Влияние межпланетного магнитного поля на формирование

ÌÎÑÊÎÂÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ
èì. Ì.Â. ËÎÌÎÍÎÑÎÂÀ
ÍÀÓ×ÍÎ-ÈÑÑËÅÄÎÂÀÒÅËÜÑÊÈÉ ÈÍÑÒÈÒÓÒ
ßÄÅÐÍÎÉ ÔÈÇÈÊÈ èì. Ä.Â. ÑÊÎÁÅËÜÖÛÍÀ
Íà ïpàâàõ póêîïèñè
Å.Ñ. Áåëåíüêàÿ
ÂËÈßÍÈÅ ÌÅÆÏËÀÍÅÒÍÎÃÎ ÌÀÃÍÈÒÍÎÃÎ
ÏÎËß ÍÀ ÔÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ ÌÀÃÍÈÒÎÑÔÅÐÛ
Ñïåöèàëüíîñòü 01.04.08 ôèçèêà ïëàçìû
Àâòîðåôåðàò
äèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíè
äîêòîpà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê
Ìîñêâà 2003
Ðàáîòà âûïîëíåíà â Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîì èíñòèòóòå ÿäåðíîé
ôèçèêè èì. Ä.Â.Ñêîáåëüöûíà
Ìîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà èì. Ì.Â.Ëîìîíîñîâà
Îôèöèàëüíûå îïïîíåíòû:
äîêòîp ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê
Êîâðàæêèí Ð.À. (ÈÊÈ ÐÀÍ)
äîêòîp ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê
Ìàëüöåâ Þ.Ï. (ÏÃÈ ÐÀÍ)
äîêòîp ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê,
ïðîôåññîð
Ñîìîâ Á.Â. (ÃÀÈØ ÌÃÓ)
Âåäóùàÿ îðãàíèçàöèÿ:
Èíñòèòóò ôèçèêè Çåìëè ÐÀÍ.
Çàùèòà ñîñòîèòñÿ "3 " îêòÿáðÿ 2003 ã. â 15 ÷àñîâ íà çàñåäàíèè
äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä 501.001.77 â ÌÃÓ èì. Ì.Â.Ëîìîíîñîâà
ïî àäðåñó: 119992, ã. Ìîñêâà, Ëåíèíñêèå ãîðû, ÍÈÈßÔ ÌÃÓ êîðïóñ
19, àóäèòîðèÿ 2-15.
Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â áèáëèîòåêå ÍÈÈßÔ ÌÃÓ.
Àâòîðåôåðàò ðàçîñëàí "18 " àâãóñòà 2003 ã.
Ó÷åíûé ñåêðåòàðü
äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà
äîêòîp ôèç-ìàò. íàóê,
ïðîôåññîð
Ñ.È. Ñòðàõîâà
ÎÁÙÀß ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ ÐÀÁÎÒÛ
Èññëåäîâàíèå êîñìè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà - îäíà èç íàèáîëåå áóðíî
ðàçèâàþùèõñÿ îáëàñòåé çíàíèÿ. Ðåøåíèå ðÿäà ïðàêòè÷åñêè âàæíûõ çàäà÷, òàêèõ êàê ïîâûøåíèå íàäåæíîñòè ðàäèîñâÿçè, èçó÷åíèå êîñìè÷åñêîé ïîãîäû, îáåñïå÷åíèå ðàäèàöèîííîé áåçîïàñíîñòè è äð. íåâîçìîæíî
áåç ôóíäàìåíòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îêîëîçåìíîì êîñìè÷åñêîì ïðîñòðàíñòâå. Ïðè ýòîì íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âëèÿíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà íà ñòðóêòóðó ìàãíèòîñôåðû,
êîíâåêöèþ ïëàçìû è äèíàìèêó òîêîâûõ ñèñòåì.
Ñîëíå÷íûé âåòåð íåïðåðûâíî âçàèìîäåéñòâóåò ñ ìàãíèòîñôåðîé ïëàíåòû. Ìàãíèòíîå ïîëå ñîëíå÷íîãî âåòðà, ïåðåñîåäèíÿÿñü ñ ìàãíèòîñôåðíûì ìàãíèòíûì ïîëåì, â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðåäåëÿåò åãî ñòðóêòóðó. Äëÿ áûñòðî âðàùàþùåéñÿ ïëàíåòû, îáëàäàþùåé ñèëüíûì ìàãíèòíûì ïîëåì, âðàùåíèå îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ôîðìèðîâàíèå ìàãíèòîñôåðû è âçàèìîäåéñòâèå ñ ñîëíå÷íûì âåòðîì. Èññëåäîâàíèþ ýòèõ ïðîöåññîâ ïîñâÿùåíà íàñòîÿùàÿ ðàáîòà.
Íîâûå âîçìîæíîñòè äëÿ èçó÷åíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà
ñ ìàãíèòîñôåðîé îòêðûâàþòñÿ áëàãîäàðÿ äîñòóïíîñòè îãðîìíîãî ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ìàòåðèàëà ÷åðåç ñåòü Èíòåðíåò. Íàðÿäó ñ ðàçðàáîòêîé òåîðåòè÷åñêèõ ìîäåëåé â äèññåðòàöèè ïðîâåäåíû ñèñòåìàòèçàöèÿ è
àíàëèç òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé, èìåþùèõñÿ â ëèòåðàòóðå, è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ íà êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòàõ è ñïóòíèêàõ è íà íàçåìíûõ îáñåðâàòîðèÿõ. Ïðîâåäåíî ñîïîñòàâëåíèå ïîëó÷åííûõ òåîðåòè÷åñêèõ ðåçóëüòàòîâ è ìîäåëüíûõ ðàñ÷åòîâ ñ èìåþùèìèñÿ
ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè, ïîäòâåðæäàþùåå èõ äîñòîâåðíîñòü.
Àêòóàëüíîñòü ðàññìàòðèâàåìûõ â äèññåðòàöèè âîïðîñîâ îïðåäåëÿåòñÿ òåì, ÷òî âàæíåéøèå ïðèêëàäíûå çàäà÷è íåîñóùåñòâèìû áåç ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ñèñòåìå ñîëíå÷íûé
âåòåðìàãíèòîñôåðàèîíîñôåðàïëàíåòà. Ñâÿçóþùèì çâåíîì â ýòîé
ñèñòåìå ÿâëÿåòñÿ ìàãíèòíîå ïîëå, âäîëü ñèëîâûõ ëèíèé êîòîðîãî ïðîèñõîäèò îáìåí çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè è ïåðåäà÷à ýíåðãèè íà áîëüøèå
ðàññòîÿíèÿ.
Àêòóàëüíîñòü çàòðîíóòûõ ïðîáëåì ñâÿçàíà òàêæå ñ òåì, ÷òî äëÿ
ïîíèìàíèÿ ìàãíèòîñôåðíûõ è èîíîñôåðíûõ ïðîöåññîâ, äëÿ àíàëèçà
îãðîìíîãî ïîòîêà èíôîðìàöèè, ïîëó÷åííîé â íàñòîÿùåå âðåìÿ íà ìíîãî÷èñëåííûõ êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòàõ è èñêóññòâåííûõ ñïóòíèêàõ Çåìëè, íåîáõîäèìî çíàòü êîíôèãóðàöèþ ñèëîâûõ ëèíèé ìàãíèòîñôåðíîãî
3
ïîëÿ, ñîîòâåòñòâóþùóþ ìåæïëàíåòíîìó ìàãíèòíîìó ïîëþ (ÌÌÏ) â
ìîìåíò íàáëþäåíèÿ.  ÷àñòíîñòè, âîçðîñøèå òðåáîâàíèÿ ê óëó÷øåíèþ
ïðîãíîçà êîñìè÷åñêîé ïîãîäû äëÿ ðåøåíèÿ ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ äåëàþò àêòóàëüíûìè ðàññìàòðèâàåìûå â äèññåðòàöèè âîïðîñû.
 ñâÿçè ñ ïîëåòàìè êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ Pioneer 10, 11, Voyager
1, 2, Ulysses, Galileo è Cassini ê Þïèòåðó ñòàíîâÿòñÿ îñîáåííî àêòóàëüíûìè àíàëèç ñòðóêòóðû ìàãíèòîñôåðû ýòîé ïëàíåòû è èññëåäîâàíèå
âëèÿíèÿ íà íåå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà. Îñîáåííîñòè þïèòåðèàíñêîé ìàãíèòîñôåðû îïðåäåëÿþò ñâîåîáðàçèå åå îáòåêàíèÿ ñîëíå÷íûì âåòðîì è âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ìåæïëàíåòíûì ìàãíèòíûì ïîëåì.
Öåëü äèññåðòàöèè ñîñòîèò â îïðåäåëåíèè ðîëè ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ôîðìèðîâàíèè ìàãíèòîñôåðû ïëàíåòû, îáëàäàþùåé
ñèëüíûì ñîáñòâåííûì ìàãíèòíûì ïîëåì. Ñðåäè ïëàíåò çåìíîé ãðóïïû ñàìîå ñèëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå ó Çåìëè, ñðåäè ïëàíåò-ãèãàíòîâ ó
Þïèòåðà.
Çàäà÷è äèññåðòàöèè ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì.
1. Îïðåäåëèòü ñòðóêòóðó òîêîâîãî ñëîÿ äíåâíîé ìàãíèòîïàóçû Çåìëè â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà.
2. Ðàññ÷èòàòü äëÿ ðàçëè÷íûõ îðèåíòàöèé ÌÌÏ ðàñïðåäåëåíèÿ ìàãíèòíûõ è ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé è êîíâåêöèè â ìàãíèòîñôåðàõ Çåìëè è Þïèòåðà.
3. Ñìîäåëèðîâàòü ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â ìàãíèòîñôåðå Çåìëè
ïðè ðåçêîì ïîâîðîòå ÌÌÏ ê ñåâåðó, â ÷àñòíîñòè, ïðåîáðàçîâàíèå
âûñîêîøèðîòíûõ òðåõìåðíûõ òîêîâûõ ñèñòåì.
4. Ñôîðìóëèðîâàòü óñëîâèÿ óñèëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ âáëèçè ìàãíèòîïàóçû áûñòðî âðàùàþùåéñÿ ïëàíåòû.
Íàó÷íàÿ íîâèçíà ðàáîòû ñîñòîèò â òîì, ÷òî âïåðâûå òåîðåòè÷åñêè âûÿâëåí ðÿä ýôôåêòîâ, îïðåäåëÿåìûõ âåëè÷èíîé è íàïðàâëåíèåì
ÌÌÏ:
- äëÿ çåìíîé ìàãíèòîñôåðû äëÿ íàèìåíåå èññëåäîâàííîãî ñëó÷àÿ ñåâåðíîãî ÌÌÏ ïîêàçàíî, ÷òî äíåâíàÿ ìàãíèòîïàóçà ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé äâîéíîé òîêîâûé ñëîé; ïåðåñîåäèíåíèå ïðîèñõîäèò â íåéòðàëüíûõ òî÷êàõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïîëîæåííûõ â îêðåñòíîñòÿõ
4
êàñïîâ, âñëåäñòâèå ÷åãî âîçíèêàåò îáðàùåíèå êîíâåêöèè, îáðàçóþùåé âèõðè íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ ïîëÿðíûõ øàïîê, à ãðàíèöà ìåæäó îòêðûòûìè è çàìêíóòûìè ñèëîâûìè ëèíèÿìè ÿâëÿåòñÿ
ýêâèïîòåíöèàëüþ;
- ïðè áëèçêîì ê ðàäèàëüíîìó íàïðàâëåíèè ÌÌÏ ïåðåñîåäèíåíèÿ íà
ëèíèè è â íåéòðàëüíîé òî÷êå ñóùåñòâóþò â çåìíîé ìàãíèòîñôåðå
îäíîâðåìåííî.
Âïåðâûå ïîñòðîåíà ìîäåëü ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà, ó÷èòûâàþùàÿ
âëèÿíèå ÌÌÏ.
Ýòè íîâûå òåîðåòè÷åñêèå ïðåäñòàâëåíèÿ äàëè âîçìîæíîñòü âïåðâûå
îáúÿñíèòü ñëåäóþùèå ÿâëåíèÿ:
- âîçìóùåíèÿ íèçêîøèðîòíîé H-êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà Çåìëå, íàïðàâëåííûå ê ñåâåðó íî÷üþ è ê þãó äíåì, âîçíèêàþùèå ïîñëå
ðåçêîãî ïîâîðîòà ÌÌÏ ê ñåâåðó, ñîïðîâîæäàþùåãî ïðîõîæäåíèå
ìåæïëàíåòíîé óäàðíîé âîëíû;
- ïîÿâëåíèå àíòèêîðîòàöèîííûõ ïîòîêîâ ïëàçìû â ýêâàòîðèàëüíîé
ïðåäïîëóäåííîé ìàãíèòîñôåðå Þïèòåðà ïðè þæíîì ÌÌÏ.
Ðàçðàáîòàííûé ïîäõîä ïîçâîëèë òåîðåòè÷åñêè îáîñíîâàòü íåîáõîäèìîñòü âîçíèêíîâåíèÿ NBZ-òîêîâ âáëèçè çåìíûõ êàñïîâ ïðè ñåâåðíîì
ÌÌÏ è âîçìîæíîñòü óñèëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ó ìàãíèòîïàóçû áûñòðî âðàùàþùåéñÿ ïëàíåòû.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé èìåþò ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå : îíè ïîçâîëÿþò àíàëèçèðîâàòü ñïóòíèêîâûå è íàçåìíûå äàííûå, à òàêæå íàáëþäåíèÿ, ïðîâåäåííûå íà êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòàõ âáëèçè Þïèòåðà.
 ÷àñòíîñòè, íåïîñðåäñòâåííóþ ïðàêòè÷åñêóþ öåííîñòü ïðåäñòàâëÿåò
îáíàðóæåíèå ìàðêåðà (óìåíüøåíèå
Bz -êîìïîíåíòû
ìàãíèòíîãî ïîëÿ),
ïîçâîëÿþùåãî â ðÿäå ñëó÷àåâ èäåíòèôèöèðîâàòü äíåâíóþ ìàãíèòîïàóçó Çåìëè ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ. Òåîðåòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå íåîáõîäèìîñòè âîçíèêíîâåíèÿ NBZ-òîêîâ ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ äàåò âîçìîæíîñòü
ïðîãíîçèðîâàíèÿ âîçìóùåíèé â ïîëÿðíîé çåìíîé èîíîñôåðå. Ðàññ÷èòàíû ìàãíèòíûå âîçìóùåíèÿ íà ýêâàòîðå Çåìëè, êîòîðûå ñëåäóåò îæèäàòü ïîñëå ñòîëêíîâåíèÿ ìàãíèòîñôåðû ñ êîðîíàëüíûì âûáðîñîì ìàññû, íåñóùèì ñåâåðíîå ìàãíèòíîå ïîëå. Ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé, â ÷àñòíîñòè, ñîñòîèò âî âêëàäå àâòîðà â ñîçäàíèå
3-õ ãîñóäàðñòâåííûõ ñòàíäàðòîâ [1-3].
5
Äîñòîâåðíîñòü ðåçóëüòàòîâ
äèññåðòàöèè ïîäòâåðæäàåòñÿ èõ õîðî-
øèì ñîãëàñèåì ñ èìåþùèìèñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè è îáóñëîâëåíà èñïîëüçîâàíèåì ñîâðåìåííûõ àíàëèòè÷åñêèõ ìåòîäîâ è ðàñ÷åòíûõ ìîäåëåé.
Ëè÷íûé âêëàä àâòîðà â ïîëó÷åíèå íàó÷íûõ ðåçóëüòàòîâ, èçëîæåííûõ â äèññåðòàöèè, è âçàèìîîòíîøåíèå ñ ñîàâòîðàìè. Ãëàâíûå ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè ïîëó÷åíû àâòîðîì ëè÷íî è îïóáëèêîâàíû áåç ñîàâòîðîâ â äåñÿòè ñòàòüÿõ â ðåöåíçèðóåìûõ âåäóùèõ íàó÷íûõ æóðíàëàõ
(òðè â æóðíàëå Ãåîìàãíåòèçì è Àýðîíîìèÿ [4-6], ÷åòûðå â æóðíàëå Journal of Geophisical Research [7-10], îäíà â æóðíàëå Journal of
Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics [11], îäíà â æóðíàëå Astrophysics and Space Science [12], îäíà â æóðíàëå International Journal of
Geomagnetism and Aeronomy [13]) è â ìîíîãðàôèè Å. Ñ. Áåëåíüêîé:
Âëèÿíèå ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ôîðìèðîâàíèå ìàãíèòîñôåðû, Èòîãè íàóêè è òåõíèêè. Èññëåäîâàíèå êîñìè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà, Ò. 33à, Ìîñêâà, ÂÈÍÈÒÈ, 235 ñ., 2002 [14].  ðàáîòàõ ïî òåìå
äèññåðòàöèè, âûïîëíåííûõ ñ ñîàâòîðàìè (È.È. Àëåêñååâûì, Â.Â. Êàëåãàåâûì, Þ.Ã. Ëþòîâûì, Ñ.Þ. Áîáðîâíèêîâûì [15-30]), âñå ñîàâòîðû
âíåñëè ðàâíûé íàó÷íûé âêëàä. Å.Ñ. Áåëåíüêîé â ýòèõ ðàáîòàõ ïðèíàäëåæèò ïîñòàíîâêà òåõ çàäà÷, êîòîðûå âîøëè â îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ
äèññåðòàöèè, ïîëó÷åíèå àíàëèòè÷åñêèõ ðåøåíèé, îòðàæåííûõ â äèññåðòàöèè, ïðîâåäåíèå ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ, ïðèâåäåííûõ â äèññåðòàöèè.
