetary plasmoids // Adv. Space Res., 1989. V.9. № 4. P.475.
- Dryer M. Interplanetary studies: Propagation of disturbances between the Sun and the magnetosphere // Space Sci. Rev., 1994. V.67. P. 363.
- Wu C.-C., Dryer M., Wu S.T. Three-dimensional MHD simulation of interplanetary magnetic field changes at 1 AU as a consequence of simulated solar flares // Ann. Geophys., 1996. V.14. № 4. P. 383.
- Vandas M., Fischer S., Dryer M., Smith Z., Detman T. Simulation of magnetic cloud propagation in the inner heliosphere in two-dimensions 1. A loop perpendicular to the ecliptic plane // J. Geophys. Res., 1995. V.100. №.A7. P. 12,285.
- Vandas M., Fischer S" Dryer M., Smith Z., Detman T. Simulation of magnetic cloud propagation in the inner heliosphere in two dimensions 2. A loop parallel to the ecliptic plane and the role of helicity// J. Geophys. Res. 1996. V.101. №.A2. P.2505.
- Xiong M., Zheng H., Wu S. Т., Wang Y., Wang S. Magnetohydrodynamic simulation of the interaction between two interplanetary magnetic clouds and its consequent geoeffectiveness // J. Geophys. Res., 2007. V. l 12. AI 1103. doi: l0.1029/2007JA012320.
- Xiong M., Zheng H., Wang S. Magnetohydrodynamic simulation of the interaction between two interplanetary magnetic clouds and its consequent geoeffectiveness: 2. Oblique collision // J. Geophys. Res., 2009. V. l 14. All 101. doi:10.1029/2009JA014079.
- Бархатов H.A., Зырянова M.C., Иванов К. Г., Фридман В. М., Шейнер O.A. Установление солнечных источников геоэффективных возмущений с использованием МГД моделирования // Геомагнетизм и аэрономия, 2002. Т.42. № 5. С. 594.
- Бархагов H.A., Королев A.B., Застенкер Г. Н., Рязанцева М. О., Далин П. А. МГД моделирование динамики резких возмущений межпланетной среды в сравнении с наблюдениями на’космических аппарат* // Космические исследования, 2003. Т.41. № 6. С. 563.
- Бархатов H.A., Гольберг К. Ю., Зырянова М. С., Иванов К. Г. Локальное МГД-моделирование взаимодействия высокоскоростного потока и медленного солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия, 2004. Т.44. № 1. С. 28.
- Zhang S., Yi F. A numerical study on global propagations and amplitude growths of large gravity wave packets Hi. Geophys. Res., 2004. V.109. D07106. doi: 10.1029/2003JD004429.
- Kleimann J., Kopp A., Fichtner H., Grauer R. A novel code for numerical 3-D MHD studies of CME expansion//Ann. Geophys., 2009. V.27. P. 989.
- Aschwanden M. J. 4-D modeling of CME expansion and EUV dimming observed with STEREO/EUVI //Ann. Geophys., 2009. V.27. P.3275.
- Mierla M., Inhester В., Antunes A., Boursier Y., Byrne J. P., et al. On the 3-D reconstruction of Coronal Mass Ejections using coronagraph data // Ann. Geophys., 2010. V. 28. P. 203.
- Бархатов Н. А, Жулина Е. Г., Королев А. В. Установление начальных параметров CMEs методом пространственно-временного моделирования ICMES // Солнечно-земная физика: сб. ст. Иркутск, 2005. Вып.8. С. 197.
- Яновский Б.М. Земной магнетизм. JI. Изд. Ленинградского университета, 1978. 600 с.
- Исаев С. И., Пудовкин М. И. Полярные сияния и процессы в магнитосфере Земли. Л.: Наука, 1972. 244 с.
- Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., Kroehl H.W. Rostoker G. Tsurutani B.T., Vasyliunas V.M. What is a geomagnetic storm? // J. Geophys. Res., 1994. V.99. № A4. P. 5771.
- Loewe C. A., Prolss G. W., Classification and mean behavior of magnetic storms // J.Geophys.Res., 1997. V.102. P.14 209.
- O’Brien Т., McPherron R. An empirical phase space analysis of ring current dynamics: Solar wind control of injection and decay// J. Geophys. Res., 2000. V.105. P. 7707.
- Xiaoyan Z., Tsurutani В. T. Interplanetary shock triggering of nightside geomagnetic activity: Substonns, pseudobreakups, and quiescent events // J. Geophys. Res., 2001. V.106. № A9. P. 18 957.
- Wu С. C., Lepping R. P. Effects of magnetic clouds on the occurrence of geomagnetic storms: The first 4 years of Wind // J. Geophys. Res., 2002. V.107. № A10. P. 1314. doi:10.1029/2001JA000161.
- Echer E., Gonzalez W. D. Geoeffectiveness of interplanetary shocks, magnetic clouds, sector boundary crossings and their combined occurrence // Geophys. Res. Letters., 2004. V.31. L09808. doi: 10.1029/20O3GLO19199.
