Ефекти геокосмічної бурі 5—6 серпня 2019 р.
DOI:
https://doi.org/10.15407/knit2021.02.045Ключові слова:
іоносферна буря, геокосмічна буря, допплерівські спектри, допплерівський зсув частоти, квазіперіодичні варіації, комплекс похилого зондування іоносфери, концентрація електронів, магнітна буряАнотація
Актуальність роботи полягає у тому, що геокосмічні бурі, які є проявом синергетичної взаємодії магнітних, іоносферних, атмосферних бур та бур в електричному полі магнітосферного, іоносферного й атмосферного походження, відрізняються великим різноманіттям. Немає двох однакових проявів геокосмічних бур, через що актуальною задачею є дослідження ефектів кожної нової бурі, яке дозволить виявити як загальні закономірності у протіканні бурі, так і її індивідуальні особливості. Метою роботи є викладення загальних відомостей про геокосмічну бурю, результатів аналізу особливостей магнітної та іоносферної бур. Для аналізу магнітної обстановки залучалися результати вимірювань флуктуацій магнітного поля в діапазоні періодів 1...1000 с, виконаних у Магнітометричній обсерваторії Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна та варіацій трьох складових геомагнітного поля, виконаних у Низькочастотній обсерваторії Радіоастрономічного інституту Національної академії наук України. Для аналізу іоносферної обстановки використовувалися багаточастотні багатотрасові вимірювання, виконані в Харбінському інженерному університеті (КНР), залучалися також дані іонозондів. Як виявилось, збільшення основних параметрів сонячного вітру 5 серпня 2019 р. призвело до геокосмічної бурі, яка спостерігалася 5 та 6 серпня 2019 р. Головна фаза магнітної бурі мала місце 5 серпня 2019 р. з 06:00 до 08:30. Фаза відновлення тривала не менше чотирьох діб. Магнітна буря проявляла себе в суттєвих варіаціях всіх складових геомагнітного поля, збільшенням на порядок рівня коливань геомагнітного поля в діапазоні періодів 400...950 с. Протягом іоносферної бурі мали місце значні збурення F-області іоносфери. E-область іоносфери залишалась слабко збуреною. Іоносферна буря суттєво вплинула на допплерівські спектри радіохвиль в діапазоні частот 5...10 МГц. Мали місце значне розширення допплерівських спектрів, варіації допплерівського зсуву частоти та його квазіперіодичні зміни з періодом 20...40 хв і тривалістю 120...240 хв. Квазіперіодичні варіації допплерівського зсуву частоти були зумовлені квазіперіодичними варіаціями концентрації електронів, амплітуда їхніх відносних збурень змінювалася від 3 до 16 %. На одній з трас амплітуда допплерівського зсуву частоти сягала 0.7 Гц. При цьому амплітуда відносних збурень концентрації електронів могла досягати 80...90 %. Іоносферна буря не вплинула суттєво на амплітуду сигналу на більшості радіотрас.Посилання
Vladimirsky B. M., Temuryants N. A., Martinuk V. S. (2004). Cosmic Weather and our life. Fryazino [in Russian].
Miroshnichenko L. I. (2011). The Sun — Earth Problem: Modern Concepts and Physical Mechanisms. Space Sci. and Technology, 17(1), 17—22 [in Russian].
https://doi.org/10.15407/knit2011.01.017
Miroshnichenko L. I. (2011). Physics of the Sun and solar-terrestrial relations. Moscow: Universitetskaya Kniga Publ. [in Russian].
Chernogor L. F. (2008). Advanced methods of spectral analysis of quasiperiodic wave-like processes in the ionosphere: Specific features and experimental results. Geomagnetism and Aeronomy, 48(5), 652—673.
https://doi.org/10.1134/S0016793208050101
Chernogor L. F., Garmash K. P., Podnos V. A., Tyrnov O. F. (2013). The V. N. Karazin Kharkiv National University Radio physical Observatory — the tool for ionosphere monitoring in space experiments. Space Project “Ionosat-Micro”. Eds. S. A. Zasukha, O. P. Fedorov. Kyiv: Akademperiodika Publ., 160—182 [in Russian].
Chernogor L. F., Garmash K. P., Guo Qiang, Zheng Yu, Podnos V. А., Rozumenko V. T., Tyrnov О. F., Tsymbal А. М. (2018). The coherent multi-frequency multipath radio diagnostic system for radiophysical monitoring of dynamic processes at ionosphere. Bull. V. N. Karazin Kharkiv national university. Radio Physics and Electronics, 28, 88—93 [in Russian].
Chernogor L. F., Domnin I. F. (2014). Physics of geocosmic storms. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv Nat. Univ. Publ. [in Russian].