Àïðîáàöèÿ ðàáîòû . Ìàòåðèàëû äèññåðòàöèè äîêëàäûâàëèñü íà íàó÷íûõ ñåìèíàðàõ â ÍÈÈßÔ ÌÃÓ, ÏÃÈ, ÈÔÇ, ÈÊÈ, ÃÀÈØ, íà ìåæäóíàðîäíîì ñèìïîçèóìå ïî ñîëíå÷íî-çåìíîé ôèçèêå (Ñî÷è, ÑÑÑÐ, 1984),
íà V Ãåíåðàëüíîé àññàìáëåå IAGA (Ïðàãà, ×åõîñëîâàêèÿ, 1985), íà
ìåæäóíàðîäíîì ñèìïîçèóìå Ïîëÿðíûå ãåîìàãíèòíûå ÿâëåíèÿ (Ñóçäàëü, ÑÑÑÐ, 1986), íà VI Ãåíåðàëüíîé àññàìáëåå IAGA (Ýêñåòåð, Âåëèêîáðèòàíèÿ, 1989), íà XXVIII àññàìáëåå COSPAR (Ãààãà, Íèäåðëàíäû,
1990), íà XX Ãåíåðàëüíîé àññàìáëåå IUGG (Âåíà, Àâñòðèÿ, 1991), íà
×åïìåíîâñêîé êîíôåðåíöèè ïî ìèêðî- è ñðåäíåìàñøòàáíûì ÿâëåíèÿì
â êîñìè÷åñêîé ïëàçìå (Ãàâàè, ÑØÀ, 1992), íà Âñåìèðíîì êîñìè÷åñêîì
êîíãðåññå (Âàøèíãòîí, ÑØÀ, 1992), íà ×åïìåíîâñêîé êîíôåðåíöèè ïî
ôèçèêå ìàãíèòîïàóçû (Ñàí-Äèåãî, ÑØÀ, 1994), íà VIII ìåæäóíàðîäíîì ñèìïîçèóìå ïî ñîëíå÷íî-çåìíîé ôèçèêå (Ñåíäàé, ßïîíèÿ, 1994),
íà ×åïìåíîâñêîé êîíôåðåíöèè ïî ìàãíèòíûì áóðÿì (Ïàñàäåíà, ÑØÀ,
1996), íà III ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåíöèè ïî ñóááóðÿì (ICS-3, Âåðñàëü, Ôðàíöèÿ, 1996), íà I Àëüôâåíîâñêîé êîíôåðåíöèè Åâðîïåéñêîãî
6
Ãåîôèçè÷åñêîãî ñîþçà ïî íèçêî-âûñîòíûì èññëåäîâàíèÿì ïðîöåññîâ íà
äíåâíîé ãðàíèöå ìàãíèòîñôåðû (Êèðóíà, Øâåöèÿ, 1996), íà XXXI íàó÷íîé àññàìáëåå COSPAR (Áèðìèíãåì, Àíãëèÿ, 1996), íà VIII íàó÷íîé
àññàìáëåå IAGA (Óïïñàëà, Øâåöèÿ, 1997), íà ðàáî÷åé ãðóïïå Êîîðäèíèðîâàííûå èññëåäîâàíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñîëíå÷íûé âåòåð - ìàãíèòîñôåðà - èîíîñôåðà. Èíòåðáîëë (Êîøèöå, Ñëîâàêèÿ, 1998), íà Ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåíöèè ïî ïðîáëåìàì Ãåîêîñìîñà (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã,
Ðîññèÿ, 1998), íà XXIII è XXVII Ãåíåðàëüíûõ àññàìáëåÿõ Åâðîïåéñêîãî
Ãåîôèçè÷åñêîãî ñîþçà (Íèööà, Ôðàíöèÿ, 1998, 2002), íà êîíôåðåíöèè
Ìàãíèòîñôåðû âíåøíèõ ïëàíåò (Ïàðèæ, Ôðàíöèÿ, 1999), íà Åâðîïåéñêîé êîíôåðåíöèè ïî ãèãàíòñêèì ïëàíåòàì: Þïèòåð ïîñëå Ãàëèëåî
è Êàññèíè (Ëèññàáîí, Ïîðòóãàëèÿ, 2002), íà ìåæäóíàðîäíîì ñèìïîçèóìå Àâðîðàëüíûå ÿâëåíèÿ è ñîëíå÷íî-çåìíûå ñâÿçè, ïîñâÿùåííîì
ïàìÿòè ïðîôåññîðà Þ. È. Ãàëüïåðèíà (Ìîñêâà, Ðîññèÿ, 2003).
Íà çàùèòó âûíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå ðåçóëüòàòû , ïîëó÷åííûå â pàáîòàõ,
ñîñòàâëÿþùèõ îñíîâó äèññåpòàöèè:
I.
Ïîêàçàíî, ÷òî äíåâíàÿ ìàãíèòîïàóçà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äâîéíîé
òîêîâûé ñëîé. Íîñèòåëÿìè òîêîâ íàìàãíè÷èâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ èîíû
ìàãíèòîñëîÿ è ìàãíèòîñôåðû. Ïðè ñåâåðíîì íàïðàâëåíèè ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ àçèìóòàëüíûå òîêè â ñëîÿõ àíòèïàðàëëåëüíû äðóã äðóãó è íà ìàãíèòîïàóçå óìåíüøàåòñÿ
Bz -êîìïîíåíòà,
à ñëåäîâàòåëüíî, è âåëè÷èíà ìîäóëÿ ïîëíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
II.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî â îòâåò íà èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî
ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà âîçíèêàþò ðàçëè÷íûå òèïû ïåðåñîåäèíåíèÿ
ìåæïëàíåòíîãî è ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëåé: äâóìåðíîå ïåðåñîåäèíåíèå íà êâàçèíåéòðàëüíîé ëèíèè ïðè þæíîì ÌÌÏ è òðåõìåðíîå
ïåðåñîåäèíåíèå â äâóõ íåéòðàëüíûõ òî÷êàõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïîëîæåííûõ â ìàãíèòîñôåðå âáëèçè ñåâåðíîãî è þæíîãî êàñïîâ
ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ; ïðè íàïðàâëåíèè ÌÌÏ áëèçêîì ê ðàäèàëüíîìó äâà òèïà ïåðåñîåäèíåíèÿ ñóùåñòâóþò â ìàãíèòîñôåðå îäíîâðåìåííî.
III.
Ïîêàçàíî, ÷òî â òî âðåìÿ êàê ïðè þæíîì ÌÌÏ â îáåèõ ïîëÿðíûõ
øàïêàõ ýêñòðåìóìû ïîòåíöèàëà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ëîêàëèçîâàíû íà óòðåííåé è âå÷åðíåé ãðàíèöå îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé, ïåðåñåêàåìîé àíòèñîëíå÷íîé êîíâåêöèåé, ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ
íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ â èîíîñôåðå êîíâåêöèÿ îáðàçóåò âè-
7
õðè, íå ïåðåñåêàþùèå ãðàíèöó ìåæäó îòêðûòûìè è çàìêíóòûìè
ñèëîâûìè ëèíèÿìè, âáëèçè ïðîåêöèè êàñïà âîçíèêàåò îáðàùåíèå
êîíâåêöèè, òàì æå ëîêàëèçîâàíû ýêñòðåìóìû ýëåêòðè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà è ñèëüíûå ðàñïðåäåëåííûå ïðîäîëüíûå NBZ-òîêè. Äëÿ
íàïðàâëåíèÿ ÌÌÏ áëèçêîãî ê ðàäèàëüíîìó èîíîñôåðíàÿ êîíâåêöèÿ íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ èìååò ñòðóêòóðó, îòðàæàþùóþ
ñâîéñòâà äâóìåðíîãî è òðåõìåðíîãî ïåðåñîåäèíåíèé, ñóùåñòâóþùèõ îäíîâðåìåííî: íàðÿäó ñ âèõðåâîé ôîðìîé è îáðàùåíèåì êîíâåêöèè òîëüêî ÷àñòü ãðàíèöû ìåæäó îòêðûòûìè è çàìêíóòûìè
ñèëîâûìè ëèíèÿìè ÿâëÿåòñÿ ýêâèïîòåíöèàëüþ.
IV.
Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè âíåçàïíîì ïîâîðîòå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà îò ãîðèçîíòàëüíîãî íàïðàâëåíèÿ ê ñåâåðó, ñîïðîâîæäàþùåì ïðîõîæäåíèå ìåæïëàíåòíîé óäàðíîé âîëíû, âîçíèêàåò ïåðåõîäíàÿ òðåõìåðíàÿ òîêîâàÿ ñèñòåìà. Îöåíåíî õàðàêòåðíîå âðåìÿ
åå ñóùåñòâîâàíèÿ, îïðåäåëÿåìîå âðåìåíåì ôîðìèðîâàíèÿ êîíâåêöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé ñåâåðíîìó ÌÌÏ, íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ äâóõ ïîëÿðíûõ øàïîê. Ìàãíèòíîå ïîëå ïåðåõîäíîé òîêîâîé
ñèñòåìû íà íèçêèõ øèðîòàõ íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè íàïðàâëåíî ê
þãó â ïîëäåíü è ê ñåâåðó â ïîëíî÷ü.
V.
Ïîñòðîåíà ìîäåëü ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà, ïîçâîëèâøàÿ âïåðâûå
èññëåäîâàòü âëèÿíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà. Äëÿ ðàçíûõ îðèåíòàöèé ÌÌÏ ïîëó÷åíî ðàñïðåäåëåíèå ïîòåíöèàëîâ ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé, ñîçäàííûõ âðàùåíèåì Þïèòåðà è ÌÃÄ - ãåíåðàòîðîì ñîëíå÷íîãî âåòðà. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè þæíîì ÌÌÏ â ýêâàòîðèàëüíîé þïèòåðèàíñêîé ìàãíèòîñôåðå âîçíèêàåò ñóïåðïîçèöèÿ
êîâðàùåíèÿ (â ñåðäöåâèíå ìàãíèòîñôåðû) è àíòèñîëíå÷íîé êîíâåêöèè (íà ôëàíãàõ è â õâîñòå). Âå÷åðîì íàïðàâëåíèÿ ýòèõ äâèæåíèé ñîâïàäàþò, óòðîì ïðîòèâîïîëîæíû.  ðåçóëüòàòå â óòðåííåì ñåêòîðå âíåøíåé ìàãíèòîñôåðû îáðàçóþòñÿ àíòèêîðîòàöèîííûå ïîòîêè. Òàêèå ïîòîêè íàáëþäàëèñü â ïðåäïîëóäåííûå ÷àñû
ïðè þæíîì ÌÌÏ ïðè âõîäå êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà Ulysses â ýêâàòîðèàëüíóþ þïèòåðèàíñêóþ ìàãíèòîñôåðó. Ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ
àíòèêîðîòàöèîííûå ïîòîêè îòñóòñòâóþò, ïðåîáëàäàåò êîâðàùåíèå,
à çà êâàçèíåéòðàëüíîé ëèíèåé â õâîñòå ïðîèñõîäèò äâèæåíèå â àíòèñîëíå÷íîì íàïðàâëåíèè. Ýòè ðåçóëüòàòû õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ
äàííûìè êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ Pioneer 10 è Voyagers, ïîëó÷åííûìè ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ.
8
VI.
Ïðåäëîæåí ìåõàíèçì óñèëåíèÿ ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ
âáëèçè ìàãíèòîïàóçû áûñòðî âðàùàþùåéñÿ ïëàíåòû. Ïîêàçàíî,
÷òî äëÿ ïëàíåòû, îáëàäàþùåé ñèëüíûì ìàãíèòíûì ïîëåì, äëÿ êîòîðîé âðàùåíèå ïåðåäàåòñÿ äî ìàãíèòîïàóçû, âîçìîæíî óñèëåíèå
ÌÌÏ âî ñòîëüêî ðàç, âî ñêîëüêî àçèìóòàëüíàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ
ó ìàãíèòîïàóçû ïðåâûøàåò àëüâåíîâñêóþ ñêîðîñòü â íåâîçìóùåííîì ïîòîêå îáòåêàþùåé çàìàãíè÷åííîé ïëàçìû.  Ñîëíå÷íîé ñèñòåìå ýòîò ìåõàíèçì àêòóàëåí òîëüêî äëÿ Þïèòåðà.
Ñòðóêòóðà è îáúåì äèññåðòàöèè . Äèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ,
øåñòè ãëàâ è çàêëþ÷åíèÿ. Îáùèé îáúåì äèññåðòàöèè - 318 ñòðàíèö. Â
ðàáîòå ïðèâåäåí 71 ðèñóíîê è 3 òàáëèöû. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû ñîäåðæèò
345 íàèìåíîâàíèé.
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÄÈÑÑÅÐÒÀÖÈÈ
Âî Ââåäåíèè î÷åð÷åí êðóã ðàññìàòðèâàåìûõ ôèçè÷åñêèõ âîïðîñîâ, ñôîðìóëèðîâàíû òåìà è öåëè äèññåðòàöèè, îáîñíîâàíà åå àêòóàëüíîñòü, ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû, âûíîñèìûå íà çàùèòó, îòìå÷åíû íàó÷íàÿ
íîâèçíà è ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ, ëè÷íûé
âêëàä àâòîðà è àïðîáàöèÿ ðàáîòû.
 Ãëàâå I ðåøåíà çàäà÷à î ñòðóêòóðå òîêîâîãî ñëîÿ äíåâíîé íèçêîøèðîòíîé çåìíîé ìàãíèòîïàóçû ïðè ñåâåðíîì íàïðàâëåíèè ÌÌÏ,
êîãäà ñèòóàöèÿ íàèáîëåå ñëîæíàÿ, ïîñêîëüêó ìàãíèòíûå ïîëÿ ïî îáå
ñòîðîíû îò ìàãíèòîïàóçû ïàðàëëåëüíû äðóã äðóãó, à ÷àñòî è áëèçêè
ïî âåëè÷èíå, ÷òî ñèëüíî çàòðóäíÿåò îïðåäåëåíèå ïîëîæåíèÿ ìàãíèòîïàóçû è åå òîêîâîãî ñëîÿ.
Çàäà÷à îïðåäåëåíèÿ ñòðóêòóðû ìàãíèòîïàóçû ïðèíöèïèàëüíî íåëîêàëüíà, ò.ê. óäàëåííûå èñòî÷íèêè ïðèñóòñòâóþùèõ â åå îêðåñòíîñòè
ìàãíèòíûõ ïîëåé è ïëàçìû èãðàþò â ýòîé ïðîáëåìå ðåøàþùóþ ðîëü.
Èìåÿ ýòî â âèäó, ìîæíî ïîäõîäèòü ê èçó÷åíèþ ìàãíèòîïàóçû â åå êðèòè÷åñêîé çîíå ïîäñîëíå÷íîé îáëàñòè.
Ìàãíèòîïàóçà íåñòàöèîíàðíà è äâèæåòñÿ ñ äîñòàòî÷íî áîëüøîé ñêîðîñòüþ, ïðåâûøàþùåé
10 êì/ñåê. Òåì íå ìåíåå, áëàãîäàðÿ äàííûì, ïî-
ëó÷åííûì íà êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòàõ ISEE, AMPTE/IRM, AMPTE/CCE,
GEOTAIL, â èññëåäîâàíèè ñòðóêòóðû íèçêîøèðîòíîé çåìíîé ìàãíèòîïàóçû äîñòèãíóò çíà÷èòåëüíûé ïðîãðåññ. Ïîñêîëüêó ìàãíèòîïàóçà ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé ïîâåðõíîñòüþ, íà êîòîðîé ìåíÿþòñÿ ïàðàìåòðû ïëàç-
9
ìû è ìàãíèòíîãî ïîëÿ, äëÿ åå èäåíòèôèêàöèè èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå
ìàðêåðû: èçìåíåíèå ïëîòíîñòè, èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû, ñêà÷îê ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ìàãíèòíûå ïîëÿ è ñâîéñòâà ïëàçìû â ìàãíèòîñëîå è â
ìàãíèòîñôåðå ðàçëè÷íû. Ïëàçìà ìàãíèòîñëîÿ îòíîñèòåëüíî ïëîòíàÿ è
õîëîäíàÿ, ïëàçìà ìàãíèòîñôåðû áîëåå ðàçðåæåííàÿ è ãîðÿ÷àÿ.
Èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ìàãíèòîïàóçå ñâÿçàíî ñ òîêîâûì ñëîåì èëè ñ òîêîâîé îáëàñòüþ. Ñòðóêòóðà ìàãíèòîïàóçû, à îñîáåííî òîíêîé òîêîâîé îáëàñòè, êîòîðóþ èíîãäà îòîæäåñòâëÿþò ñ ìàãíèòîïàóçîé,
äî ñèõ ïîð íåÿñíà. Òîëùèíà òîêîâîé îáëàñòè ìàãíèòîïàóçû ïîðÿäêà
íåñêîëüêèõ èîííûõ ãèðîðàäèóñîâ. Ñòðóêòóðà ìàãíèòîïàóçû î÷åíü ÷óâñòâèòåëüíà ê íàïðàâëåíèþ ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äëÿ þæíîãî ÌÌÏ òîêîâûé ñëîé ìàãíèòîïàóçû ëåãêî èäåíòèôèöèðóåòñÿ áëàãîäàðÿ ðåçêîìó ïîâîðîòó ìàãíèòíîãî ïîëÿ, äëÿ ñåâåðíîãî ÌÌÏ åãî òðóäíî îáíàðóæèòü, ïîñêîëüêó ìàãíèòíûå ïîëÿ ïî îáå ñòîðîíû îò äíåâíîé
ìàãíèòîïàóçû ïî÷òè îäèíàêîâû.
