Статистический анализ возрастаний потоков энергичных электронов в низкоширотной ионосфере по данным спутников NOAA/POES и MetOp с 1998 по 2022 год

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Интенсивные высыпания быстрых электронов из радиационного пояса Земли (РПЗ) являются одним из важнейших источников ионизации в ионосфере и атмосфере. В данной работе проведен масштабный статистический анализ данных непрерывных низкоорбитальных спутниковых наблюдений солнечно-циклической вариации возрастания интенсивности потоков электронов РПЗ с энергией Ee > 30 кэВ на высоте 850 км, полученных со спутников NOAA/POES и MetOp в период с 1998 по 2022 г. В ходе исследования установлен и подробно описан характер возможных технических сбоев в массивах данных спутниковых измерений с высоким временны́м разрешением, полученных с 2014 по 2022 г. Проведена соответствующая коррекция данных. Показано, что среднегодовое количество суток с возрастанием потоков энергичных электронов быстро увеличивается в течение трех лет после прохождения максимума солнечного цикла и достигает наибольших значений вблизи середины фазы спада солнечной активности. Затем частота событий начинает заметно уменьшаться на восьмилетнем интервале, который включает фазы минимума, роста и максимума солнечного цикла. Минимальный уровень достигается в максимуме солнечной активности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Г. Голубков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

А. В. Суворова

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцина, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

А. В. Дмитриев

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцина, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

Г. В. Голубков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Голубков Г.В., Дмитриев А.В., Суворова А.В. и др. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 10. С. 72; https://doi.org/10.1134/S0207401X19100042
  2. Фролов В.Л., Куликов Ю.Ю., Троицкий А.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 38; https://doi.org/10.31857/S0207401X22100053
  3. Голубков Г.В., Берлин А.А., Дьяков Ю.А. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 10. C. 64; https://doi.org/10.31857/S0207401X23100072
  4. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Sukhodolov T.V. et al. // Adv. Space Res. 2023. V. 71. № 11. P. 4576; https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.01.012
  5. Бахметьева Н.В., Жемяков И.Н. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 65; https://doi.org/10.31857/S0207401X2210003X
  6. Suvorova A.V., Tsai L.C., Dmitriev A.V. // Planet. Space Sci. 2012. V. 60. № 1. P. 363; https://doi.org/10.1016/j.pss.2011.11.001
  7. Suvorova A.V., Dmitriev A.V., Tsai L.C. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013. V. 118. № 7. P. 4672; https://doi.org/10.1002/jgra.50439
  8. Suvorova A.V., Huang C.M., Dmitriev A.V. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 6. P. 5880; https://doi.org/10.1002/2016JA022622
  9. Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Klimenko M.V. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 2. P. 2398; https://doi.org/10.1002/2016JA023260
  10. Голубков М.Г., Суворова А.В., Дмитриев А.В. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 10. С. 69; https://doi.org/10.31857/S0207401X20100064
  11. Suvorova A.V., Huang C.M., Matsumoto H. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. V. 119. № 11. P. 9283; https://doi.org/10.1002/2014JA020349
  12. Evans D.S., Greer M.S. // NOAA Technical Memorandum. Ver. 1.4. Boulder: Space Environment Center, 2004.
  13. NOAA / POES Space Environment Monitor [Электронный ресурс]; https://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/poes/
  14. Suvorova A.V., Dmitriev A.V. Cyclonic and Geomagnetic Storms: Predicting Factors, Formation and Environmental Impacts / Ed. Banks V.P. N.Y.: NOVA Sci. Publ., 2015. P. 19.
  15. Suvorova A.V. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 12. P. 12274; https://doi.org/10.1002/2017JA024556
  16. Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Ghosh S. et al. // Atmosphere. 2022. V. 13. № 2. 322; https://doi.org/10.3390/atmos13020322
  17. Suvorova A.V. // Universe. 2023. V. 9. № 8. 374; https://doi.org/10.3390/universe9080374
  18. Голубков М.Г., Дмитриев А.В., Суворова А.В., Голубков Г.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. C. 84; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050065
  19. Selesnick R.S., Su Y.J., Sauvaud J.A. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2019. V. 124. № 7. P. 5421; https://doi.org/10.1029/2019JA026718
  20. Suvorova A.V., Dmitriev A.V., Parkhomov V.A. // Ann. Geophys. 2019. V. 37. № 6. P. 1223; https://doi.org/10.5194/angeo-37-1223-2019
  21. Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Veselovsky I.S. // Handbook on Solar Wind: Effects, Dynamics and Interactions / Ed. Johannson H.E. N.Y.: NOVA Sci. Publ., 2009. P. 81; https://doi.org/10.48550/arXiv.1301.2929
  22. Borovsky J.E., Yakymenko K. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 3. P. 2973–2998; https://doi.org/10.1002/2016JA023625
  23. Гинзбург Е.А., Зинкина М.Д., Писанко Ю.В. // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63. № 6. С. 751; https://doi.org/10.31857/S0016794023600072

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карты пространственного распределения максимальных интенсивностей потоков электронов с энергией Ee > 30 кэВ, высыпающихся из РПЗ, построенные в географических координатах по данным измерений спутников NOAA/POES и MetOp на высоте 850 км за один год: а – 2014 г.; б – 2022 г. Магнитный экватор показан кривой черного цвета.

Скачать (494KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пример определения полезного и сигналов сбоя по данным спутниковых измерений: а – 3-суточная карта пространственного распределения максимальных интенсивностей потоков электронов с энергией Ee > 30 кэВ; б – временной профиль полезного сигнала; в – временно́й профиль сигнала сбоя. Цветовая шкала интенсивностей аналогична шкале на рис. 1.

Скачать (407KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример наложения сигналов сбоя блока электроники на реальный сигнал от детектора, фиксирующий возрастание интенсивности потока электронов с энергией Ee > 30 кэВ в зоне квазизахвата.

Скачать (108KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пример временных разверток для сбойных интервалов, зарегистрированных полупроводниковыми детекторами спутника MetOp-A, измеряющими интенсивности потоков заряженных частиц с энергией Ee > 30 кэВ: а – поток электронов, ориентация детектора в зенит (q = 0°); б – поток электронов, ориентация детектора q = 90°; в – поток протонов, ориентация детектора q = 0°.

Скачать (180KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пример временны́х разверток для интервалов сбоя, зарегистрированных полупроводниковыми и сцинтилляционными детекторами спутника MetOp-A, измеряющими интенсивности потоков протонов: а – Ep > 6 МэВ, ориентация детектора q = 0°; б – Ep > 6 МэВ, ориентация детектора q = 90°; в – Ep > 25 МэВ, всенаправленный поток.

Скачать (154KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Статистический анализ солнечно-циклической вариации потоков энергичных электронов по данным низкоорбитальных спутников NOAA/POES и MetOp за период с 1998 по 2022 г.: штриховая кривая – среднегодовые частоты возрастания интенсивности потока электронов с Ee > 30 кэВ в экваториальной ионосфере; сплошная кривая – среднегодовое число солнечных пятен (число Вольфа), усредненное с шагом в 1 месяц.

Скачать (105KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024