- Lundquist, S. Magnetohydrostatic fields //Ark. Fys., 1950. № 2. P. 361.
- Hidalgo M. A., Nieves-Chinchilla Т., Cid C. Elliptical cross-section model for the magnetic topology of magnetic clouds // Geophys. Res. Letters., 2002. V.29. № 13. P. 1637. 10.1029/2001GL013 875.
- Hidalgo M. A. A study of the expansion and distortion of the cross section of magnetic clouds in the interplanetary medium // J. Geophys. Res., 2003. V.108. №A8. P. 1320. doi: 10.1029/2002JA009818.
- Ivanov K.G., Harshiladze A.F. Interplanetary hydromagnetic clouds as flare-generated spheromaks // Sol. Phys., 1985. V.98. P. 379.
- Vandas M. Fischer S., Pelant P., Geranios A. Spheroidal models of magnetic clouds and their comparison with spacecraft measurements // J. Geophys. Res., 1993. V.98. № A7. P. 11.467.
- Romashets E. P. Vandas V. Dynamics of a toroidal magnetic clouds in the solar wind // J. Geophys. Res., 2001. V.106. № A6. P. 10,615.
- Hidalgo M. A., Vinas A. F., Sequeiros, J. A non-force-free approach to the topology of magnetic clouds in the solar wind // J. Geophys. Res., 2002. V.106. №A1. P. 1002. 10.1029/2001JA900100.
- Иванов К.Г. Солнечные источники по гоков межпланетной плазмы на орбите Земли. // Геомагнетизм и аэрономия, 1996. Т.36. № 1. С. 19.
- Vennerstroem S. Interplanetary sources of magnetic storms: A statistical study // J. Geophys. Res., 2001. V.106. № A12. P. 29 175.
- Бархатов H.A., Левитин A.E., Ревунов C.E. Комплексная классификация глобальных геомагнитных возмущений // Космические исследования, 2006. Т.44. № 6. С. 488−499.
- Odstrcil D., Linker J. A., Lionello R., Mikic Z., Riley P., Pizzo V. J., Luhmann J. G. Merging of coronal and heliospheric numerical two-dimensional MHD models //J. Geophys. Res., 2002. V.107. № A12. doi:10.1029/2002JA009334.
- Gonzalez-Esparza J. A. Santill A., Ferrer J. A numerical study of the interaction between two ejecta in the interplanetary medium: one- and two-dimensional hydiodynamic simulations //Ann. Geophys., 2004. V.22. № 10. P.3741.
- Lynch В., Zurbuchen Т., Fisk L., Antiochos S. Internal structure of magnetic clouds: Plasma and composition // J. Geophys. Res., 2003. V.108. № A6. P. 1239. doi:10.1029/2002JA009591.
- Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика — М.: Мир, 1992. 240 с.
- Круглов В.В., Борисов В. В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия — Телеком, 2001. 382 с.
- Медведев B.C., Потёмкин В. Г. Нейронные сети. MATLAB 6. М.: Диалог-МИФИ, 2002. 496 с.
- Gopalswamy N., Lara A., Yashiro S., Kaiser M.L., Howard R. A Predicting the 1-AU arrival times of coronal mass ejections // J. Geophys. Res., 2001. V. 106. P. 29 207.
- Cane H. V., Richardson I. G. Interplanetary coronal mass ejections in the near-Earth solar wind during 1996−2002 // J. Geophys. Res., 2003. V.108. №.A4. P.1156. doi: 10.1029/2002J A009817.
- Leamon R. J., Canfield R. C., Jones S. L., Lambkin K., Lundberg B. J., Pevtsov A. A. Helicity of magnetic clouds and their associated active regions // J. Geophys. Res. 2004. V.109. A05106. doi: 10.1029/2003JA010324.
- Barkhatov N., Revunov S. Forecast and restoration of geomagnetic activity indices by using the software-computational neural network complex // Geophysical Research Abstracts. EGU General Assembly. 2010. EGU2010−6606. V. 12.
- Revunov S.E., Barkhatov N.A. Software-computer complex for Space Weather predicting // Abstracts of 33 Annual Seminar «Physics of auroral phenomena», 2−5 March 2010. Apatity. 2010. P.22.
- Kalinina E.A., Barkhatov N.A., Levitin A.E. The short-term forecast of Solar wind magnetic cloud parameters reaching vicinity of the Earth // Proceedings of the 32 Annual Seminar: Physics < of auroral phenomena, 3−6 March 2009. Apatity. 2009. P. l 19.
- Revunova E.A., Barkhatov N.A., Levitin A.E. The forecast of geomagnetic activity under the established characteristics of solar wind magnetic cloud // Abstracts of 33 Annual Seminar: Physics of auroral phenomena, 2−5 March 2010. Apatity. 2010. P.47.