Варіації геомагнітного поля, що супроводжували сонячне затемнення 10 червня 2021 р.
Анотація
Актуальність. У даний час питання про геомагнітний ефект сонячних затемнень (СЗ) залишається відкритим. У літературі наведені суперечливі дані. Одні автори стверджують, що амплітуда компоненти головного магнітного поля "північ – південь" збільшується, інші, що вона зменшується. Треті автори відзначають, що ця амплітуда взагалі не змінюється, а варіює амплітуда компоненти "захід – схід". В одних випадках спостереження підтверджують механізм геомагнітного ефекту, зумовленого збуренням системи іоносферних струмів (Sq), в інших – суперечать йому. Труднощі спостереження геомагнітного ефекту СЗ пов'язані з тим, що на магнітне поле впливає багато високоенергетичних джерел. Величина геомагнітного ефекту залежить не тільки від сили (фази) СЗ, але і від стану космічної погоди, місця спостереження, часу доби, пори року та ін. Тому дослідження геомагнітного ефекту кожного нового СЗ залишається актуальним завданням. Особливістю СЗ 10 червня 2021 р. було те, що воно належало до кільцеподібних. Функція покриття на рівні Землі не перевищувала 89%, а фаза – 0.943.
Мета роботи – виклад результатів аналізу варіацій геомагнітного поля протягом СЗ 10 червня 2021 р., зареєстрованого мережею магнітних станцій INTERMAGNET.
Методи і методологія. Для аналізу ефектів у головному магнітному полі Землі використовувалися дані вимірювань міжнародної мережі INTERMAGNET. Проаналізовано дані 15 магнітних станцій, розташованих на широтах від 77.47° пн. ш. до 48.17° пн. ш. При цьому максимальна фаза СЗ на рівні Землі змінювалася від 0.943 до 0.124. Роздільна здатність за часом – 1 хв, за рівнем геомагнітного поля – близько 0.1 нТл. Для визначення спектрального складу квазіперіодичних варіацій використовувався системний спектральний аналіз, який об’єднує взаємодоповнюючі віконне перетворення Фур'є, адаптивне перетворення Фур'є і вейвлет перетворення на основі материнської функції Морле.
Результати. Виявлено та пояснено аперіодичний геомагнітний ефект сонячного затемнення, що полягає в зменшенні не більше, ніж на ~ 30 нТл рівня компоненти поля в напрямку "північ – південь". Ефект пояснюється зміною величини густини іоносферного струму в напрямку "захід – схід" в результаті зменшення під дією затемнення концентрації електронів. Виявлено та пояснено квазіперіодичний геомагнітний ефект сонячного затемнення, викликаний генерацією затемненням атмосферних гравітаційних хвиль. Хвиля викликає модуляцію іоносферного струму, а також захоплення електронів, що створює додатковий квазіперіодичний іоносферний струм з періодом, рівним періоду хвилі. Амплітуда квазіперіодичних варіацій становила кілька одиниць нанотесла. Системний спектральний аналіз дозволив уточнити періоди квазіперіодичних варіацій геомагнітного поля, що супроводжували затемнення (близько 20 і 35 хв).
Висновки. Аперіодичний і квазіперіодичний геомагнітні ефекти зумовлені збуренням (генерацією) іоносферного струму.
Завантаження
Посилання
2. Chree C. Magnetic and electric observations at Kew Observatory relating to the solar eclipse of August 21, 1914. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1915;20(2):71-74. https://doi.org/10.1029/TE020i002p00071
3. Bauer LA, Fisk HW. On the results of some magnetic observations during the solar eclipse of August 21, 1914. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1916;21(2):57-86. https://doi.org/10.1029/TE021i002p00057
4. Bauer LA. Results and analysis of magnetic observations during the solar eclipse of May 29, 1919.—Summary I. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1920;25(3):81-98. https://doi.org/10.1029/TE025i003p00081
5. Chapman S. The Effect of a Solar Eclipse on the Earth’s Magnetic Field. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1933;38(3):175-183. https://doi.org/10.1029/TE038i003p00175
6. Özcan O, Aydoğdu M. Possible effects of the total solar eclipse of August 11, 1999 on the geomagnetic field variations over Elaziǧ-Turkey. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2004;66(11):997-1000. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2004.03.009
7. Curto JJ, Heilig B, Pinol M. Modeling the geomagnetic effects caused by the solar eclipse of 11 August 1999. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2006;111(A7):A07312. https://doi.org/10.1029/2005JA011499
8. Egedal J, Ambolt N. The effect on geomagnetism of the solar eclipse of 30 June 1954. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1955;7:40-48. https://doi.org/10.1016/0021-9169(55)90105-7
9. Nagata T, Nakata Y, Rikitake T, Yokoyama I. Effect of the Solar Eclipse on the Lower Parts of the Ionosphere and the Geomagnetic Field. Rep. lonosph. Res. Japan. 1955;9:121-135.
10. Nagata T, Rikitake T, Nakata Y. The effect of a solar eclipse on the lower part of the ionosphere and on the geomagnetic field. J. Atmos. Terr. Phys. 1956;6:236-242.
11. Kato Y, Ossaka J. The effect of the Solar Eclipse on the Sq current of the diurnal variation. Science reports of the Tohoku University. Ser. 5, Geophysics. 1956;7(SUPPLEMENT):21-29.
12. Rikitake T, Uyeda T, Tanaoka I, Nakagawa E. Preliminary report on the effect of the solar eclipse on April, 19, 1958 on the geomagnetic field. Rept Ionospheric Res. Japan. 1958;12:174-181.