 ãëàâå I ïðåäëîæåíà ïðîñòàÿ ìîäåëü òîêîâ íà äíåâíîé íèçêîøèðîòíîé ìàãíèòîïàóçå, äåìîíñòðèðóþùàÿ ôèçè÷åñêèé ñìûñë ïðîöåññîâ,
ïðîèñõîäÿùèõ íà ãðàíèöå ìåæäó äâóìÿ ñîðòàìè çàìàãíè÷åííîé ïëàçìû, íàõîäÿùèìèñÿ â ðàçíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ [5, 10, 13, 14]. Äëÿ ôèêñèðîâàííûõ âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ ïëàçìû è ìàãíèòíûõ ïîëåé ïî îáå
ñòîðîíû îò ãðàíèöû ðàññìàòðèâàëèñü òðàåêòîðèè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö
è âîçíèêàþùèå òîêè. Îïðåäåëÿëñÿ ïðîñòðàíñòâåííûé ìàñøòàá êâàçèñòàöèîíàðíîé òîêîâîé ñòðóêòóðû. Ïîëó÷åííîå ðåøåíèå ñîäåðæàëî äâà
òîêîâûõ ñëîÿ, ñîçäàííûõ èîíàìè ìàãíèòîñëîÿ è ìàãíèòîñôåðû.
Ïðè èçìåíåíèè íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ìàãíèòîïàóçå ìåíÿåòñÿ è íàïðàâëåíèå öèêëîòðîííîãî âðàùåíèÿ; ïðè ñîõðàíåíèè íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, íàïðàâëåíèå öèêëîòðîííîãî âðàùåíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ñîõðàíÿåòñÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî íà ìàãíèòîïàóçå âîçíèêàþò
òîêè íàìàãíè÷èâàíèÿ, âûçâàííûå ïðîñòðàíñòâåííîé íåîäíîðîäíîñòüþ
ïëàçìû è ïîëÿ. Ïðè þæíîì ÌÌÏ ýòè òîêè ïàðàëëåëüíû äðóã äðóãó,
ïðè ñåâåðíîì àíòèïàðàëëåëüíû. Íîñèòåëÿìè êàæäîãî òîêà ÿâëÿþòñÿ
èîíû îïðåäåëåííîãî ñîðòà: ìàãíèòîñôåðû èëè ìàãíèòîñëîÿ.
Íàéäåíî ðàñïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè, äàâëåíèÿ è òîêà íà ìàãíèòîïàóçå ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ, à òàêæå ìàãíèòíûå ïîëÿ âîçíèêàþùèõ òîêîâ
è õàðàêòåðíûå òîëùèíû òîêîâûõ ñëîåâ. Ïîëó÷åííûå ïðîôèëè ïðåäñòàâëåíû íà ðèñóíêå 1 äëÿ òèïè÷íûõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ ìîäåëè:
nmsh0 = 9
ñì
−3
,
nmsph0 = 2
ñì
−3
,
Tmsh = 3, 5 · 106
Ê,
Tmsph = 20 · 106
Ê.
Ñïëîøíûìè è ïóíêòèðíûìè ëèíèÿìè îòìå÷åíû âêëàäû èîíîâ ìàãíè-
10
Ðàññ÷èòàííûå â ìîäåëè ïðîôèëè ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí íà ìàãíèòîïàóçå äëÿ ñåâåðíîãî ÌÌÏ ( ρmsh è ρmsph ïîëóòîëùèíû òîêîâûõ ñëîåâ èîíîâ ìàãíèòîñëîÿ è ìàãíèòîñôåðû); a) ïëîòíîñòü èîíîâ; b) äàâëåíèå èîíîâ; c) ïëîòíîñòü òîêà; d) ìîäåëüíîå ìàãíèòíîå
ïîëå Bz (x), âû÷èñëåííîå ïî èçìåðåííûì ïàðàìåòðàì ïðè ïðîëåòå AMTE/IRM 13 îêòÿáðÿ
1985 ã; e) ìîäåëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå Bz (x), âû÷èñëåííîå ïî èçìåðåííûì ïàðàìåòðàì ïðè
ïðîëåòå AMTE/IRM 24 îêòÿáðÿ 1985 ã.
Ðèñ. 1.
òîñôåðû è ìàãíèòîñëîÿ, ñîîòâåòñòâåííî; òîëñòîé ñïëîøíîé ëèíèåé ïîêàçàíû ñóììàðíûå âåëè÷èíû.
Ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèé ñîïîñòàâëÿëèñü ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè. Äëÿ ñðàâíåíèÿ ñ íàáëþäåíèÿìè èñïîëüçîâàëèñü èçìåðåíèÿ ïëàçìû è ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà äíåâíîé ìàãíèòîïàóçå ñ ðàçðåøåíèåì
4, 35 ñåê,
ïîëó÷åííûå íà ñïóòíèêå AMPTE/IRM. Áûëè âûáðàíû ïðîëåòû ïðè ñåâåðíîì íàïðàâëåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà 13 è 24 îêòÿáðÿ
1985 ãîäà. Ïîêàçàíî, ÷òî ïîñòðåííàÿ ìîäåëü õîðîøî îïèñûâàåò íàáëþäåíèÿ. Ðàññ÷èòàííûå äëÿ ýòèõ ñëó÷àåâ ìàãíèòíûå ïîëÿ òîêîâûõ ñëîåâ
ïðåäñòàâëåíû íà ðèñóíêå 1.
 Ãëàâå II ðàññ÷èòàíî ìàãíèòîñôåðíîå ìàãíèòíîå ïîëå Çåìëè äëÿ
ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèé ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïîäðîáíî
èññëåäîâàíû íàèáîëåå ñëîæíûå ñëó÷àè, ðåàëèçóåìûå ïðè îäíîâðåìåííîì ñóùåñòâîâàíèè â ìàãíèòîñôåðå íåéòðàëüíîé òî÷êè è íåéòðàëüíîé ëèíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè áëèçêîì ê ðàäèàëüíîìó íàïðàâëåíèè
ÌÌÏ.
11
Äâà òèïà ïåðåñîåäèíåíèÿ ìåæïëàíåòíîãî è ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëåé,
ïðîèñõîäÿùèå ïðè þæíîì è ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ, îáû÷íî íàçûâàþòñÿ
íèçêîøèðîòíûì è âûñîêîøèðîòíûì ïåðåñîåäèíåíèåì. Ñèòóàöèÿ äëÿ
íàïðàâëåíèÿ ÌÌÏ áëèçêîãî ê ðàäèàëüíîìó äî ïîñëåäíåãî âðåìåíè íå
áûëà èçó÷åíà. Õîòÿ ïðîöåññ ïåðåñîåäèíåíèÿ ïðîèñõîäèò â îãðàíè÷åííîì îáúåìå ïðîñòðàíñòâà, îí ïðèâîäèò ê ôóíäàìåíòàëüíûì èçìåíåíèÿì â êðóïíîìàñøòàáíîé ñòðóêòóðå ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Øèðîêèé êðóã íàáëþäåíèé äåìîíñòðèðóåò âåäóùóþ ðîëü ìåõàíèçìà ìàãíèòíîãî ïåðåñîåäèíåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîöåññàìè, ñâÿçàííûìè ñ âÿçêèì âçàèìîäåéñòâèåì.  ÷àñòíîñòè, çà ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ
õîðîøî óñòàíîâëåíà ãëîáàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëÿ è
ïîòîêîâ ïëàçìû îò íàïðàâëåíèÿ ÌÌÏ.  ýòîé ãëàâå ðàññìîòðåíû ðàçëè÷íûå ñòðóêòóðû ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëÿ, âîçíèêàþùèå â çàâèñèìîñòè
îò îðèåíòàöèè ÌÌÏ [7, 9, 16-20, 23-25], íàèáîëåå äåòàëüíî èññëåäóåòñÿ
ñëó÷àé ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, íàïðàâëåííîãî ïî÷òè ðàäèàëüíî.
×òîáû ó÷åñòü âëèÿíèå ÌÌÏ íà ñòðóêòóðó ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëÿ,
íåîáõîäèìà ìîäåëü ìàãíèòîñôåðû, îãðàíè÷åííîé ìàãíèòîïàóçîé, òîêè
êîòîðîé îáåñïå÷èâàþò ïîëíóþ ýêðàíèðîâêó âíóòðèìàãíèòîñôåðíûõ èñòî÷íèêîâ ïîëÿ [16-19, 21, 22, 26, 27, 29]. Ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî êàæäûé
òàêîé èñòî÷íèê èíäóöèðóåò íà ìàãíèòîïàóçå ñîáñòâåííûå òîêè ýêðàíèðîâêè. Çàäàâàÿ íà ãðàíèöå ìàãíèòîñôåðû ðàñïðåäåëåíèå íîðìàëüíîé
êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ (
Bn = 0)
è èñïîëüçóÿ ñêàëÿðíûé ïîòåí-
öèàë äëÿ ïðåäñòàâëåíèÿ ïîëÿ èñòî÷íèêà âíóòðè ìàãíèòîñôåðû âíå òîêîâûõ ñëîåâ, âåëè÷èíó ïîòåíöèàëà ìîæíî íàéòè èç ðåøåíèÿ çàäà÷è
Íåéìàíà.
Àïïðîêñèìàöèÿ ãðàíèöû ìàãíèòîñôåðû ïðîñòîé àíàëèòè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ (íàïðèìåð, ñôåðîé, ïàðàáîëîèäîì âðàùåíèÿ, ýëëèïñîèäîì
èëè öèëèíäðîì, ñîïðÿæåííûì ñ ïîëóñôåðîé èëè ñ ýëëèïñîèäîì) íàêëàäûâàåò íåêîòîðûå îãðàíè÷åíèÿ íà ôîðìó ìîäåëüíîé ìàãíèòîïàóçû, íî
ïîçâîëÿåò ïðè ïîìîùè ñïåöèàëüíûõ ãàðìîíè÷åñêèõ ôóíêöèé, ñâÿçàííûõ ñ äàííîé ïîâåðõíîñòüþ, íàéòè êîýôôèöèåíòû ñîîòâåòñòâóþùèõ
ðàçëîæåíèé, èñïîëüçóÿ îðòîãîíàëüíîñòü ñîáñòâåííûõ ôóíêöèé.
Ïðîñòåéøåé îòêðûòîé ìîäåëüþ, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ äåìîíñòðàöèè
ýôôåêòîâ ÌÌÏ è îáëàäàþùåé ìàãíèòîïàóçîé, ïîëíîñòüþ ýêðàíèðóþùåé ìàãíèòîñôåðíîå ìàãíèòíîå ïîëå, ÿâëÿåòñÿ ñôåðè÷åñêàÿ ìîäåëü
ìàãíèòîñôåðû [7, 16, 17]. Ñôåðè÷åñêàÿ ìîäåëü ïîçâîëÿåò àíàëèòè÷åñêè
ó÷åñòü âëèÿíèå ÌÌÏ íà ñòðóêòóðó ìàãíèòîñôåðíîãî ìàãíèòíîãî ïî-
12
ëÿ, íà êîíâåêöèþ è íà ñèñòåìó ïðîäîëüíûõ òîêîâ. Ñôåðè÷åñêàÿ ìîäåëü
îòðàæàåò óíèâåðñàëüíûå ñâîéñòâà âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæïëàíåòíîãî è
ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëåé.  äíåâíîé ÷àñòè ìàãíèòîñôåðû è â ïîëÿðíûõ
øàïêàõ îíà äàåò ðåçóëüòàòû, õîðîøî ñîãëàñóþùèåñÿ ñ íàáëþäåíèÿìè.
 ýòîé ìîäåëè ìàãíèòîïàóçà àïïðîêñèìèðîâàëàñü òîêîâîé ñôåðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ, ðàçäåëÿþùåé âíåøíþþ îáëàñòü, õàðàêòåðèçóåìóþ
íàïðàâëåííûì äâèæåíèåì ïëàçìû ñîëíå÷íîãî âåòðà, îò âíóòðåííåé, ãäå
ãëàâíóþ ðîëü èãðàåò ìàãíèòîñôåðíîå ìàãíèòíîå ïîëå. Ìàãíèòîïàóçà
ÿâëÿëàñü ñôåðîé ðàäèóñà
R1 ,
ãäå
R1 = 10 RE
ãåîöåíòðè÷åñêîå ðàñ-
ñòîÿíèå äî ïîäñîëíå÷íîé òî÷êè çåìíîé ìàãíèòîñôåðû, à
RE
ðàäèóñ
Çåìëè. Òîêè ìàãíèòîïàóçû ýêðàíèðîâàëè âíåøíåå ïðîñòðàíñòâî îò ïîëÿ çåìíîãî äèïîëÿ, ðàñïîëîæåííîãî â öåíòðå ñôåðû. Ìàãíèòîñôåðíîå
ïîëå â ìîäåëè áûëî ïðåäñòàâëåíî â âèäå ñóììû ïîëÿ äèïîëÿ, ïîëÿ òîêîâ íà ìàãíèòîïàóçå, ýêðàíèðóþùèõ äèïîëü, è äîëè ìåæïëàíåòíîãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðîíèêàþùåé â ìàãíèòîñôåðó.
Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ðàâíîì íóëþ ìàãíèòíîì ïîëå ñîëíå÷íîãî âåòðà
ñóùåñòâóþò äâå íåéòðàëüíûå òî÷êè ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ïåðåñå÷åíèè
ñôåðè÷åñêîé ìàãíèòîïàóçû ñ îñüþ çåìíîãî äèïîëÿ àíàëîãè ìàãíèòîñôåðíûõ êàñïîâ. Ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ ñ ïðîèçâîëüíûìè ðàäèàëüíîé
(
Bx )
è àçèìóòàëüíîé (
By )
ñîñòàâëÿþùèìè âíóòðè ìàãíèòîñôåðû ñó-
ùåñòâóþò äâå íåéòðàëüíûå òî÷êè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïîëîæåííûå
â îêðåñòíîñòÿõ êàñïîâ. Â íèõ ïðîèñõîäèò òðåõìåðíîå ïåðåñîåäèíåíèå
ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé. Ïðè þæíîì ÌÌÏ âíóòðè ìàãíèòîñôåðû
íåò íåéòðàëüíûõ òî÷åê ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Îíè ëåæàò âíóòðè òîêîâîãî ñëîÿ ìàãíèòîïàóçû. Îêðóæíîñòü, ðàñïîëîæåííàÿ íà ìàãíèòîïàóçå
è ñîåäèíÿþùàÿ ýòè òî÷êè, ÿâëÿåòñÿ êâàçèíåéòðàëüíîé ëèíèåé. Íà íåé
ïðîèñõîäèò äâóìåðíîå ïåðåñîåäèíåíèå.
Íàëè÷èå òîêîâîãî ñëîÿ ìàãíèòîïàóçû, ðàçäåëÿþùåé âñå ïðîñòðàíñòâî íà âíåøíþþ è âíóòðåííþþ îáëàñòè, ÿâëÿåòñÿ êëþ÷åâûì ýëåìåíòîì ìîäåëè. Ïîëå òîêîâ ýêðàíèðîâêè íà ìàãíèòîïàóçå îáóñëîâëèâàåò
ðàçëè÷èå ìåæäó äâóìÿ ìîäàìè ïåðåñîåäèíåíèÿ, âîçíèêàþùèìè ïðè
þæíîì è ñåâåðíîì ÌÌÏ. Ýòî ðàçëè÷èå ïðîÿâëÿåòñÿ, â ÷àñòíîñòè, â
òîì, ÷òî ïðè þæíîì ÌÌÏ ïëàçìà íà îáðàçîâàâøèõñÿ â ðåçóëüòàòå
ïåðåñîåäèíåíèÿ îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ äâèæåòñÿ â àíòèñîëíå÷íîì
íàïðàâëåíèè, à ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ ïîñòóïàòåëüíîå äâèæåíèå ïëàçìû
íà ÷àñòÿõ îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ, íàõîäÿùèõñÿ â ñîëíå÷íîì âåòðå,
ïî ìåðå ïîãðóæåíèÿ âíóòðü ìàãíèòîñôåðû ïðåîáðàçóåòñÿ â âèõðåâîå
äâèæåíèå.
13
 ðåàëüíîé ìàãíèòîñôåðå áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò ãåîìàãíèòíûé
õâîñò, îòñóòñòâóþùèé â ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè. Ïîýòîìó áîëåå àäåêâàòíîå îïèñàíèå ìàãíèòîñôåðíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ âîçìîæíî â ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû. Êîíôèãóðàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ â
îêðåñòíîñòÿõ íåéòðàëüíûõ òî÷åê â ñôåðè÷åñêîé è ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëÿõ ïîäîáíû äðóã äðóãó, îäíàêî, ãëîáàëüíàÿ ñòðóêòóðà ìàãíèòíîãî
ïîëÿ â ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè ñëîæíåå.
Ìàãíèòîñôåðíîå ìàãíèòíîå ïîëå â ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè ïðåäñòàâëåíî â âèäå ñóììû ìàãíèòíûõ ïîëåé äèïîëÿ, ïîëÿ òîêîâ ìàãíèòîïàóçû,
ýêðàíèðóþùèõ äèïîëü, ïîëÿ òîêîâîé ñèñòåìû ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà
(âêëþ÷àþùåé òîêè ïîïåðåê õâîñòà è òîêè çàìûêàíèÿ íà ìàãíèòîïàóçå),
è äîëè ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðîíèêàþùåé â ìàãíèòîñôåðó.