Appleton E., Ingram L. (1935). Magnetic storms and upper atmospheric ionization. Nature, 136, 548—549.
https://doi.org/10.1038/136548b0
Benestad R. E. ( 2002). Solar activity and Earth’s climate. Springer-Praxis.
Blagoveshchensky D., Sergeeva M. (2019). Impact of geomagnetic storm of September 7—8, 2017 on ionosphere and HF propagation: A multi-instrument study. Adv. in Space Res., 63(1), 239—256. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117718305787 (Last accessed 23.12.2019).
https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.07.016
Blanch E., Altadill D., Boška J., Burešová D., Hernández-Pajares M. (2005). November 2003 event: Effects on the Earth’s ionosphere observed from ground-based ionosonde and GPS data. Ann. Geophys., 23, 3027—3034.
https://doi.org/10.5194/angeo-23-3027-2005
Borries C., Berdermann J., Jakowski N., Wilken V. (2018). Ionospheric storms — A challenge for empirical forecast of the total electron content. J. Geophys. Res.: Space Phys., 120(4), 3175—3186. URL https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2015JA020988 (Last accessed 23.12.2019).
https://doi.org/10.1002/2015JA020988
Bothmer V., Daglis I. (2006). Space Weather: Physics and Effects. New York: Springer-Verlag.
https://doi.org/10.1007/978-3-540-34578-7
Buonsanto M. (1999). Ionospheric storms — A review. Space Sci. Revs., 88(3-4), 563—601.
https://doi.org/10.1023/A:1005107532631
Carlowicz M. J., Lopez R. E. (2002). Storms from the Sun. Washington D C: Joseph Henry Press.
Chernogor L. F., Garmash K. P., Guo Q., Rozumenko V. T., Zheng Y. (2019). Physical Effects of the Severe Ionospheric Storm of 26 August 2018. Fifth UK—Ukraine—Spain Meeting on Solar Physics and Space Science. Programme, Abstracts, information, 33.
Chernogor L. F., Garmash K. P., Guo Q., Rozumenko V. T., Zheng Y. (2019). Physical Processes Operating in the Ionosphere after the Earthquake of Richter Magnitude 5.9 in Japan on July 7, 2018. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University. Book of Abstracts. International Conference. May 28 — May 31, 2019, 87—88.
Chernogor L. F., Garmash K. P., Guo Q., Rozumenko V. T., Zheng Y. (2019). Effects of the Severe Ionospheric Storm of 26 August 2018. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University. Book of Abstracts. International Conference. May 28 —May 31, 2019, 88—90.
Freeman J. W. (2001). Storms in Space. London, New York: Cambridge Univ. Press.
Fuller-Rowell T. J., Codrescu M. V., Roble R. G., Rich-mond A. D. (1997). How does the thermosphere and ionosphere react to a geomagnetic storm? Magnetic Storms. Washington, 203—226 (AGU Monograph., vol. 98).
Goodman J. M. (2005). Space Weather and Telecommunications. Springer.
Guo Q., Chernogor L. F., Garmash K. P., Rozumenko V. T., Zheng Y. (2019). Dynamical processes in the ionosphere following the moderate earthquake in Japan on 7 July 2018. J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 186, 88—103.
https://doi.org/10.1016/j.jastp.2019.02.003
Guo Q., Chernogor L. F., Garmash K. P., Rozumenko V. T., Zheng Y. (2020). Radio Monitoring of Dynamic Processes in the Ionosphere over China during the Partial Solar Eclipse of 11 August 2018. Radio Sci., 55(2),
https://doi.org/10.1029/2019RS006866
Guo Q., Zheng Y., Chernogor L. F., Garmash K. P., Rozumenko V. T. (2019). Passive HF Doppler Radar for Oblique-Incidence Ionospheric Sounding. IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering. Lviv, Ukraine, July 2—6, 2019, 88—93.
https://doi.org/10.1109/UKRCON.2019.8879807
Hafstad L., Tuve M. (1929). Further studies of the Kennelly-Heaviside layer by the echo-method. Proc. the Institute of Radio Engineers, 17(9), 1513—1521.
https://doi.org/10.1109/JRPROC.1929.221853
Hajkowicz L. (1991). Auroral electrojet effect on the global occurrence pattern of large scale travelling ionospheric disturbances. Planet. and Space Sci., 39(8), 1189—1196.
https://doi.org/10.1016/0032-0633(91)90170-F
Lathuillère C., Menvielle M., Lilensten J., Amari T., Radicella S. M. (2002). From the Sun’s atmosphere to the Earth’s atmosphere: an overview of scientific models available for space weather developments. Ann. Geophys., 20(7), 1081—1104.
https://doi.org/10.5194/angeo-20-1081-2002
Lei J., Burns A.G., Tsugawa T., Wang W., Solomon S.C., Wiltberger M. (2008). Observations and simulations of quasiperiodic ionospheric oscillations and large-scale traveling ionospheric disturbances during the December 2006 geomagnetic storm. J. Geophys. Res., 113(A6), A06310.
https://doi.org/10.1029/2008JA013090
Lilensten J., Bornarel J. (2005). Space Weather, Environment and Societies. Berlin/New York: Springer.