13. Kato Y. The effect on geomagnetic filed of the solar eclipse of October 12, 1958. Sci. Rep. Tohoku Univ. Ser. 5, Geophysics. 1960;12(1):.
14. Tauer J. On Methods Used for Determining the Effect of a Solar Eclipse on the Geomagnetic Field. Studia Geophysica et Geodaetica. 1964;8(1):72-81. https://doi.org/10.1007/BF02607050
15. Kato Y. The Effect on the Geomagnetic Micropulsation of the Solar Eclipse of 20 July 1963. Science reports of the Tohoku University. Ser. 5, Geophysics. 1964;16(2):49-62.
16. Matsushita S. Effects of a solar eclipse on the equatorial geomagnetic field. Annales De Géophysique. 1966;22:471-477.
17. Bomke HA, Blake HA, Harris AK, Hulse WH, Sheppard DJ, Giesecke AA, Pantoja A. Recombination coefficient and coronal contribution to E-layer ionization from magnetic observations of a solar eclipse. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1967;72(23):5913-5918. https://doi.org/10.1029/JZ072i023p05913
18. Giesecke AA, Casaverde M, Kato Y, Aoyama I, Takei S. The effect on the geomagnetic field of the solar eclipse of Nov. 12, 1966 at and near the dip equator. Rep. Ionosph. Space Res. Japan. 1968;22:61-69.
19. Lilley FEM, Woods DV. Magnetic observations of the solar eclipse of 23 October 1976 in Australia. Nature. 1977;266(5605):823-824. https://doi.org/10.1038/266823a0
20. Rastogi RG. Solar eclipse effects on geomagnetism. Proc. Indian Nat. Sci. Acad. 1982;48(A, Supplement 3):464-472.
21. D’Costa A, Perez G. Change of the geomagnetic pulsation regime in the period of the solar eclipse on October 12, 1977. Geomagnetism and Aeronomy. 1984;24(4):658-661.
22. Takeda M, Araki T. Ionospheric currents and fields during the solar eclipse. Planetary and Space Science. 1984;32(8):1013-1019. https://doi.org/10.1016/0032-0633(84)90057-6
23. Nevanlinna H, Häkkinen L. Geomagnetic Effect of the Total Solar Eclipse on July 22, 1990. Journal of geomagnetism and geoelectricity. 1991;43(4):319-321. https://doi.org/10.5636/jgg.43.319
24. Walker GO, Li TYY, Wong YW, Kikuchi T, Huang YN. Ionospheric and geomagnetic effects of the solar eclipse of 18 March 1988 in East Asia. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics.
1991;53(1–2):25-37. https://doi.org/10.1016/0021-9169(91)90017-2
25. Brenes J, Leandro G, Fernández W. Variation of the geomagnetic field in Costa Rica during the total solar eclipse of July 11, 1991. Earth, Moon, and Planets. 1993;63:105-117. https://doi.org/10.1007/BF00575100
26. Orozco AL, Barreto LM. Magnetic Effects during the Solar Eclipse of July 11, 1991. Geofísica Internacional. 1993;32(1):3-13. https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.1993.32.1.1147
27. Thoa NTK, Chau HD, Hao TQ, Tri PV, Son VT, Truong LV, Nam VH. Magnetic and ionospheric observations during the October 24, 1995 total solar eclipse in Vietnam. Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences. 1997;8(2):155-164. https://doi.org/10.3319/TAO.1997.8.2.155(ASEE)
28. Střeštík J. The response of the 11 August 1999 total solar eclipse in the geomagnetic field. Earth, Moon, and Planets. 1999;85(0):561-566. https://doi.org/10.1023/A:1017047627850
29. Malin SRC, Özcan O, Tank SB, Tunçer MK, Yazici-Çakin O. Geomagnetic signature of the 1999 August 11 total eclipse. Geophys. J. Int. 2000;140(3):F13-F16. https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.2000.00061.x
30. Korte M, Lühr H, Förster M, Haak V, Bencze P. Did the solar eclipse of August 11, 1999, show a geomagnetic effect? Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2001;106(A9):18563-18575. https://doi.org/10.1029/2001JA900006
31. Hvoždara M, Prigancová A. Geomagnetic effects due to an eclipse-induced low-conductivity ionospheric spot. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2002;107(A12):SIA 14-1-SIA 14-13. https://doi.org/10.1029/2002JA009260
32. Ladynin AV, Semakov NN, Khomutov SYu. Changes in the daily geomagnetic variation during the total solar eclipse of the 1 August 2008. Russian Geology and Geophysics. 2011;52(3):343-352. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.02.007
33. Onovughe EV. Geomagnetic Diurnal Variation during the Total Solar Eclipse of 29 March 2006. International Journal of Astronomy. 2013;2(4):51-55. https://doi.org/10.5923/j.astronomy.20130204.01
34. Chernogor LF. Physical effects of solar eclipses in atmosphere and geospace. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv National University, 2013. 480 p. [in Russian].
35. Chernogor LF. Advanced methods of spectral analysis of quasiperiodic wave-like processes in the ionosphere: specific features and experimental results. Geomagnetism and Aeronomy. 2008;48(5):652-673.https://doi.org/10.1134/S0016793208050101
36. Chernogor LF, Blaunstein N. Radiophysical and Geomagnetic Effects of Rocket Burn and Launch in the Near-the-Earth Environment. Boca Raton, London, New York: CRC Press. Taylor & Francis Group, 2018. 542 p.
