Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Во время бури колебания магнитных элементов иррегулярны, имеют часто большие амплитуды, особенно в высоких широтах, превышая иногда верхний предел 3000 нТл. Возмущенные вариации ШП объединяют не только бури, но любые (разные по характеру и амплитуде) отклонения в ходе магнитных элементов от спокойного регулярного суточного хода. Несмотря на нерегулярность, хаотичность изменений ШП во время возмущений
и, в частности, в период бурь, к настоящему времени выявлены достаточно четкие-морфологические закономерности этих явлений.
Прямые измерения показали, что Солнце непрерывно излучает поток разреженной плазмы - солнечный ветер, который,встречая на своем пути Землю с окружающим ее ШП, образует полость, называемую магнитосферой. ШП не проникает за границы магнитосферы, а СВ лишь частично проникает внутрь ее.
На рис. 4 схематично представлен меридиональный разрез Земли и магнитооферы ; указано расположение электрических токовых систем -источников ШП. Положение границы магнитосферы определяется равенством давлений СВ и ШП. Под давлением СВ силовые линии ШП вытягиваются в антисолнечном направлении, образуя магнитосферный хвост. Плазменный слой хвоста и его центральная часть - нейтральный слой, где силовые линии разного направления приближаются друг к другу и ШП очень мало, - играют важную роль в генерации магнитных возмущений. Плазменный слой всегда, даже в самых спокойных условиях, заполнен частицами высоких энергий. Некоторое количество частиц все время высыпается через "рога" плазменного слоя в ионосферу высоких широт, вызывая там электрические токи, текущие вдоль зоны полярных сияний, и, следовательно, магнитные возмущения. Эта зона в любое время является наиболее возмущенной.
Во время солнечных возмущений потоки частиц СВ с возросшей энергией и плотностью диффундируют в нейтральный слой через далекую область хвоста, вызывая генерацию ЭП, усиление конвективных движений в магнитосфере, поступление частиц в высокие широты, полярные сияния и резкое возрастание силы электрических токов, создающих магнитные бури. Если усиление СВ непродолжительно и сравнительно мало интенсивно, то в магнитосферу проходит как бы один импульс, отражающийся в ШП в виде единичного бухтсобразного возмущения (суббуря по современной терминологии). Большие солнечные возмущения вызывают продолжительную интенсификацию СВ, в магнитосферу поступают импульсы один за дру-
Рис. 14. Магнитограммы магнитных элементов Н, D, 2 обе. красная Лнхчза (Московская обл.) для спокойного интервала 7 апреля IC7G г. (а)и во время магнлтноЗ Ода I нал IS7C г.Ш
*
-vl
гим, что приводит к последовательности суббурь, к их наложению. В целом последовательность суббурь составляет сложнуй картину большой магнитной бури.
Во время суббурь частицы СВ проникают во внутреннюю магнитосферу также через полярные каспы (см.рис.4), образуемые силовыми линиями в приполюсной области на дневной стороне магнитосферы. Частицы, проникающие через каоп, ответственны за "дневные" полярные сияния, усиление в дневном секторе полярной злектроструи и магнитные возмущения. Геометрическое место внедрения частиц (из каспа - с дневной стороны и из нейтрального слоя - с ночной) является наиболее возмущенной зоной на поверхности Земли (авроральный овал).
Одновременно о проникновением частиц в высокие широты во время оуббурь увеличивается также плотность частиц плазменного слоя, что цриводит к усилению экваториального кольцевого тока (см.рис.4). Кольцевой ток радиусом(3-5)|?3 западного направления существует всегда и в спокойное время вносит небольшой вклад в главную часть ШП.
Во время большой магнитной бури (при масоовых поступлениях частиц СВ) кольцевой ток сильно возрастает (до 10® - II)7 А), вызывая значительные понижения горизонтальной составляющей MII. Отдельные Есплески суббурь, накладывалоь один на другой и на оощее понижение Нг , дают картину сложных колебаний, представленную на рис.14,б.
Среди возмущенных вариаций МП наиболее характерной являетоя апериодическая вариация поля З)3? , проявляющаяся особенно отчетливо в Нг(или X)- компоненте низкоширотных обсерваторий (рис.15). В поведении S)sl (Нг) - вариации обычно выделяют три фазы: начальную (небольшое усиление поля), главную (резкое понижение поля) и фазу восстановления (постепенный возврат поля к начальному состоянию ).
3)st - вариация на поверхности Земли является суммарным полем трехмерной токовой оистемы, включающей токи на поверхности магнитосферы, вдоль магнитных силовых линий, нейтрального слоя хвоста магнитосферы и магнитосферный кольцевой ток, который является преобладающим источником поля.
Магнитные суббури на поверхности Земли проявляются в виде бухтообразных возмущений и нерегулярных колебаний 1МП по преимуществу в зоне магнитной активности (~ 62-68° геомагнитной широты). Они вызываются восточным и западным электроструйными токами, образующимися во время магнитных суббурь в полярной ионоофере кавдого полушария. Нерегулярные изменения поля вблизи экватора связаны с экваториальной ионосферной электроструей. Во время бури происходит также усиление токов в среднеширотной ионосфере, что отражается на возмущенных солнечносуточных вариациях Sd- .
