книги из ГПНТБ / Гульельми А.В. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы

Р и с. 5. Экваториальное сечение магнитосферы

радиуса Земли. Форма профиля ІІА(Ь) (рис. 6), так же как и про­ странственная структура других параметров магнитосферы, испы­ тывает значительные изменения во времени. В частности, харак ­ терный уступ в районе плазмопаузы перемещается с L ~ 3 при высокой магнитной активности до L ~ 7 при низкой активности.

Свойства геомагнитных пульсаций тесно связаны со структу­ рой и динамикой магнитосферы. Возбуждаясь на больших высотах,-

Р и с . 6 . Вертикальный про­ филь показателя преломле­ ния в плоскости геомагнит­ ного экватора

гидромагнитные волны приносят к поверхности Земли ценные све­ дения о физических условиях в космическом пространстве. Та­ ким образом, наблюдение пульсаций может быть использовано д л я диагностики магнитосферы в областях генерации волн и на пути их распространения к земной поверхности. Это новое направление в исследовании пульсаций сложилось в последние годы, и число работ, посвященных извлечению информации о магнитосфере из данных наблюдений пульсаций, непрерывно увеличивается (см. [1—4, 8—12]). Х о т я работы по диагностике часто носят еще в ос­ новном методический характер, существует определенная пер­ спектива создать наземную службу систематического контроля гидромагнитной обстановки в космической окрестности Земли .

§ 2. Классификация пульсаций

В пределах частотного диапазона геомагнитных пульсаций су­ ществует большое разнообразие колебательных режимов Изо дня в день на освещенной стороне Земли наблюдаются длитель­ ные непрерывные эмиссии; время от времени возникают споради­ ческие всплески излучений. Некоторые типы колебаний локали ­ зованы в узкой полосе зоны п о л я р н ы х сияний, другие — коге­ рентны на огромных площадях земной поверхности. Существуют пульсации, обнаруживающие замечательную корреляцию в магнитосопряженных точках. Во время магнитных бурь возникают колебания с резко меняющимися спектральными характеристи­ ками .

Одна из задач исследования пульсаций состоит в описании и классификации наблюдаемых типов колебаний и условий, при

13

которых они возникают. Классификация необходима, чтобы вы­ разить многообразие колебаний в ограниченном числе упорядо ­

Поскольку действительная природа пульсаций во многом еще не ясна, генетическая классификация, которой при других об­ стоятельствах следовало бы отдать предпочтение, не может слу­

широкое распространение получил зонально-морфологический

на пять спектральных подклассов. Класс Pi (Pulsations irregularietes) содержит два подкласса (табл. 1). Колебания Pc в целом характеризуются квазисинусоидальностыо осциллограмм и устой-

2Мы хотим подчеркнуть, что указанные выше три принципа классификации не являются, по существу, независимыми. Некоторые зональные л морфо­ логические признаки (спектральный состав, поляризация, эволюция во времени, распределение по земной поверхности) несомнепно отражают характер возбуждения и распространения пульсаций. Поэтому удачная классификация по морфологическим признакам будет неявно содержать н элементы генетической классификации.

14

чивостыо режима; Pi — это, как правило, короткие дуги колеба­ ний, шумовые всплески или широкополосные излучения с неста­ ционарным спектром.

Н о амплитуда даже самых мощных пульсаций составляет лишь

ж и н ы или гидромагиптиые свисты; всплески пульсаций; гидро­ магнитные шипения; интервалы пульсаций убывающего периода (lpdp), или гидромагнитные завывания .

разделении пульсаций па непересекающиеся подклассы по струк­

Можно применять стенографический способ записи элементов таблицы, если на каждом дихотомическом уровне использовать индекс «О» или «1» в зависимости от того, слева или справа рас­ положен данный элемент. Например, хорошо известные жемчу­ ж и н ы («сопряженные, дискретные, диспергированные, в противофазе») обозначаются 0001.

и р р е г у л я р н ы х колебаний, или, скажем, на фоне непрерывной

типичные колебательные режимы. Сложные же или необычные пульсации требуют индивидуального морфологического описания.

15

Т а б л и ц а 2. Дихотомическая классификация SP-пульсаций

SP

* Сопряженными называются пульсации, наблюдаемые в магшгтосопряжсііных точках, т. е. точках на земноіі поверхности, соединенных силовой линией геомагнитного поля.

лочке. Имеются, однако, п «земпые» причины появления электро­ магнитных возмущений в рассматриваемом диапазоне частот: землетрясения, океанские волны, разряды молний, вторжение метеоров, блуждающие токи промышленного происхождения и другие. Краткое описание этих особых типов пульсаций содер­ жится в обзоре [7]. Обычно их легко можно отделить от пульса ­ ций космического происхождения .

§ 3. Методы исследования

Д л я наземной регистрации геомагнитных пульсаций применяют чувствительные магнитометры различных конструкций и уста­ новки земных токов. Магнитометр позволяет регистрировать за­ висимость от времени трех компонент вектора возмущения маг­ нитного поля Ъ (t) в данной точке. С помощью установки земных токов регистрируется временной ход двух горизонтальных ком­ понент Егор (t) электрического вектора. Предпринимались попыт­ ки измерять вертикальную составляющую электрического поля -Еверт {t) путем опускания электродов в специально пробуренные скважины [24], а также в моря и глубокие озера [25]. Здесь сле-

16

а также проводятся традиционные геофизические исследования — анализируются суточная, 27-дневная, сезонная и 11-летняя ва­ риации, зависимость свойств пульсаций от солнечной и геомаг­

и измерялись несущий период и средняя интенсивность пульсаций . В дальнейшем все шире стали использоваться соиографы и по­ добные им аналоговые приборы, предназначенные для построения скользящего спектра колебаний, различного типа поляриметры для построения эллипсов поляризации и другие приборы полу­ автоматической обработки данных наблюдений. Растущий поток первичной информации требует разработки унифицированных методов анализа пульсаций с помощью цифровых вычислитель­ ных машин. В этой связи особое значение приобретает вопрос об идентичности параметров регистрирующих приборов на обсер­ ваториях мировой сети.

Современные методы исследования пульсаций характеризуются

но осуществляется обширная программа по сопоставлению спек­ тров пульсаций с данными спутниковых измерений параметров космической среды. Большое значение имеют одновременные

общей активизации космических исследований, связапной с за­ пуском спутников и ракет. Патрулирование космического про­ странства искусственными аппаратами, разумеется, должно вес­

тивность спутниковых измерений и позволит использовать за­ пуски спутников наиболее рационально .

§ 4. Основные свойства пульсаций

Подробные сведения о наблюдаемых свойствах пульсаций да­

18