Ìàãíèòíûå ïîëÿ âíóòðèìàãíèòîñôåðíûõ èñòî÷íèêîâ âíå òîêîâûõ îáëàñòåé îïðåäåëÿëèñü èõ ñêàëÿðíûìè ïîòåíöèàëàìè. Ñêàëÿðíûé ïîòåíöèàë ïîëÿ òîêîâ ýêðàíèðîâêè äèïîëÿ âûðàæàëñÿ ÷åðåç ïðèñîåäèíåííûå
ïîëèíîìû Ëåæàíäðà ïðè
R < R1
è ÷åðåç ôóíêöèè Áåññåëÿ ïðè
R > R1
(ñ íî÷íîé ñòîðîíû). Ñêàëÿðíûé ïîòåíöèàë ìàãíèòíîãî ïîëÿ òîêîâîé
ñèñòåìû õâîñòà áûë ïðåäñòàâëåí â âèäå ðàçëîæåíèÿ ïî ôóíêöèÿì Áåññåëÿ. Äîëÿ ÌÌÏ, ïðîíèêàþùàÿ â ìàãíèòîñôåðó (
b), áûëà ïîëó÷åíà èç
ðåøåíèÿ çàäà÷è Íåéìàíà äëÿ ñêàëÿðíîãî ïîòåíöèàëà ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ãðàíè÷íîå óñëîâèå ïðè ýòîì îïðåäåëÿëîñü èç ðåøåíèÿ çàäà÷è îáòåêàíèÿ ïàðàáîëîèäà âðàùåíèÿ, àïïðîêñèìèðóþùåãî ìàãíèòîïàóçó.
Óãëû, êîòîðûå ñîñòàâëÿþò ñ ëèíèåé Çåìëÿ-Ñîëíöå ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíûå ìàãíèòîñôåðíîìó ñå÷åíèþ äåíüíî÷ü è êàñàòåëüíûå ê
ìàãíèòîïàóçå â êàñïàõ, ìîãóò áûòü îöåíåíû êàê
Ðèñ. 2.
η ≈ ±45◦ .
Ýòè äâå
Ñå÷åíèå ìàãíèòîñôåðû ïîëäåíüïîëíî÷ü. Ìàãíèòîïàóçà ïîêàçàíà ïóíêòèðîì.
14
ïëîñêîñòè äåëÿò âñå ïðîñòðàíñòâî âåêòîðîâ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðîíèêàþùåãî â ìàãíèòîñôåðó (c
by ≈ 0),
íà 4 ñåêòîðà, íîìåðà êîòîðûõ îòìå-
÷åíû íà ðèñóíêå 2. Ïîêàçàíî, ÷òî êîãäà
b
ïðèíàäëåæèò I-ìó ñåêòîðó,
îäíà íåéòðàëüíàÿ òî÷êà ëåæèò â òîêîâîì ñëîå äíåâíîé ìàãíèòîïàóçû,
à äðóãàÿ â òîêîâîì ñëîå ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà.  öåëîì, âîçíèêàåò äâóìåðíîå ïåðåñîåäèíåíèå íà êâàçèíåéòðàëüíîé ëèíèè, ñîåäèíÿþùåé ýòè òî÷êè, àíàëîãè÷íîå ïåðåñîåäèíåíèþ â ìîäåëè Äàíæè. Êîãäà
âåêòîð
b ðàñïîëîæåí âî II-ì ñåêòîðå, âîçíèêàåò òðåõìåðíîå ïåðåñîåäè-
íåíèå â äâóõ íóëÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïîëîæåííûõ âíóòðè ìàãíèòîñôåðû âáëèçè êàñïîâ. Ïðè íàïðàâëåíèè ÌÌÏ áëèçêîì ê ðàäèàëüíîìó
îäíîâðåìåííî âîçíèêàåò äâóìåðíîå ïåðåñîåäèíåíèå íà ëèíèè, ëåæàùåé
íà ìàãíèòîïàóçå è ïðîõîäÿùåé ÷åðåç êàñï, è òðåõìåðíîå ïåðåñîåäèíåíèå âáëèçè âòîðîãî êàñïà [9, 14]. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ðàññìîòðåííûé
ñëó÷àé íå èìååò àíàëîãîâ â ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèé ñîïîñòàâëÿëèñü ñ äàííûìè èçìåðåíèé, âûïîëíåííûõ íà ÈÑÇ ISEE 2 11 èþíÿ 1978 ã. â îêðåñòíîñòè âûñîêîøèðîòíîé âå÷åðíåé ìàãíèòîïàóçû âáëèçè ïëîñêîñòè òåðìèíàòîðà â 23:00 UT, êîãäà ìàãíèòíûå ïîëÿ ìàãíèòîñëîÿ è äîëåé ãåîìàãíèòíîãî õâîñòà áûëè ïî÷òè àíòèïàðàëëåëüíû äðóã äðóãó. Õàðàêòåð
íàáëþäàåìûõ âáëèçè âûñîêîøèðîòíîãî òîêîâîãî ñëîÿ ñåâåðíîé ìàãíèòîïàóçû óñêîðåííûõ ïîòîêîâ ðàçëè÷íûõ ñîðòîâ èîíîâ (íàïðàâëåííûõ
êàê ê Ñîëíöó, òàê è â ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíó) ñâèäåòåëüñòâîâàë î
ïðîöåññå ïåðåñîåäèíåíèÿ. Ïðåäëîæåííàÿ ìîäåëü ïîçâîëèëà îáúÿñíèòü
îòñóòñòâèå óñêîðåíèÿ â àíòèñîëíå÷íîì íàïðàâëåíèè ïëàçìû ìàíòèè è
íàëè÷èå, â òî æå âðåìÿ, â äâóìåðíûõ ðàñïðåäåëåíèÿõ èîííûõ ñêîðîñòåé
óñêîðåííûõ ïîòîêîâ ïëàçìû ìàãíèòîñëîÿ â ñòîðîíó õâîñòà è ê çàïàäó
(íà ìåæïëàíåòíûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ, ïðîíèêàþùèõ â ìàãíèòîñôåðó) è
ïðîòèâîïîëîæíûõ èì ïîòîêîâ ê Ñîëíöó è ê óòðó (íà çàìêíóòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ) [7, 14].
Âî âòîðîé ãëàâå òàêæå èññëåäóåòñÿ âîïðîñ î âëèÿíèè ÌÌÏ íà ñåðäöåâèíó ìàãíèòîñôåðû è íà ïåðåìåùåíèÿ ìàãíèòîñîïðÿæåííûõ òî÷åê
[14, 15].
 Ãëàâå III ïðîàíàëèçèðîâàíî ôîðìèðîâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé,
êîíâåêöèè è òîêîâûõ ñèñòåì â âûñîêîøèðîòíîé ìàãíèòîñôåðå è èîíîñôåðå Çåìëè â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ÌÌÏ. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè
ñåâåðíîì ÌÌÏ âîçíèêàþò ïðîäîëüíûå òîêè çîíû êàñïà. Ýòè òîêè áûëè
èçìåðåíû íà ÈÑÇ MAGSAT è íàçâàíû NBZ-òîêàìè.
 ýòîé ãëàâå ðàññ÷èòàíû êðóïíîìàñøòàáíûå ñòàöèîíàðíûå ýëåêòðè-
15
÷åñêèå ïîëÿ, âîçíèêàþùèå ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñîëíå÷íîãî âåòðà ñ ìàãíèòîñôåðîé Çåìëè [11, 16, 18, 19, 21, 22, 26]. Õàðàêòåð êîíâåêöèè è
ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ìàãíèòîñôåðå çàâèñÿò îò òèïà
ïåðåñîåäèíåíèÿ ìàãíèòîñôåðíîãî è ìåæïëàíåòíîãî ïîëåé. Ïðè ðàñ÷åòå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ìàãíèòîñôåðå è èîíîñôåðå ó÷èòûâàëàñü ïåðåñòðîéêà ìàãíèòîñôåðíîé êîíôèãóðàöèè â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ
ÌÌÏ. Ìàãíèòîñôåðíîå ìàãíèòíîå ïîëå, èñïîëüçóåìîå â ðàñ÷åòàõ, îïèñàíî â ãëàâå II.
 ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû ãðàíè÷íîå óñëîâèå äëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà ìàãíèòîïàóçå áûëî âûáðàíî â âèäå:
ãäå
Eswt
Eswt |mp = kEt ,
òàíãåíöèàëüíàÿ ê ìàãíèòîïàóçå êîìïîíåíòà ïðîíèêàþùåãî
â ìàãíèòîñôåðó ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, à
Et
òàí-
ãåíöèàëüíàÿ êîìïîíåíòà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â íåâîçìóùåííîì ïîòîêå ñîëíå÷íîãî âåòðà;
k∼0.1.
Èç çàäàííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ
Eswt
íà ìàã-
íèòîïàóçå è óñëîâèÿ ýêâèïîòåíöèàëüíîñòè ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé
ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âíóòðè ñôåðè÷åñêîé ìàãíèòîñôåðû íà îòêðûòûõ
è ìåæïëàíåòíûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ îïðåäåëÿëîñü îäíîçíà÷íî. Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿëè îêðåñòíîñòè íåéòðàëüíûõ òî÷åê è íåéòðàëüíûõ ëèíèé,
ãäå ïåðåñåêàëèñü ñèëîâûå ëèíèè, èìåþùèå ðàçëè÷íûå ïîòåíöèàëû. Ïîýòîìó íàøå ðàññìîòðåíèå íåïðèìåíèìî â îêðåñòíîñòÿõ ñèíãóëÿðíîñòåé
ìàãíèòíîãî ïîëÿ è íà ãðàíèöàõ ìåæäó ñèëîâûìè ëèíèÿìè ðàçëè÷íûõ
òîïîëîãè÷åñêèõ òèïîâ.
Ðàñ÷åòû â ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû ïîêàçàëè, ÷òî â îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé íà èîíîñôåðå ðàäèàëüíàÿ êîìïîíåíòà
ÌÌÏ âûçûâàåò àñèììåòðèþ â ðàñïðåäåëåíèè ïîòåíöèàëà â íàïðàâëåíèè äåíüíî÷ü, à àçèìóòàëüíàÿ â íàïðàâëåíèè óòðîâå÷åð. Ñåâåðîþæíàÿ êîìïîíåíòà îïðåäåëÿåò òèï ïåðåñîåäèíåíèÿ.
Ïðè þæíîì ÌÌÏ ìàêñèìàëüíûé ïîòåíöèàë äîñòèãàåòñÿ â óòðåííåì, à ìèíèìàëüíûé â âå÷åðíåì ñåêòîðå íà ãðàíèöå ïîëÿðíîé øàïêè. Íåçàâèñèìî îò ðàäèàëüíîé è àçèìóòàëüíîé êîìïîíåíò ïðè þæíîì
ÌÌÏ êîíâåêöèÿ íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ â èîíîñôåðå íàïðàâëåíà ê íî÷è, åå ëèíèè ïåðåñåêàþò ãðàíèöó ïîëÿðíîé øàïêè, à íà çàìêíóòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ âîçíèêàåò âîçâðàòíîå äâèæåíèå ê Ñîëíöó.
Ïðè óñðåäíåíèè ïî
Bx
è
By
ñ ñîõðàíåíèåì
Bz < 0
çà äîñòàòî÷íî äëè-
òåëüíûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè íà ãðàíèöå ïîëÿðíîé øàïêè âîçíèêàåò
òîêîâàÿ ñèñòåìà, àíàëîãè÷íàÿ òîêàì çîíû I. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû
äëÿ
Bz < 0
õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ äàííûìè ýêñïåðèìåíòà: ïðè þæíîì
ÌÌÏ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ÷åðåç ïîëÿðíóþ øàïêó íàïðàâëåíî ñ óòðà
16
íà âå÷åð; ýòîìó ñîîòâåòñòâóåò äâóõâèõðåâàÿ ñòðóêòóðà ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîòåíöèàëà è àíòèñîëíå÷íàÿ êîíâåêöèÿ â ïîëÿðíîé øàïêå. Êðîìå òîãî, ïîëó÷åííàÿ êîððåëÿöèÿ ñ
By
ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïîëÿðíîé øàïêè
äàåò åñòåñòâåííîå îáúÿñíåíèå ýôôåêòó Ñâàëüãàðäà-Ìàíñóðîâà: â âûñî-
By > 0 âûçûâàåò çîíàëüíûé òîê, íàïðàâëåííûé
ñòðåëêè, à By < 0 òîê ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå.
êîøèðîòíîé èîíîñôåðå
ïðîòèâ ÷àñîâîé
Ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå ïëîùàäè ïîëÿðíûõ øàïîê; èõ ñìåùåíèå ïîä äåéñòâèåì ðàäèàëüíîé è àçèìóòàëüíîé êîìïîíåíò
áîëåå ÿðêî âûðàæåíî. Õàðàêòåð êîíâåêöèè íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ ïðè
Bz > 0 ñóùåñòâåííî ìåíÿåòñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñî ñëó÷àåì þæíîãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà. Ýêâèïîòåíöèàëè íà ìàãíèòîïàóçå â
îáëàñòè åå ïåðåñå÷åíèÿ ïó÷êîì îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äóãè îêðóæíîñòåé, êîíöû êîòîðûõ ëåæàò íà ãðàíèöå ïó÷êà.
Ïîñêîëüêó ãðàíè÷íûå ñèëîâûå ëèíèè ïó÷êà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé
ïðè
Bz > 0
ñòÿãèâàþòñÿ ê íåéòðàëüíîé òî÷êå ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êîòî-
ðàÿ âäîëü ñèíãóëÿðíîé ñèëîâîé ëèíèè ïðîåêòèðóåòñÿ â îñîáóþ òî÷êó
íà èîíîñôåðå, òóäà æå ñõîäÿòñÿ êîíöû èîíîñôåðíûõ ïðîåêöèé ýêâèïîòåíöèàëåé, à ñëåäîâàòåëüíî, òàì ïðèëîæåíà ïîëíàÿ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ. Ýòèì îáúÿñíÿåòñÿ âèõðåâîé õàðàêòåð êîíâåêòèâíîãî äâèæåíèÿ íà
îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ íà óðîâíå èîíîñôåðû ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ:
íåçàâèñèìî îò çíàêîâ
Bx
è
By
âñå ýêâèïîòåíöèàëè â ïîëÿðíîé øàïêå
êðîìå åäèíñòâåííîé, íà÷èíàþòñÿ è êîí÷àþòñÿ â èîíîñôåðíîé ïðîåêöèè íåéòðàëüíîé òî÷êè è íå ïåðåñåêàþò ãðàíèöû ìåæäó îòêðûòûìè è
çàìêíóòûìè ñèëîâûìè ëèíèÿìè, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýêâèïîòåíöèàëü. Âáëèçè ïðîåêöèè íåéòðàëüíîé òî÷êè âîçíèêàåò, òàê íàçûâàåìîå, îáðàùåíèå êîíâåêöèè äâèæåíèå ê Ñîëíöó, à íà ïåðèôåðèè
ïîëÿðíîé øàïêè âîçâðàòíîå äâèæåíèå â àíòèñîëíå÷íîì íàïðàâëåíèè. Òàêîå ïîâåäåíèå êîíâåêöèè ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ ïîäòâåðæäàåòñÿ
íàáëþäåíèÿìè [11, 14].
Òàêèì îáðàçîì, ñôåðè÷åñêàÿ ìîäåëü ìàãíèòîñôåðû, îòðàæàþùàÿ
îñíîâíûå ÷åðòû âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæïëàíåòíîãî è ìàãíèòîñôåðíîãî
ìàãíèòíûõ ïîëåé, õîðîøî âîñïðîèçâîäèò ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà â âûñîêîøèðîòíîé èîíîñôåðå íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà.
Ïðèíöèïèàëüíîå ðàçëè÷èå ñòðóêòóðû ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìàãíèòîñôåðû ïðè þæíîì è ñåâåðíîì ÌÌÏ ïðîÿâëÿåòñÿ, â ÷àñòíîñòè, â ðàçëè÷íîì õàðàêòåðå íàáëþäàåìûõ âûñûïàíèé â ïîëÿðíûõ øàïêàõ äëÿ ýòèõ
äâóõ ñëó÷àåâ. Ïðè þæíîì ÌÌÏ âûñûïàíèÿ ýëåêòðîíîâ îäíîðîäíûå,
17
îòíîñèòåëüíî ñëàáûå è íèçêîýíåðãè÷íûå; ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ îíè áîëåå
ñòðóêòóðèðîâàíû, èíòåíñèâíû è îáëàäàþò áîëüøåé ýíåðãèåé. Âûñûïàíèÿ ïðè
Bz > 0 õàðàêòåðèçóþòñÿ óñêîðåíèåì ÷àñòèö âäîëü ìàãíèòíîãî
ïîëÿ, à ïîòîêè íàñòîëüêî èíòåíñèâíû, ÷òî âûçâàþò ñâå÷åíèÿ äóã ïîëÿðíîé øàïêè; èîíû òàêæå íàáëþäàþòñÿ â ýòèõ âûñûïàíèÿõ, èõ ýíåðãèÿ
ïîðÿäêà
200
ýÂ 10
êýÂ.
Ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ íà îñíîâå ÷èñëåííîãî ñ÷åòà â ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè ïðåäëîæåíà ïðîñòàÿ àíàëèòè÷åñêàÿ àïïðîêñèìàöèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîòåíöèàëà â ñåâåðíîì ïîëóøàðèè íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ íà
óðîâíå èîíîñôåðû. Ýòà àïïðîêñèìàöèÿ ïîçâîëèëà îïðåäåëèòü ðàñïðåäåëåííûå ïî ïîëÿðíîé øàïêå ïðîäîëüíûå òîêè, êîíöåíòðèðóþùèåñÿ
âáëèçè äíåâíîãî êàñïà è óñèëèâàþùèåñÿ ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ ê íåìó.
Ýòè òîêè ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ ñòàíîâÿòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïîëÿðíîé øàïêå. Îíè îïðåäåëÿþò åãî ñèëüíóþ íåîäíîðîäíîñòü.
Óñðåäíåíèå ïî
Bx
ìåæóòîê âðåìåíè ïðè
By , ïðîâåäåííîå çà äîñòàòî÷íî áîëüøîé ïðîBz > 0, îñòàâëÿåò ðàñïðåäåëåííûå ïî îáëàñòè
è
îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé ïðîäîëüíûå òîêè, âòåêàþùèå â èîíîñôåðó
âå÷åðîì è âûòåêàþùèå èç íåå óòðîì, ñèëà êîòîðûõ âîçðàñòàåò âáëèçè ñðåäíåãî ïîëîæåíèÿ êàñïà. Íà ÈÑÇ MAGSAT â 1984 ã. áûëà îáíàðóæåíà ñðåäíåñòàòèñòè÷åñêàÿ êðóïíîìàñøòàáíàÿ ñèñòåìà ïðîäîëüíûõ
òîêîâ, ðàñïîëîæåííûõ ïðè ñåâåðíîì ìàãíèòíîì ïîëå ñîëíå÷íîãî âåòðà ê ïîëþñó îò ïðîäîëüíûõ òîêîâ, ëîêàëèçîâàííûõ íà ïðèïîëÿðíîé
ãðàíèöå àâðîðàëüíîãî îâàëà (òîêîâ çîíû I), è ñîñòîÿùàÿ èç òîêîâ, âòåêàþùèõ â èîíîñôåðó âå÷åðîì è âûòåêàþùèõ èç íåå óòðîì. Ýòè òîêè
áûëè íàçâàíû NBZ-òîêàìè.
Ñôåðè÷åñêàÿ ìîäåëü ïîçâîëèëà ïðîäåìîíñòðèðîâàòü íåîáõîäèìîñòü
âîçíèêíîâåíèÿ ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ ðàñïðåäåëåííûõ ïðîäîëüíûõ òîêîâ
ïîëÿðíîé øàïêè, êîòîðûå ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû êàê ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûå NBZ-òîêè.
Áîëåå àäåêâàòíîå îïèñàíèå ñòðóêòóðû ìàãíèòíîãî è ýëåêòðè÷åñêîãî
ìàãíèòîñôåðíûõ ïîëåé áûëî ïîëó÷åíî â ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû. Ïîêàçàíî, ÷òî îñíîâíûå ÷åðòû, õàðàêòåðíûå äëÿ âûñîêîøèðîòíîé êîíâåêöèè ïðè þæíîì è ñåâåðíîì ÌÌÏ, ïîëó÷åííûå â ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè, âîñïðîèçâîäÿòñÿ è â ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû. Ýòà ìîäåëü ïîçâîëèëà òàêæå èññëåäîâàòü ñëó÷àè ñ îòíîñèòåëüíî áîëüøîé ðàäèàëüíîé êîìïîíåíòîé ÌÌÏ, êîãäà îäíîâðåìåííî ñóùåñòâóþò äâà òèïà ïåðåñîåäèíåíèÿ. Íà ðèñóíêå 3 ïîêàçàíà èîíîñôåðíàÿ
18
êîíâåêöèÿ â ñåâåðíîé ïîëÿðíîé øàïêå äëÿ ýòîé ñèòóàöèè.
Âîçíèêàåò ïðèíöèïèàëüíî íîâàÿ ñòðóêòóðà âûñîêîøèðîòíîé êîíâåêöèè â ïîëÿðíûõ øàïêàõ, îáëàäàþùàÿ îäíîâðåìåííî ÷åðòàìè, ïðèñóùèìè äâóìåðíîìó è òðåõìåðíîìó òèïàì ïåðåñîåäèíåíèÿ: îáðàùåíèå
êîíâåêöèè è åå âèõðåâîé õàðàêòåð ñî÷åòàþòñÿ ñ êóñî÷íîé ýêâèïîòåíöèàëüíîñòüþ ãðàíèöû ìåæäó îòêðûòûìè è çàìêíóòûìè ñèëîâûìè ëèíèÿìè.  òî âðåìÿ êàê îäíà ÷àñòü ýòîé ãðàíèöû (èîíîñôåðíàÿ ïðîåêöèÿ íåéòðàëüíîé òî÷êè ìàãíèòíîãî ïîëÿ) ÿâëÿåòñÿ ýêâèïîòåíöèàëüþ,
äðóãàÿ ïåðåñåêàåòñÿ ëèíèÿìè êîíâåêöèè è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èîíîñôåðíóþ ïðîåêöèþ ëèíèè ïåðåñîåäèíåíèÿ (÷àñòè ñåïåðàòðèñû, ëåæàùåé âíóòðè òîêîâîãî ñëîÿ ìàãíèòîïàóçû) [11, 14].
Èîíîñôåðíàÿ êîíâåêöèÿ íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ ñåâåðíîé ïîëÿðíîé øàïêè,
ðàññ÷èòàííàÿ â ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû äëÿ âåêòîðà b, ðàñïîëîæåííîãî â
IV-ì ñåêòîðå. Ïóíêòèðíûå êðóãè îáîçíà÷àþò øèðîòû 70◦ MLAT è 80◦ MLAT; ñïëîøíûå
ãðàíèöû ïîëÿðíîé øàïêè è ïîëÿðíîãî îâàëà ïðè b = 0. Êîíâåêöèÿ â öåíòðàëüíîé ÷àñòè
îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé íàïðàâëåíà ê ïîëóäíþ. Ñîëíöå ñëåâà. bx = −2, 8 íÒë,
by = 0 íÒë, bz = 0, 8 íÒë.
Ðèñ. 3.
 Ãëàâå IV ââåäåíî íîâîå ïîíÿòèå î ïåðåõîäíûõ êðóïíîìàñøòàáíûõ
òðåõìåðíûõ òîêîâûõ ñèñòåìàõ, âîçíèêàþùèõ â âûñîêîøèðîòíîé èîíîñôåðå ïðè âíåçàïíîì ïîâîðîòå ÌÌÏ ê ñåâåðó. Îöåíåíî õàðàêòåðíîå
âðåìÿ èõ ñóùåñòâîâàíèÿ è ðàññ÷èòàíû íàçåìíûå ïðîÿâëåíèÿ. Ïðîâåäåíû äåòàëüíûå âû÷èñëåíèÿ äëÿ ñîáûòèÿ 24 ñåíòÿáðÿ 1998 ã., êîãäà ðåçêèé ïîâîðîò ÌÌÏ ê ñåâåðó è îäíîâðåìåííûé ñêà÷îê äàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà ñîïðîâîæäàëèñü íåîáû÷íûìè ÿâëåíèÿìè, íàáëþäàåìûìè â
19
âûñîêîøèðîòíîé èîíîñôåðå è íà íèçêîøèðîòíûõ íàçåìíûõ îáñåðâàòîðèÿõ [14, 30].
Äî ñèõ ïîð íàìè ðàññìàòðèâàëèñü êâàçèñòàöèîíàðíûå ñîñòîÿíèÿ
ìàãíèòîñôåðû, çàâèñÿùèå îò óñëîâèé â ìåæïëàíåòíîì ïðîñòðàíñòâå.
Ãëàâíîå âíèìàíèå óäåëÿëîñü âëèÿíèþ îðèåíòàöèè ÌÌÏ íà ñòðóêòóðó ìàãíèòíîãî è ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëåé â ìàãíèòîñôåðå. Ïðè ýòîì ìàãíèòíîå ïîëå ñîëíå÷íîãî âåòðà ñ÷èòàëîñü íåèçìåííûì â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè, îïðåäåëÿåìîãî âðåìåíåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà âäîëü ìàãíèòîñôåðû è âðåìåíåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà
âíóòðè ìàãíèòîñôåðû. Âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, äâèæóùåãîñÿ ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ âäîëü ìàãíèòîñôåðû äî ðàññòîÿíèé
äî ïåðåñå÷åíèÿ ìàãíèòîïàóçû ñ ïîñëåäíåé îòêðûòîé ñèëîâîé ëèíèåé
(
∼200RE )
ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà ÷àñà. Õàðàêòåðíîå âðåìÿ ðàñïðîñòðàíå-
íèÿ ñèãíàëà âíóòðè ìàãíèòîñôåðû âäîëü ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé ýòî âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ àëüâåíîâñêîé âîëíû. Ýòà âåëè÷èíà ñîñòàâëÿåò 12 ìèí äëÿ âíóòðåííèõ îáëàñòåé ìàãíèòîñôåðû Çåìëè è 56 ìèí
äëÿ âíåøíèõ.
 ÷åòâåðòîé ãëàâå ðàññìàòðèâàåòñÿ ïåðåõîä ìàãíèòîñôåðû èç îäíîãî
êâàçèñòàöèîíàðíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå ïðè ñìåíå çíàêà ñåâåðî-þæíîé
êîìïîíåíòû ÌÌÏ è ðàññ÷èòûâàåòñÿ õàðàêòåðíîå âðåìÿ, íåîáõîäèìîå
äëÿ ýòîãî ïðîöåññà. Êàê áûëî ïîêàçàíî ðàíåå, çíàê ñåâåðî-þæíîé êîìïîíåíòû ÌÌÏ îïðåäåëÿåò äâà êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûõ ñîñòîÿíèÿ ìàãíèòîñôåðû, ïîýòîìó ñëåäóåò îæèäàòü, ÷òî è ïåðåõîä ê êâàçèñòàöèîíàðíîìó ñîñòîÿíèþ, ñîîòâåòñòâóþùåìó ïîâîðîòó ÌÌÏ ê þãó èëè ê ñåâåðó,
áóäåò îñóùåñòâëÿòüñÿ ïî-ðàçíîìó. Ýòîò ïðîöåññ èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ìàãíèòîñôåðíîé ôèçèêè, ïîñêîëüêó ñ íèì ïðèõîäèòñÿ ñòàëêèâàòüñÿ ïðè ðåøåíèè çàäà÷è î âçàèìîäåéñòâèè çåìíîé ìàãíèòîñôåðû ñ
ñåêòîðíîé ñòðóêòóðîé ÌÌÏ, ñ áûñòðî ìåíÿþùèìñÿ ñîëíå÷íûì âåòðîì,
ñ âîëîêîííî-ñòðèìåðíûì ïîòîêîì ìåæïëàíåòíîé ìàãíèòîïëàçìû èëè ñ
êîðîíàëüíûì âûáðîñîì ìàññû.
Êàê áûëî ïîêàçàíî ðàíåå, âçàèìîäåéñòâèå ñîëíå÷íîãî âåòðà ñ ìàãíèòîñôåðîé è èîíîñôåðîé Çåìëè ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî èîíîñôåðíàÿ êîíâåêöèÿ íà âûñîêèõ øèðîòàõ êîíòðîëèðóåòñÿ îðèåíòàöèåé ÌÌÏ. Äèíàìèêà èîíîñôåðíîé êîíâåêöèè, ñâÿçàííàÿ ñ âíåçàïíûì èçìåíåíèåì
ÌÌÏ, ïîçâîëÿåò ëó÷øå ïîíÿòü ïðîöåññ ïåðåñòðîéêè ìàãíèòîñôåðû.
Äíåâíàÿ èîíîñôåðà áûñòðî ðåàãèðóåò (â òå÷åíèå 2-3 ìèí) íà ñòóïåí÷àòîå èçìåíåíèå îðèåíòàöèè ÌÌÏ, îäíàêî, ëîêàëüíûé îòêëèê ñëåäóåò
îòëè÷àòü îò êðóïíîìàñøòàáíîé ïåðåñòðîéêè êîíâåêöèè, çàíèìàþùåé
20
âðåìÿ îò 20 ìèí äî ÷àñà.
Ïîâîðîò ÌÌÏ ê þãó ïðîÿâëÿåòñÿ â âûñîêîøèðîòíîé èîíîñôåðå ïîñòåïåííûì ïåðåõîäîì ê êàðòèíå êîíâåêöèè, õàðàêòåðíîé äëÿ ñòàáèëüíîãî þæíîãî ÌÌÏ. Ëèíèè êîíâåêöèè, íà÷èíàÿñü íà äíåâíîé ÷àñòè ãðàíèöû îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé, ïåðåñåêàþò ïîëÿðíóþ øàïêó
â àíòèñîëíå÷íîì íàïðàâëåíèè. Îäíîâðåìåííî âîçáóæäàåòñÿ êîíâåêöèÿ
íà äíåâíîé ñòîðîíå çàìêíóòûõ ñèëîâûõ ëèíèé, êîòîðûå ïðè ïåðåñîåäèíåíèè ïîäõîäÿò ê ïîëóäåííîé ãðàíèöå ñ îòêðûòûìè ñèëîâûìè ëèíèÿìè.
ÌÃÄ-ãåíåðàòîð ñîëíå÷íîãî âåòðà áëàãîäàðÿ ïðîäîëüíûì òîêàì çîíû I,
ñîñðåäîòî÷åííûì íà äíåâíîé ãðàíèöå ïîëÿðíîé øàïêè, ïîäêëþ÷åí ê
íàãðóçêå èîíîñôåðå. Âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ êîíâåêöèè îò äíåâíîé
äî íî÷íîé ãðàíèöû ïîëÿðíîé øàïêè ñîîòâåòñòâóåò çàïàçäûâàíèþ ìåæäó óñòàíîâëåíèåì ïåðåñîåäèíåíèÿ íà ïîäñîëíå÷íîé ìàãíèòîïàóçå è â
õâîñòå ìàãíèòîñôåðû.
Ïðè ïîâîðîòå ÌÌÏ ê ñåâåðó ïåðåñòðîéêà ê êâàçèñòàöèîíàðíîìó ñîñòîÿíèþ ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò ñëó÷àÿ ïåðåõîäà ê þæíîìó ÌÌÏ.
Âîçáóæäåíèå êîíâåêöèè â âûñîêîøèðîòíîé èîíîñôåðå íà çàìêíóòûõ
ñèëîâûõ ëèíèÿõ ïðîèñõîäèò íå íàïðÿìóþ, ïîñêîëüêó ïðè
Bz > 0
ãðà-
íèöà ïîëÿðíîé øàïêè ñòàíîâèòñÿ ýêâèïîòåíöèàëüþ, à ÷åðåç îáëàñòü
êàñïà. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå èç îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé ÷åðåç èîíîñôåðíóþ ïðîåêöèþ äèôôóçèîííîé çîíû ïðîíèêàåò â îáëàñòü
çàìêíóòûõ ñèëîâûõ ëèíèé. Â îêðåñòíîñòè êàñïà ñ ïðèýêâàòîðèàëüíîé
ñòîðîíû îò ãðàíèöû ìåæäó îòêðûòûìè è çàìêíóòûìè ñèëîâûìè ëèíèÿìè âîçáóæäàåòñÿ äâóõâèõðåâàÿ ñòðóêòóðà ñ îáû÷íûì íàïðàâëåíèåì
êîíâåêöèè (ê Ñîëíöó íà íèçêèõ øèðîòàõ), ñâÿçàííàÿ ñ ñèëüíûìè ðàñïðåäåëåííûìè ïðîäîëüíûìè òîêàìè, ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåííûìè
(âå÷åðîì òîê âûòåêàåò, óòðîì âòåêàåò) ïî îòíîøåíèþ ê ñîñåäíèì NBZòîêàì, ëîêàëèçîâàííûì íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ.
 ïðîöåññå óñòàíîâëåíèÿ êâàçèñòàöèîíàðíîãî ñîñòîÿíèÿ äëÿ ñåâåðíîãî ÌÌÏ âîçíèêàþò äâà õàðàêòåðíûõ ìàñøòàáà âðåìåíè:
òå÷åíèå âðåìåíè
tp
ôðîíò, çà êîòîðûì
Bz > 0,
tp
è
tr .
Â
ïðîõîäèò ðàññòîÿíèå îò
ëîáîâîé òî÷êè ìàãíèòîïàóçû äî íåéòðàëüíûõ òî÷åê ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
ðàñïîëîæåííûõ âáëèçè êàñïîâ. ×åðåç âðåìÿ
tp
ïîñëå ïîâîðîòà ÌÌÏ ê
ñåâåðó ìîæåò íà÷àòüñÿ ïåðåñòðîéêà âûñîêîøèðîòíûõ èîíîñôåðíûõ òî-
tr ñêëàäûâàåòñÿ èç âðåìåíè tx ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ñîëíå÷íîãî âåòðà äî ðàññòîÿíèÿ Lx , íà êîòîðîì ïîñëåäíÿÿ îòêðûòàÿ ñèêîâ. Õàðàêòåðíîå âðåìÿ
ëîâàÿ ëèíèÿ ïåðåñåêàåò ìàãíèòîïàóçó, ïëþñ âðåìåíè ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ñèãíàëà îò
Lx
äî èîíîñôåðû. Ðàññìîòðèì ïîäðîáíåå, ÷òî ïðîèñõîäèò ñ
21
ìàãíèòîñôåðîé çà âðåìÿ
tp < t < tr
ïîñëå ïîâîðîòà ÌÌÏ ê ñåâåðó.