Liu J., Wang W., Burns A., Yue X., Zhang S., Zhang Y., Huang C. (2016). Profiles of ionospheric storm-enhanced density during the 17 March 2015 great storm. J. Geophys. Res., 121(1), 727—744.
https://doi.org/10.1002/2015JA021832
Lyons L. R., Nishimura Y., Zhang S.-R., Coster A. J., Bhatt A., Kendall E., Deng Y. (2019). Identification of auroral zone activity driving largescale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res.: Space Phys., 124(1), 700—714.
https://doi.org/10.1029/2018JA025980
Matsushita S. (1959). A study of the morphology of ionospheric storms. J. Geophys. Res., 64(4), 305—321.
https://doi.org/10.1029/JZ064i003p00305
Mendillo M. (2006). Storms in the ionosphere: patterns and processes for total electron content. Rev. Geophys., 44(4),
https://doi.org/10.1029/2005RG000193
Mosna Z., Kouba D., Knizova P. K., Buresova D., Chum J., Sindelarova T., Urbar J., Boska J., Saxonbergova-Jankovicova D. (2020). Ionospheric storm of September 2017 observed at ionospheric station Pruhonice, the Czech Republic. Adv. Space Res., 65(1), 115—128.
https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.09.024
Pirog O.M., Polekh N.M., Zherebtsov G.A., Smirnov V.F., Shi J., Wang X. (2006). Seasonal variations of the ionospheric effects of geomagnetic storms at different latitudes of East Asia. Adv. Space Res., 37(5), 1075—1080.
https://doi.org/10.1016/j.asr.2006.02.007
Polekh N., Zolotukhina N., Kurkin V., Zherebtsov G., Shi J., Wang G., Wang Z. (2017). Dynamics of ionospheric disturbances during the 17—19 March 2015 geomagnetic storm over East Asia. Adv. Space Res., 60(11), 2464—2476.
https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.09.030
Prölss G. W. (1995). Ionospheric F-region storms. Handbook of atmospheric electrodynamics. 2, 195—248.
Prölss G. W. (2006). Ionospheric F-region Storms: Unsolved Problems. Characterising the Ionosphere: Meeting Proceedings RTO-MP-IST-056, Paper 10. Neuilly-sur-Seine, France: RTO, 2006, 10-1—10-20. URL: http://www.rto.nato.int/abstracts.asp (Last accessed 23.12.2019).
Shpynev B. G., Zolotukhina N. A., Polekh N. M., Ratovsky K. G., Chernigovskaya M. A., Belinskaya A. Yu., Stepanov A. E., Bychkov V. V., Grigorieva S. A., Panchenko V. A., Korenkova N. A., Mielich J. (2018). The ionosphere response to severe geomagnetic storm in March 2015 on the base of the data from Eurasian high-middle latitudes ionosonde chain. J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 180, 93—105. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136468261730617X (Last accessed 23.12.2019).
https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.10.014
Song P., Singer H., Siscoe G. (Eds). (2001). Space Weather (Geophysical Monograph). Union, Washington, D. C.
Vijaya Lekshmi D., Balan N., Tulasi Ram S., Liu J. Y. (2011). Statistics of geomagnetic storms and ionospheric storms at low and mid latitudes in two solar cycles. J. Geophys. Res., 116, A11328.
https://doi.org/10.1029/2011JA017042
Yakovchouk O. S., Mursula K., Holappa L., Veselovsky I. S., Karinen A. (2012). Average properties of geomagnetic storms in 1932—2009. J. Geophys. Res., 117(A3).
https://doi.org/10.1029/2011JA017093
Yamauchi M., Sergienko T., Enell C.-F., Schillings A., Slapak R., Johnsen M. G., Tjulin A., Nilsson H. (2018). Ionospheric response observed by EISCAT during the 6—8 September 2017 space weather event: Overview. Space Weather, 16(9), 1437—1450. URL https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com /doi/abs/10.1029/ 2018SW001937 (Last accessed 23.12.2019).
https://doi.org/10.1029/2018SW001937
Zolotukhina N. A., Kurkin V. I., Polekh N. M. (2018). Ionospheric disturbances over East Asia during intense December magnetic storms of 2006 and 2015: similarities and differences. Solar-Terr. Phys., 4(3), 28—42.