Ïðîäîëüíûé òîê, ñîñðåäîòî÷åííûé íà ãðàíèöå îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé â èîíîñôåðå, îïðåäåëÿåòñÿ ñêà÷êîì íîðìàëüíîé ê ãðàíèöå
ïîëÿðíîé øàïêè ñîñòàâëÿþùåé ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.  òå÷åíèå âðåìåíè
tp < t < tr
ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íà áîëüøåé ÷àñòè îáëàñòè çàìêíó-
òûõ ñèëîâûõ ëèíèé îòñóòñòâóåò, èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿåò òîëüêî îáëàñòü
âáëèçè êàñïà. Ñëåäîâàòåëüíî, ñêà÷îê íîðìàëüíîé ê ãðàíèöå ïîëÿðíîé
øàïêè ñîñòàâëÿþùåé ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïîëåì â îáëàñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé. Ñî ñêà÷êîì ïîëÿ è ïîâåðõíîñòíîãî òîêà
ñâÿçàí ëèíåéíûé ïðîäîëüíûé òîê
Ik , ñîñðåäîòî÷åííûé íà ãðàíèöå îáëà-
ñòè îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé â èîíîñôåðå. Ýòîò òîê çàìûêàåò ïåäåðñåíîâñêèå òîêè ðàñòåêàíèÿ, ãåíåðèðóåìûå ïðîäîëüíûìè NBZ-òîêàìè.
 ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû áûëî âûâåäåíî àïïðîêñèìàöèîííîå âûðàæåíèå äëÿ ïîòåíöèàëà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ [18], èç êîòîðîãî
ïîëó÷åíî àíàëèòè÷åñêîå âûðàæåíèå äëÿ ëèíåéíîé ïëîòíîñòè òîêà
Ik .
Íà ðèñóíêå 4 ïîêàçàíû ïðîäîëüíûå òîêè â ñåâåðíîé ïîëÿðíîé øàïêå
tp < t < tr . Íà âåðõíåé ÷àñòè ðèñóíêà èçîáðàæåí
ñëó÷àé, êîãäà Bx = 0 è By < 0, à íà íèæíåé Bx < 0 è By = 0. Ïðè
óñðåäíåíèè Ik ïî Bx è By ïðè Bz > 0 îñòàåòñÿ òîê, íå çàâèñÿùèé îò
äëÿ
Bz > 0
ïðè
çíàêà ýòèõ êîìïîíåíò: âòåêàþùèé â ãðàíèöó îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé
íà èîíîñôåðå óòðîì è âûòåêàþùèé èç íåå âå÷åðîì, ò.å. íàïðàâëåííûé
òàêæå, êàê è òîê çîíû I.
Òàêèì îáðàçîì, â òå÷åíèå âðåìåíè
tp < t < tr
ïîñëå ïîâîðîòà ÌÌÏ
ê ñåâåðó ñóùåñòâóåò òîêîâàÿ ñèñòåìà, ñîñòîÿùàÿ èç ïðîäîëüíûõ NBZòîêîâ, ïðîäîëüíûõ òîêîâ, ñîñðåäîòî÷åííûõ íà ãðàíèöàõ îáëàñòåé îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé â ïîëÿðíûõ øàïêàõ (àíàëîãîâ òîêîâ çîíû I) è
çàìûêàþùèõ èõ ìåæäó ñîáîé â êàæäîé øàïêå òîêîâ ðàñòåêàíèÿ ïî îáëàñòÿì îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé. Ýòà òîêîâàÿ ñèñòåìà, ðàçâèâàþùàÿñÿ
â ðàéîíå êàñïà, íàçâàíà íàìè ïåðåõîäíîé.
Èçâåñòíî, ÷òî ìàãíèòíîå ïîëå ðàäèàëüíî íàïðàâëåííûõ ïðîäîëüíûõ
òîêîâ ïîä îäíîðîäíî ïðîâîäÿùåé èîíîñôåðîé êîìïåíñèðóåòñÿ ìàãíèòíûì ïîëåì ïåäåðñåíîâñêèõ èîíîñôåðíûõ òîêîâ ðàñòåêàíèÿ (òàê íàçûâàåìàÿ, òåîðåìà Fukushima).  òå÷åíèå âðåìåíè
tp < t < tr
ñõåìà
ïîäêëþ÷åíèÿ ÌÃÄ-ãåíåðàòîðà ñîëíå÷íîãî âåòðà ê èîíîñôåðå òàêîâà,
÷òî ðàâíîìåðíîå ðàñòåêàíèå ïî íåé îòñóòñòâóåò, è òåîðåìà Fukushima
íå âûïîëíÿåòñÿ. Âñëåäñòâèå ýòîãî íà Çåìëå äîëæíî íàáëþäàòüñÿ ìàãíèòíîå ïîëå ïåðåõîäíîé òîêîâîé ñèñòåìû, âîçíèêàþùåé ïðè ïîâîðîòå
ÌÌÏ ê ñåâåðó, è õàðàêòåðèçóþùåéñÿ âðåìåííûì ìàñøòàáîì
22
tr .
 êà-
Ïðîäîëüíûå è èîíîñôåðíûå ïåäåðñåíîâñêèå òîêè â ñåâåðíîé ïîëÿðíîé øàïêå
ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ, ðàññ÷èòàííûå â ñôåðè÷åñêîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû. Îáëàñòè ðàñïðåäåëåííûõ ïðîäîëüíûõ òîêîâ, âûòåêàþùèõ èç èîíîñôåðû, çàøòðèõîâàíû, âòåêàþùèõ
îòìå÷åíû òî÷êàìè. Ñîñðåäîòî÷åííûå íà ãðàíèöå ïîëÿðíîé øàïêè ïðîäîëüíûå òîêè Ik
îáîçíà÷åíû êðóïíûìè ñòðåëêàìè.
Ðèñ. 4.
÷åñòâå íèæíåé ãðàíèöû
tr
áûëî âçÿòî âðåìÿ óñòàíîâëåíèÿ êîíâåêöèè
íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ äâóõ ïîëÿðíûõ øàïîê (ïåðåõîä ìàãíèòîñôåðû â êâàçèñòàöèîíàðíîå ñîñòîÿíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå ñåâåðíîìó
ÌÌÏ, íå ìîæåò ïðîèñõîäèòü çà âðåìÿ ìåíüøåå ýòîé âåëè÷èíû).
Ïî çàêîíó Áèî-Ñàâàðà-Ëàïëàñà îöåíèâàëñÿ ìàãíèòíûé ýôôåêò îò
ïåðåõîäíîé òîêîâîé ñèñòåìû íà ýêâàòîðå Çåìëè â ïîëäåíü è â ïîëíî÷ü.
Ìàãíèòíîå ïîëå ýòîé ñèñòåìû îêàçàëîñü íàïðàâëåííûì äíåì ê þãó, à
íî÷üþ ê ñåâåðó.
Òàêèì îáðàçîì, íàìè ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ïîâîðîòå ÌÌÏ ê ñåâåðó
âîçíèêàåò ïåðåõîäíàÿ òîêîâàÿ ñèñòåìà, êîòîðàÿ â òå÷åíèå âðåìåíè
tr
ñîçäàåò íà óðîâíå Çåìëè ìàãíèòíûé ýôôåêò, èñ÷åçàþùèé ïðè óñòàíîâëåíèè êâàçèñòàöèîíàðíîãî ñîñòîÿíèÿ.
Íà ïðèìåðå ñîáûòèÿ 24-25 ñåíòÿáðÿ 1998 ã. áûëî ïîäðîáíî ðàññìîòðåíî ðàçâèòèå ïåðåõîäíîé òîêîâîé ñèñòåìû. Ïðèìåðíî â 23:45 UT 24
ñåíòÿáðÿ 1998 ãîäà êîðîíàëüíûé âûáðîñ ìàññû, ãåíåðèðóþùèé ïåðåä
ñîáîé â ñîëíå÷íîì âåòðå óäàðíóþ âîëíó, äîñòèã ìàãíèòîñôåðû Çåìëè.
23
Îäíîâðåìåííî ñ ïðèõîäîì óäàðíîé âîëíû íàáëþäàëîñü ðåçêîå èçìåíåíèå ÌÌÏ îò ãîðèçîíòàëüíîãî íàïðàâëåíèÿ ê ñåâåðó. Êîðîíàëüíûå
âûáðîñû ìàññû ýòî êðóïíûå ñòðóêòóðû, ñîäåðæàùèå ïëàçìó è ìàãíèòíîå ïîëå, êîòîðûå âûáðàñûâàþòñÿ èç Ñîëíöà â ãåëèîñôåðó ñî ñêîðîñòÿìè îò íåñêîëüêèõ ñîòåí äî áîëåå ÷åì
1000
êì/ñåê. Ñîáûòèå 24
ñåíòÿáðÿ 1998 ãîäà íàáëþäàëîñü öåëîé ôëîòèëåé êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ. Êîñìè÷åñêèé àïïàðàò Wind èçìåðÿë ìåæïëàíåòíîå ìàãíèòíîå
ïîëå, ïëîòíîñòü èîíîâ, ñêîðîñòü è äèíàìè÷åñêîå äàâëåíèå ñîëíå÷íîãî
âåòðà.
Ïðèõîä ìåæïëàíåòíîé óäàðíîé âîëíû ê ìàãíèòîñôåðå äîëæåí áûë
ïðèâåñòè ê óâåëè÷åíèþ ñåâåðíîé êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà íèçêèõ øèðîòàõ íà Çåìëå, ïîñêîëüêó âîçðàñòàíèå äèíàìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ
ñîëíå÷íîãî âåòðà óñèëèâàåò òîêè ìàãíèòîïàóçû è ãåîìàãíèòíîãî õâîñòà. Óñèëåííûå òîêè ìàãíèòîïàóçû óâåëè÷èâàþò ñåâåðíóþ êîìïîíåíòó
ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà íèçêèõ øèðîòàõ íà Çåìëå, è ýòîò ýôôåêò ñèëüíåå
â ïîëäåíü, ÷åì â ïîëíî÷ü. Òîêè õâîñòà (ïðåäïîëîæèòåëüíî âîçðîñøèå
ïîñëå ïðèõîäà ìåæïëàíåòíîé óäàðíîé âîëíû) îñëàáëÿþò ñåâåðíóþ êîìïîíåíòó ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà çåìíîì ýêâàòîðå íî÷üþ áîëüøå, ÷åì äíåì.
Îáà ýòè ýôôåêòà äîëæíû áûëè ïðèâåñòè ê òîìó, ÷òî íàïðàâëåííîå íà
ñåâåð âîçìóùåíèå ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ýêâàòîðå Çåìëè, ñâÿçàííîå ñ
èìïóëüñîì äàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, â ïîëäåíü áîëüøå, ÷åì â ïîëíî÷ü.
Îäíàêî, â ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå íà íèçêîøèðîòíûõ îáñåðâàòîðèÿõ íàáëþäàëàñü ïðîòèâîïîëîæíàÿ êàðòèíà: íàèáîëåå ñèëüíûå ïîëîæèòåëüíûå âîçìóùåíèÿ (íàïðàâëåííûå íà ñåâåð) áûëè èçìåðåíû íî÷üþ,
â òî âðåìÿ êàê äíåì âîçìóùåíèÿ îêàçàëèñü ñëàáûìè èëè äàæå îòðèöàòåëüíûìè (íàïðàâëåííûìè íà þã). Ìû ïîëàãàåì, ÷òî ÿâëåíèÿ, çàðåãèñòðèðîâàííûå íàçåìíûìè íèçêîøèðîòíûìè ìàãíèòîìåòðàìè ïîñëå
ñòîëêíîâåíèÿ êîðîíàëüíîãî âûáðîñà ìàññû ñ ìàãíèòîñôåðîé 24 ñåíòÿáðÿ 1998 ãîäà, áûëè èíèöèèðîâàíû êðóïíîìàñøòàáíîé ïåðåõîäíîé
òðåõìåðíîé òîêîâîé ñèñòåìîé. Òàêèì îáðàçîì, îíè âîçíèêàëè â ðåçóëüòàòå âëèÿíèÿ ÌÌÏ íà ìàãíèòîñôåðíî-èîíîñôåðíîå ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå [14, 30].
Ïîä äåéñòâèåì ìåæïëàíåòíîé óäàðíîé âîëíû, äîñòèãøåé ìàãíèòîïàóçû â 23:45 UT 24 ñåíòÿáðÿ 1998 ã., äíåâíàÿ ìàãíèòîñôåðà ñæàëàñü,
è ãåîöåíòðè÷åñêîå ðàññòîÿíèå äî ïîäñîëíå÷íîé òî÷êè ìàãíèòîïàóçû
(
R1 )
óìåíüøèëîñü. Óìåíüøåíèå
R1
ïîâëåêëî çà ñîáîé óâåëè÷åíèå
z-
êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ òîêîâ ìàãíèòîïàóçû, ýêðàíèðóþùèõ äè-
24
ïîëü, íà çåìíîì ýêâàòîðå â ìåðèäèàíå äåíü-íî÷ü â ñðåäíåì íà
23, 8 íÒë.
Êàê ñëåäóåò èç äàííûõ êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà Polar, â òå÷åíèå ïðèìåðíî ïîëó÷àñà ïîñëå ïðèõîäà êîðîíàëüíîãî âûáðîñà ìàññû ê çåìíîé
ìàãíèòîñôåðå íî÷íàÿ ïðèýêâàòîðèàëüíàÿ ãðàíèöà ïîëÿðíîãî îâàëà ïî÷òè íå ñìåùàëàñü, â òî âðåìÿ êàê ïðèïîëÿðíàÿ ãðàíèöà ñæèìàëàñü ê
ïîëþñó. Ïîýòîìó ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî â òå÷åíèå ýòîãî âðåìåíè ïåðåäíèé
êðàé òîêîâîãî ñëîÿ ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà, ïðîåêòèðóþùèéñÿ â íèçêîøèðîòíóþ ãðàíèöó àâðîðàëüíîãî îâàëà, ïî÷òè íå ïåðåìåùàëñÿ è íàõîäèëñÿ íà ðàññòîÿíèè
R2 ≈7RE îò öåíòðà Çåìëè. Äèíàìèêà ìàãíèòíîãî
ïîëÿ òîêîâîãî ñëîÿ ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà îïðåäåëÿëàñü âàðèàöèÿìè
ãåîöåíòðè÷åñêèõ ðàññòîÿíèé äî ïîäñîëíå÷íîé òî÷êè ìàãíèòîïàóçû
è äî ïåðåäíåãî êðàÿ òîêîâîãî ñëîÿ
ïîòîêà â äîëÿõ õâîñòà
R1
R2 , à òàêæå èçìåíåíèåì ìàãíèòíîãî
F∞ . Ñðåäíåå çíà÷åíèå èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî ïî-
ëÿ òîêîâ õâîñòà íà çåìíîì ýêâàòîðå â ìåðèäèàíå äåíüíî÷ü, ñâÿçàííîå
ñî ñêà÷êîì äèíàìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, áûëî ïîðÿäêà
2, 4
íÒë.
Ñîîòâåòñòâóþùåå èçìåíåíèå ïîëÿ êîëüöåâîãî òîêà îöåíèâàëîñü ïî
èçìåíåíèþ
−43
Dst
âàðèàöèè, êîòîðîå ñîñòàâëÿëî
−13
íÒë (îò
−30
íÒë äî
íÒë).
Òàêèì îáðàçîì, ïðîõîæäåíèå ìåæïëàíåòíîé óäàðíîé âîëíû, ñâÿçàííîé ñ êîðîíàëüíûì âûáðîñîì ìàññû, âûçâàëî èçìåíåíèÿ òîêîâ ìàãíèòîïàóçû, òîêîâ õâîñòà è êîëüöåâîãî òîêà, êîòîðûå ïðèâåëè ê óâåëè÷åíèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà çåìíîì ýêâàòîðå íà ìåðèäèàíå äåíüíî÷ü â
ñðåäíåì íà
13, 2
íÒë.
Âû÷èñëåííîå ìàãíèòíîå ïîëå äíåì è íî÷üþ íà ýêâàòîðå Çåìëå îò
êðóïíîìàñøòàáíîé ïåðåõîäíîé òîêîâîé ñèñòåìû, ãåíåðèðóåìîé ðàññìàòðèâàåìûì êîðîíàëüíûì âûáðîñîì ìàññû, ñîñòàâëÿëî
Bz = ∓35 íÒë
(çíàê ìèíóñ îòíîñèòñÿ ê ïîëóäíþ, à ïëþñ ê ïîëíî÷è). Õàðàêòåðíûå
âðåìåíà áûëè
tp ≈3
ìèí è
tr ≈ 39
ìèí. Òàêèì îáðàçîì, ñîãëàñíî íàøåé
ìîäåëè, â òå÷åíèå õàðàêòåðíîãî âðåìåíè
tr ≈39 ìèí ïåäåðñåíîâñêèé òîê
÷åðåç ïîëÿðíóþ øàïêó ðàñòåêàëñÿ îò NBZ-òîêîâ è çàìûêàëñÿ òîêàìè
çîíû I.
Âåëè÷èíû íàáëþäàåìûõ âîìóùåíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè áûëè ïîðÿäêà
−25 íÒë â ïîëäåíü è +75 íÒë â ïîëíî÷ü. Äëÿ
ñðàâíåíèÿ ñ ìîäåëüíûìè ðàñ÷åòàìè äàííûå íàáëþäåíèé áûëè èñïðàâëåíû ñ ó÷åòîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ èíäóöèðîâàííûõ âíóòðèçåìíûõ òîêîâ.
Ýòî äàëî
−16, 6
íÒë äíåì è
+50
íÒë íî÷üþ. Èñïðàâëåííûå äàííûå
íàáëþäåíèé áûëè ïðåäñòàâëåíû â âèäå ñóììû äâóõ ÷ëåíîâ: íåçàâèñÿ-
25
ùåãî îò MLT ìàãíèòíîãî ïîëÿ âåëè÷èíîé
ãî ÷ëåíà
∓33, 3
+16, 7
íÒë è àñèììåòðè÷íî-
íÒë (âåðõíèé çíàê îòíîñèòñÿ ê ïîëóäíþ). Àìïëèòóäà
è çíàê íàáëþäàåìîãî àñèììåòðè÷íîãî ìàãíèòíîãî âîçìóùåíèÿ íà íèç-
∓33, 3 íÒë) îáúÿñíÿëèñü ýôôåêòîì ïåðåõîäíîé òîêîâîé ñèñòåìû, äàþùåé ∓35 íÒë. Ïåðâûé ÷ëåí ( +16, 7 íÒë) áûë
êèõ øèðîòàõ íà Çåìëå (
îáóñëîâëåí óñðåäíåííûì ñîâîêóïíûì âîçìóùåíèåì, âûçâàííûì êîëüöåâûì òîêîì, òîêîâûì ñëîåì ìàãíèòîôåðíîãî õâîñòà è òîêàìè ìàãíèòîïàóçû (
13, 2
íÒë ñîãëàñíî ðàñ÷åòàì).
Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åíî õîðîøåå ñîãëàñèå íàøèõ ìîäåëüíûõ ðàñ÷åòîâ (äàþùèõ îöåíêè ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû) ñ íàáëþäåíèÿìè. Èç ïðîâåäåííîãî àíàëèçà ñëåäóåò, ÷òî âêëàä â ìàãíèòíîå ïîëå íà çåìíîì ýêâàòîðå äíåì è íî÷üþ îò ïåðåõîäíîé òîêîâîé ñèñòåìû, âûçâàííîé ïîâîðîòîì
ÌÌÏ ê ñåâåðó, â ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå ïðåâûøàë âîçìóùåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò äðóãèõ ìàãíèòîñôåðíûõ èñòî÷íèêîâ. Ýòè âîçìóùåíèÿ,
ãëàâíîå èç êîòîðûõ âûçâàíî óñèëåíèåì òîêîâ ìàãíèòîïàóçû, áûëè ñâÿçàíû ñî ñêà÷êîì äàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà [14, 30].
 Ãëàâå V ïîñòðîåíà ìîäåëü ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà, ïîçâîëÿþùàÿ èññëåäîâàòü ýôôåêòû ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ [6, 12, 14].
Íà áàçå ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ìàòåðèàëà, ïîëó÷åííîãî ïðè ïðîëåòàõ øåñòè êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ âáëèçè Þïèòåðà, îïðåäåëåíà îòíîñèòåëüíàÿ ðîëü óíèïîëÿðíîãî èíäóêòîðà è ÌÃÄ-ãåíåðàòîðà ñîëíå÷íîãî âåòðà
â âîçáóæäåíèè ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé è êîíâåêöèè â þïèòåðèàíñêîé ìàãíèòîôåðå è èîíîñôåðå.
Þïèòåð êðóïíåéøàÿ ïëàíåòà Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, èìåþùàÿ ñàìóþ ïðîòÿæåííóþ ìàãíèòîñôåðó, îáëàäàþùàÿ ñèëüíûì ñîáñòâåííûì
ìàãíèòíûì ïîëåì è áûñòðûì âðàùåíèåì (ïåðèîä îáðàùåíèÿ Þïèòåðà
ïîðÿäêà 10 ÷àñîâ). Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ìîùíîãî èñòî÷íèêà ìàãíèòîñôåðíîé ïëàçìû ñïóòíèêà Þïèòåðà Èî. Áëàãîäàðÿ ñèëüíåéøåé âóëêàíè÷åñêîé àêòèâíîñòè Èî, íàõîäÿùàÿñÿ íà ðàññòîÿíèè
â ìàãíèòîñôåðó Þïèòåðà îêîëî
1
∼5, 9RJ
îò ïëàíåòû, ïîñòàâëÿåò
Ò ïëàçìû â ñåê.
 ðåçóëüòàòå íåóñòîé÷èâîñòè âîçíèêàåò ðàçëåò ïëàçìû îò òîðà Èî
(äåòàëè ýòîãî ïðîöåññà äî ñèõ ïîð äî êîíöà íå âûÿñíåíû è ÿâëÿþòñÿ ïðåäìåòîì òåîðåòè÷åñêèõ äèñêóññèé). Áûñòðîå âðàùåíèå ñîâìåñòíî ñ âíóòðèìàãíèòîñôåðíûì îáðàçîâàíèåì ïëàçìû ñîçäàåò íîâûé ïî
ñðàâíåíèþ ñ ìàãíèòîñôåðîé Çåìëè ìîùíûé èñòî÷íèê ìàãíèòíîãî ïîëÿ:
ìàãíèòîäèñê Þïèòåðà. Ýòîò òîíêèé òîêîâûé ñëîé ðàñïîëîæåí âáëèçè
ýêâàòîðèàëüíîé ïëîñêîñòè ìàãíèòîñôåðû.  îòëè÷èå îò ìàãíèòîñôåðû
26
Çåìëè áîëüøàÿ ÷àñòü ýíåðãèè ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà ÷åðïàåòñÿ èç
ýíåðãèè âðàùåíèÿ ïëàíåòû. Äàííûå êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ Pioneer 10,
Voyagers è Ulysses ñâèäåëüñòâîâàëè î âîçìîæíîì âëÿíèè ÌÌÏ íà ìàãíèòîñôåðó Þïèòåðà, îñîáåííî íà åå âíåøíþþ ÷àñòü.
 òî æå âðåìÿ, ñóùåñòâóþùèå ìîäåëè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà íå ó÷èòûâàþò ýôôåêòû ÌÌÏ. Íàìè áûëà ïîñòðîåíà
ìîäåëü, ïðèìåíèìàÿ íå òîëüêî â ýêâàòîðèàëüíîé ïëîñêîñòè è âáëèçè
ïëàíåòû, êàê áîëüøèíñòâî ñóùåñòâóþùèõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìîäåëåé,
íî òàêæå è íà âûñîêèõ øèðîòàõ, â ðàéîíå êàñïîâ è âî âíåøíåé ìàãíèòîñôåðå. Ýòà ìîäåëü âêëþ÷àåò âëèÿíèå ÌÌÏ è ïîçâîëÿåò ïðîåêòèðîâàòü ýëåêòðè÷åñêèé ïîòåíöèàë âäîëü âûñîêîïðîâîäÿùèõ ìàãíèòíûõ
ñèëîâûõ ëèíèé [6, 14].
Ïðåäñòàâëåííàÿ ìîäåëü ñîäåðæèò âíóòðèìàãíèòîñôåðíûå èñòî÷íèêè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, çàýêðàíèðîâàííûå òîêàìè ìàãíèòîïàóçû, à òàêæå ÷àñòè÷íî ïðîíèêàþùåå âíóòðü ìàãíèòîñôåðû ÌÌÏ. Ìàãíèòîïàóçó, ðàçäåëÿþùóþ äâå îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà (ìàãíèòîñëîé è ìàãíèòîñôåðó), çàïîëíåííûå ðàçëè÷íûìè ñîðòàìè ïëàçìû è ðàçëè÷íûìè ìàãíèòíûìè ïîëÿìè, íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü âî âíèìàíèå äëÿ êîððåêòíîé ïîñòàíîâêè çàäà÷è. Ó÷åò òîêîâîé ïîâåðõíîñòè, îãðàíè÷èâàþùåé
ìàãíèòîñôåðó, ïîçâîëÿåò ïðîäåìîíñòðèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíîå ðàçëè÷èå ìåæäó äâóìåðíûì è òðåõìåðíûì òèïàìè ïåðåñîåäèíåíèÿ, êîòîðûå
ñîîòâåòñòâóþò ðàçëè÷íûì îðèåíòàöèÿì ÌÌÏ [7, 11, 16, 17]. Èñïîëüçóÿ ïîäõîä, êîòîðûé ïðèìåíÿëñÿ ïðè ñîçäàíèè ïàðàáîëîèäíîé ìîäåëè
ìàãíèòîñôåðû Çåìëè, áûëà ðàçðàáîòàíà ìîäåëü, âêëþ÷àþùàÿ õàðàêòåðíûå äëÿ þïèòåðèàíñêîé ìàãíèòîñôåðû ýëåìåíòû. Ìàãíèòîñôåðíîå
ìàãíèòíîå ïîëå
Bm
áûëî âûðàæåíî â âèäå ñóììû âêëàäîâ îòäåëüíûõ
èñòî÷íèêîâ:
Bm = Bd (ψ) + Bsd (ψ, Rss ) +
+ BTS (ψ, Rss , R2 , Bt ) + b (kJ , BIMF ) +
+ BMD (ψ, BDC , RD1 , RD2 ) + BsMD (ψ, Rss , BDC , RD1 , RD2 ) ,
ãäå
Bd
ìàãíèòíîå ïîëå þïèòåðèàíñêîãî äèïîëÿ;
ëå òîêîâ ìàãíèòîïàóçû, ýêðàíèðóþùèõ äèïîëü;
Bsd
(1)
ìàãíèòíîå ïî-
BTS ïîëå òîêîâîé ñè-
ñòåìû ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà, âêëþ÷àþùåé ïîïåðå÷íûå òîêè õâîñòà
è èõ òîêè çàìûêàíèÿ íà ìàãíèòîïàóçå;
êàþùàÿ â ìàãíèòîñôåðó, âåëè÷èíà
BIMF ; BMD
b
ìàãíèòíîå ïîëå òîêîâ
b
äîëÿ ÌÌÏ (
BIMF ),
kJ ðàç ìåíüøå, ÷åì
ìàãíèòîäèñêà; BsMD ìàãíèòíîå
ïðèìåðíî â
ïîëå òîêîâ ìàãíèòîïàóçû, ýêðàíèðóþùèõ ïîëå ìàãíèòîäèñêà.
27
ïðîíè-
Âõîäíûå ïàðàìåòðû ìîäåëè:
Z
ê îñè
Ψ
óãîë íàêëîíà ìàãíèòíîãî äèïîëÿ
ñîëíå÷íî-ìàãíèòîñôåðíîé ñèñòåìû êîîðäèíàò;
Rss
ðàññòî-
ÿíèå îò öåíòðà Þïèòåðà äî ïîäñîëíå÷íîé òî÷êè ìàãíèòîïàóçû;
è
RD2
RD1
ðàññòîÿíèÿ îò öåíòðà Þïèòåðà äî âíåøíåãî è âíóòðåííåãî
êðàåâ ìàãíèòîäèñêà;
BDC
âåëè÷èíà ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîçäàííîãî òî-
R2 ðàññòîÿíèå îò öåíòðà
õâîñòà; Bt õàðàêòåðèçóåò âå-
êàìè äèñêà íà âíåøíåì êðàþ ìàãíèòîäèñêà;
ïëàíåòû äî ïåðåäíåãî êðàÿ òîêîâîãî ñëîÿ
ëè÷èíó ìàãíèòíîãî ïîëÿ òîêîâ õâîñòà íà âíóòðåííåì êðàþ òîêîâîãî
ñëîÿ;
kJ
êîýôôèöèåíò, îïðåäåëÿþùèé äîëþ ÌÌÏ, ïðîíèêàþùåãî â
ìàãíèòîñôåðó. Áûëè âûáðàíû ñðåäíèå çíà÷åíèÿ âõîäíûõ ïàðàìåòðîâ
Ψ = 0; Rss = 100RJ ; R2 = 65RJ ; Bt = −2, 5
= 18, 4RJ ; BDC = 2, 5 íÒë. Óðàâíåíèÿ div B = 0
RD1 = 92RJ ;
divj = 0 âûïîë-
ìîäåëè:
íÒë;
RD2
è
íÿëèñü ïðè âñåõ ìîäåëüíûõ ðàñ÷åòàõ.
Èñïîëüçîâàëàñü ïðîñòàÿ ìîäåëü ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìàãíèòîäèñêà, êîòîðàÿ ëåãêî âêëþ÷àëàñü â ïàðàáîëîèäíóþ ìîäåëü ìàãíèòîñôåðû Þïèòåðà è îòðàæàëà îñíîâíûå ñâîéñòâà ìàãíèòîäèñêà: ìàãíèòíîå ïîëå óáûâàëî ñ ðàññòîÿíèåì îò ïëàíåòû ìåäëåííåå, ÷åì äèïîëüíîå ïîëå, è âáëèçè ìàãíèòîäèñêà ïîëå áûëî íàïðàâëåíî ðàäèàëüíî (ñåâåðíåå ìàãíèòîäèñêà îò Þïèòåðà è þæíåå ìàãíèòîäèñêà ê Þïèòåðó). Ìàãíèòîäèñê
áûë ïîìåùåí â ïëîñêîñòè ìàãíèòíîãî ýêâàòîðà ñèììåòðè÷íî îòíîñèòåëüíî îñè äèïîëÿ. Ìîäåëüíûå ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî ýôôåêòèâíûé
ìàãíèòíûé ìîìåíò ìàãíèòîäèñêà
MMD
â
∼2, 6
ðàçà ïðåâîñõîäèò ìàã-
íèòíûé ìîìåíò Þïèòåðà. Ìàãíèòíîå ïîëå ìàãíèòîäèñêà ÿâëÿåòñÿ êëþ÷åâûì ýëåìåíòîì, ïðèíöèïèàëüíî îòëè÷àþùèì ìàãíèòîñôåðó Þïèòåðà îò ìàãíèòîñôåðû Çåìëè.
Þïèòåðèàíñêàÿ àòìîñôåðà ïåðåäàåò ìîìåíò âðàùåíèÿ îò ïîâåðõíîñòè ïëàíåòû ê èîíîñôåðå, ãäå ïëàçìà ïåðåõîäèò â ðåæèì êîðîòàöèè
èç-çà ñòîëêíîâåíèé èîíîâ ñ íåéòðàëàìè. Ìàãíèòîñôåðà Þïèòåðà áëàãîäàðÿ ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîìó âçàèìîäåéñòâèþ ñ èîíîñôåðîé âîâëåêàåòñÿ âî âðàùåíèå âìåñòå ñ ïëàíåòîé. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå êîðîòàöèè ïåðåäàåòñÿ âî-âíå âäîëü âûñîêî-ïðîâîäÿùèõ ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé.
Ïîëó÷åííîå ðàñïðåäåëåíèå ïîòåíöèàëà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ñîçäàííîãî âðàùåíèåì ïëàíåòû, áûëî èñïðàâëåíî ñ ó÷åòîì íàáëþäàåìîãî â ýêâàòîðèàëüíîé ïëîñêîñòè ìàãíèòîñôåðû îòñòàâàíèÿ îò òâåðäîòåëüíîãî
âðàùåíèÿ.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî Þïèòåð îáëàäàåò áîëüøèì ìàãíèòíûì ìîìåíòîì äèïîëÿ è ñèëüíûì ïîëåì ìàãíèòîäèñêà, ñëàáîå ÌÌÏ, ïðîíèêàþùåå â ìàãíèòîñôåðó, îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà òîïîëîãèþ
28
ìàãíèòîñôåðíîãî ïîëÿ. Óñëîâèÿ ïðîíèêíîâåíèÿ â ìàãíèòîñôåðó ìàãíèòíîãî è ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëåé èç ñîëíå÷íîãî âåòðà áûëè âûáðàíû
â âèäå:
b = kJ BIMF
è
E = kJ EIMF ,
ãäå
BIMF
è
EIMF
íåâîçìóùåí-
íûå ìåæïëàíåòíûå ìàãíèòíîå è ýëåêòðè÷åñêîå ïîëÿ, à
b
è
E
ïî-
ëÿ, ÷àñòè÷íî ïðîíèêàþùèå â ìàãíèòîñôåðó. Âäîëü âûñîêîïðîâîäÿùèõ
ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé ýëåêòðè÷åñêèé ïîòåíöèàë ñ ìàãíèòîïàóçû
ïðîåêòèðîâàëñÿ â ìàãíèòîñôåðó.
Ðåçóëüòàòû ðàññ÷åòîâ ïîêàçàëè, ÷òî ïðè þæíîì ÌÌÏ ñòðóêòóðà
êîíâåêöèè â ýêâàòîðèàëüíîé ìàãíèòîñôåðå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîìáèíàöèþ êîâðàùåíèÿ è äâèæåíèÿ â àíòèñîëíå÷íîì íàïðàâëåíèè, ïðè÷åì
óòðîì ýòè äâèæåíèÿ íàïðàâëåíû â ïðîòèâîïîëîæíûå ñòîðîíû, à â âå÷åðíåì ñåêòîðå îíè ïàðàëëåëüíû äðóã äðóãó. Ïîýòîìó óòðîì ìîãóò âîçíèêàòü àíòèêîðîòàöèîííûå ïîòîêè ïëàçìû. Òàêèå ïîòîêè íàáëþäàëèñü
íà êîñìè÷åñêîì àïïàðàòå Ulysses ïðè åãî âõîäå â ïðåäïîëóäåííóþ ìàãíèòîñôåðó Þïèòåðà ïðè þæíîì ÌÌÏ.
 îòëè÷èå îò þæíîãî ÌÌÏ êîâðàùåíèå ïëàçìû ïðîèñõîäèò â ýêâàòîðèàëüíîé ìàãíèòîñôåðå ïðè ñåâåðíîì ÌÌÏ äî ïîäñîëíå÷íîé ìàãíèòîïàóçû. Îòñóòñòâèå àíòèêîðîòàöèîííûõ ïîòîêîâ â äàííûõ, ïîëó÷åííûõ íà êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòàõ Pioneer 10 è Voyagers, íàáëþäàâøèõ êîðîòàöèþ íà áîëüøåé ÷àñòè ìàãíèòîäèñêà âïëîòü äî äíåâíîé ìàãíèòîïàóçû, îáúÿñíÿåòñÿ â ïðåäëîæåííîé ìîäåëè ïåðåñîåäèíåíèåì ñ ñåâåðíûì
ÌÌÏ, ñóùåñòâîâàâøèì ïðè ýòèõ ïðîëåòàõ.
 Ãëàâå VI ïðåäëîæåí âîçìîæíûé ìåõàíèçì ãåíåðàöèè ìàãíèòíîãî
ïîëÿ âáëèçè ìàãíèòîïàóçû áûñòðî âðàùàþùåéñÿ ïëàíåòû, îáëàäàþùåé
ñèëüíûì ìàãíèòíûì ïîëåì, ïëîòíîé àòìîñôåðîé è õîðîøî ïðîâîäÿùåé
èîíîñôåðîé, ïðè îáòåêàíèè åå ïîòîêîì çàìàãíè÷åííîé ïëàçìû. Ïîêàçàíî, ÷òî â Ñîëíå÷íîé ñèñòåìå ýòîò ìåõàíèçì ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí íà
âûñîêîøèðîòíîé ìàãíèòîïàóçå Þïèòåðà, ãäå ïðè ìàãíèòíîì ïîëå ñîëíå÷íîãî âåòðà, ïàðàëëåëüíîì ìàãíèòíîìó ìîìåíòó ïëàíåòû, âîçìîæíî
óñèëåíèå ïîëÿ íà ïîðÿäîê [4, 8, 14].
Îòìå÷åíû îñíîâíûå íåîáõîäèìûå óñëîâèÿ ñóùåñòâîâàíèÿ äèôôåðåíöèàëüíîãî âðàùåíèÿ (çàòóõàíèå âðàùåíèÿ â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïîòîêîì ñîëíå÷íîãî âåòðà) è
α-ýôôåêòà (íàðóøåíèå àêñèàëüíîé
ñèììåòðèè ïîëÿ ñêîðîñòåé è ìàãíèòíîãî ïîëÿ è îòñóòñòâèå çåðêàëüíîé ñèììåòðèè ïîëÿ ñêîðîñòåé) â îáëàñòè ñ ýôôåêòèâíîé äèññèïàöèåé.
Ïîêàçàíî, ÷òî ýòè óñëîâèÿ âûïîëíÿþòñÿ âáëèçè ìàãíèòîïàóçû áûñòðî
âðàùàþùåéñÿ ïëàíåòû. Ïðè ýòîì ýíåðãèÿ íà óñèëåíèå ÌÌÏ ÷åðïàåòñÿ
èç êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè âðàùåíèÿ ïëàíåòû è èç ìàãíèòíîé ýíåðãèè
29
Ñîëíöà, íåîáõîäèìîé äëÿ ïîääåðæàíèÿ çàòðàâî÷íîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ
ñîëíå÷íîãî âåòðà.
Èç ýíåðãåòè÷åñêèõ îöåíîê ñëåäóåò, ÷òî â îêðåñòíîñòè ìàãíèòîïàóçû òàì, ãäå ñêîðîñòü âðàùåíèÿ áîëüøå ñêîðîñòè îáòåêàþùåãî ïîòîêà
ìåæïëàíåòíîé ïëàçìû, ìàãíèòíîå ïîëå ìîæåò óñèëèòüñÿ âî ñòîëüêî
ðàç, âî ñêîëüêî ëèíåéíàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ ïðåâûøàåò àëüâåíîâñêóþ
ñêîðîñòü â íåâîçìóùåííîì ïîòîêå ñîëíå÷íîãî âåòðà.
 Çàêëþ÷åíèè ïîäâåäåíû èòîãè è ñôîðìóëèðîâàíû âûâîäû.
Âñå îñíîâíûå ðåçóëüòàòû, âûíîñèìûå àâòîðîì íà çàùèòó, îïóáëèêîâàíû â âåäóùèõ ðîññèéñêèõ íàó÷íûõ ðåöåíçèðóåìûõ èçäàíèÿõ.
Ïî ïåpå÷èñëåííûì âûøå påçóëüòàòàì ñäåëàíî áîëåå 50 äîêëàäîâ íà
ðîññèéñêèõ è ìåæäóíàðîäíûõ êîíôåðåíöèÿõ è ñèìïîçèóìàõ. Îíè îïóáëèêîâàíû â 89 ðàáîòàõ, âêëþ÷àþùèõ 50 òåçèñîâ äîêëàäîâ, 3 ãîñóäàðñòâåííûõ ñòàíäàðòà, 35 ñòàòåé, èç êîòîðûõ 26 íàïå÷àòàíî â ðåöåíçèðóåìûõ æóðíàëàõ è 9 â òðóäàõ êîíôåðåíöèé, è 1 ìîíîãðàôèþ.
Ñïèñîê îñíîâíûõ ðàáîò àâòîðà ïî òåìå äèññåðòàöèè , îïóáëèêîâàííûõ
â ðåöåíçèðóåìûõ íàó÷íûõ èçäàíèÿõ.
1. Àëåêñååâ È. È., Â. Ì. Áàëåáàíîâ, À. Â. Áàþêîâ, Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ,
Á. Å. Áðþíåëè, Î. Ë. Âàéñáåðã, Ì. È. Âåðèãèí, Å. Â. Ãîð÷àêîâ, Ã. Í.
Çàñòåíêåð, È. Ï. Èâàíåíêî, Ñ. Í. Êàïîòîâ, Ë. Ì. Êîâàðñêèé, À. Ï.
Êðîïîòêèí, Ë. Ë. Ëàçóòèí, Å. Í. Ëåñíîâñêèé, Â. Ñ. Ëèòâèíåíêî, Â. Â.
Ìèãóëèí, Ë. È. Ìèðîøíè÷åíêî, Â. Ì. Ìèøèí, Â. Í. Íèêèòèíñêèé, È.
Ì. Ïîäãîðíûé, Å. À. Ïîíîìàðåâ, È. ß. Ðåìèçîâ, Â. È. Ñòåïàêèí, È. Á.
Òåïëîâ, Ì. Â. Òåðíîâñêàÿ, È. Ô. Óñîëüöåâ, Â. Å. Öèðñ, Â. Â. Øåëîìåíöåâ, Ìàãíèòîñôåðà Çåìëè. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ. ÃÎÑÒ 25645.10984. Ãîñóäàðñòâåííûé Ñòàíäàðò Ñîþçà ÑÑÐ, Ìîñêâà, 6 ñ., 1984.
2. Àëåêñååâ È. È., À. Â. Áàþêîâ, Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, è äð., Í. Ï. Áåíüêîâà, Þ. À. Âèíòåíêî, Â. Ï. Ãîëîâêîâ, Å. Â. Ãîð÷àêîâ, Ì. Ñ. Ãðèãîðÿí,
È. Ï. Èâàíåíêî, Â. Â. Êàëåãàåâ, Ã. È. Êîëîìèéöåâà, À. Ï. Êðîïîòêèí,
Å. Í. Ëåñíîâñêèé, Â. Ì. Ëîìàêèí, Þ. Ã. Ëþòîâ, Â. Â. Ìèãóëèí, Ë. È.
Ìèðîøíè÷åíêî, Â. Í. Íèêèòèíñêèé, È. ß. Ðåìèçîâ, Â. È. Ñòåïàêèí, Ë.
Í. Ñòåïàíîâà, È. Á. Òåïëîâ, Ì. Â. Òåðíîâñêàÿ, Â. Â. Õàóñòîâ, Ïîëå ãåîìàãíèòíîå. Ìîäåëü ïîëÿ âíóòðåçåìíûõ èñòî÷íèêîâ. ÃÎÑÒ 25645.12685. Ãîñóäàðñòâåííûé Ñòàíäàðò Ñîþçà ÑÑÐ. Ãîñóäàðñòâåííûé Êîìèòåò
ÑÑÑÐ ïî ñòàíäàðòàì, Ìîñêâà, 21 ñ., 1986.
3. Àëåêñååâ È. È., À. Â. Áàþêîâ, Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, è äð., Í. Ï. Áåíü-
30
êîâà, Þ. À. Âèíòåíêî, À. Í. Ãåðàñèìîâ, Â. Ï. Ãîëîâêîâ, Å. Â. Ãîð÷àêîâ,
Ì. Ñ. Ãðèãîðÿí, È. Ï. Èâàíåíêî, Â. Â. Êàëåãàåâ, Ã. È. Êîëîìèéöåâà,
À. Ï. Êðîïîòêèí, Å. Í. Ëåñíîâñêèé, Â. Ì. Ëîìàêèí, Þ. Ã. Ëþòîâ, Â.
Â. Ìèãóëèí, Ë. È. Ìèðîøíè÷åíêî, Â. Í. Íèêèòèíñêèé, Ì. È. Ïàíàñþê, È. ß. Ðåìèçîâ, Â. È. Ñòåïàêèí, Ë. Í. Ñòåïàíîâà, È. Á. Òåïëîâ, Ì.
Â. Òåðíîâñêàÿ, Â. Â. Õàóñòîâ, Ìàãíèòîñôåðà Çåìëè. Ìîäåëü ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìàãíèòîñôåðíûõ òîêîâ. ÃÎÑÒ 25645.127-85. Ãîñóäàðñòâåííûé
Ñòàíäàðò Ñîþçà ÑÑÐ. Ãîñóäàðñòâåííûé Êîìèòåò ÑÑÑÐ ïî ñòàíäàðòàì,
Ìîñêâà, 9 ñ., 1986.
4. Áåëåíüêàÿ Å. Ñ., Ðîëü âðàùåíèÿ ïëàíåòû â ãåíåðàöèè ìàãíèòíîãî
ïîëÿ íà ïó÷êå îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèé â îêðåñòíîñòè ìàãíèòîïàóçû,
Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 33, No 5, 1116, 1993.
5. Áåëåíüêàÿ Å. Ñ., Ñòðóêòóðà òîêîâîãî ñëîÿ íèçêîøèðîòíîé äíåâíîé
ìàãíèòîïàóçû â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ÌÌÏ, Ãåîìàãíåòèçì è
àýðîíîìèÿ, Ò. 38, No 6, 4049, 1998.
6. Áåëåíüêàÿ Å. Ñ., Îñîáåííîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæïëàíåòíîãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñ ìàãíèòîñôåðàìè Çåìëè è Þïèòåðà, Ãåîìàãíåòèçì è
àýðîíîìèÿ, Ò. 43, No 2, 174182, 2003.
7. Belenkaya E. S., Comment on Observations of reconnection of interplanetary and lobe magnetic field lines at the high-latitude magnetopause
by J.T.Gosling, M.F.Thomsen, S.J.Bame, R.C.Elphic, and C.T.Russell., J.
Geophys. Res., V. 98, No A4, 5941-5944, 1993.
8. Belenkaya E. S., Generation of the magnetic field at the magnetopauses
of the rapidly rotating planets, J. Geophys. Res., V. 101, No A1, 41-47,
1996.
9. Belenkaya E. S., Reconnection modes for near-radial IMF, J. Geophys.
Res., V. 103, No A11, 2648726494, 1998.
10. Belenkaya E. S., Currents at the subsolar low shear magnetopause,
J. Geophys. Res., V. 106, No A11, 25437-25450, 2001.
11. Belenkaya E. S., High-latitude ionospheric convection patterns dependent on the variable IMF orientation, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., V.
60/13, 13431354, 1998.
12. Belenkaya E. S., Two-dimensional non-linear Alfven wings generated
by the electrodynamic interaction between Callisto and the Jovian magnetosphere, Astrophysics and Space Science, V. 277, N1/2, 289292, 2001.
13. Belenkaya E. S., Two magnetized plasmas at the subsolar low shear
magnetopause, International Journal of Geomagnetism and Aeronomy, V.3,
N2, P. 157-166, 2002.
31
14. Áåëåíüêàÿ Å. Ñ., Âëèÿíèå ìåæïëàíåòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà
ôîðìèðîâàíèå ìàãíèòîñôåðû, Èòîãè íàóêè è òåõíèêè. Èññëåäîâàíèå
êîñìè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà, 33à, Ìîñêâà, ÂÈÍÈÒÈ, 235 ñ., 2002.
15. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Ñåçîííûå è ñóòî÷íûå ïåðåìåùåíèÿ ìàãíèòîñîïðÿæåííûõ òî÷åê, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 10,
N 1, 95101, 1980.
16. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå â îòêðûòîé
ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 13, N 1, 7581,
1983.
17. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Ïðîäîëüíûå òîêè â ïîëÿðíîé
øàïêå, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 13, N 3, 458464, 1983.
18. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Êîíâåêöèÿ ìàãíèòîñôåðíîé
ïëàçìû íà îòêðûòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò.
25, N 3, 450457, 1985.
19. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Ñòðóêòóðà êîíâåêöèè â ìàãíèòîñôåðå ïðè þæíîì è ñåâåðíîì íàïðàâëåíèè ÌÌÏ, Ãåîìàãíåòèçì è
àýðîíîìèÿ, Ò. 19, N 5, 725729, 1989.
20. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Íåëèíåéíûå àëüâåíîâñêèå âîçìóùåíèÿ, âîçíèêàþùèå ïðè îáòåêàíèè ïðîâîäÿùåãî òåëà çàìàãíè÷åííðé ïëàçìîé, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 29, N6, 902909, 1989.
21. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Â. Â. Êàëåãàåâ, Þ. Ã. Ëþòîâ,
Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå â òîêîâîì ñëîå õâîñòà ìàãíèòîñôåðû ïðè þæíîì
íàïðàâëåíèè ÌÌÏ, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 29, N 5, 896901,
1989.
22. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Â. Â. Êàëåãàåâ, Þ. Ã. Ëþòîâ,
Ãåíåðàöèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà íèçêèõ øèðîòàõ ïðè þæíîì íàïðàâëåíèè ÌÌÏ, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 30, N 3, 584587, 1990.
23. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Ä. Ã. Ñàéáåê, Âëèÿíèå ïðîäîëüíûõ òîêîâ çîíû 1 è òîêîâ ìàãíèòîñôåðíîãî õâîñòà íà ñòðóêòóðó
ìàãíèòîñôåðû, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ, Ò. 37, N 5, 1927, 1997.
24. Àëåêñååâ È. È., Å. Ñ. Áåëåíüêàÿ, Ä. Ã. Ñàéáåê, Îòêðûòûå ñèëîâûå
ëèíèè â çàêðûòîé ìîäåëè ìàãíèòîñôåðû, Ãåîìàãíåòèçì è àýðîíîìèÿ,
Ò. 38, N 1, 918, 1998.
25. Alexeev I. I., and E. S. Belenkaya, Alfven wings in the vicinity of
a conducting body in the magnetized plasma, Journal of Atmospheric and
Terrestrial Physics, V. 53, N 11/12, 10991101, 1991.
26. Alexeev I. I., E. S. Belenkaya, V. V. Kalegaev, and Yu. G. Lutov,
Electric fields and field-aligned current generation in the magnetosphere,
32
J. Geophys. Res., 98, No A3, 40414051, 1993.
27. Alexeev I. I., E. S. Belenkaya, V. V. Kalegaev, Y. I. Feldstein, A.
Grafe, Magnetic storms and magnetotail currents, J. Geophys. Res., V. 101,
No A4, 7737-7747, 1996.
28. Alexeev I. I., E. S. Belenkaya, C. R. Clauer Jr., A model of region
1 field-aligned currents dependent on ionospheric conductivity and solar
wind parameters, J. Geophys. Res., V. 105, No A9, 21119-21127, 2000.
29. Alexeev I. I., V. V. Kalegaev, E. S. Belenkaya, S. Y. Bobrovnikov,
Dynamic model of the magnetosphere: Case study for January 912, 1997,
J. Geophys. Res., 106, No A11, 2683-25694, 2001.
30. Clauer C. R. Jr., I. I. Alexeev, E. S. Belenkaya, J. B. Baker,
Special features of the September 2427, 1998 storm during high solar wind
dynamic pressure and northward interplanetary magnetic field, J. Geophys.
Res., V. 106, No A11, 2569525712, 2001.
33
Åëåíà Ñåìåíîâíà ÁÅËÅÍÜÊÀß
ÂËÈßÍÈÅ ÌÅÆÏËÀÍÅÒÍÎÃÎ ÌÀÃÍÈÒÍÎÃÎ
ÏÎËß ÍÀ ÔÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ ÌÀÃÍÈÒÎÑÔÅÐÛ
Ñïåöèàëüíîñòü 01.04.08 - Ôèçèêà ïëàçìû
Àâòîðåôåðàò
äèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíè
äîêòîðà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê
ÈÄ  00545 îò 06.12.1999
Èçäàòåëüñòâî ÓÍÖ ÄÎ
117246, Ìîñêâà, óë. Îáðó÷åâà, 55À
119992, Ìîñêâà, Ëåíèíñêèå ãîðû, ÃÇ ÌÃÓ, Æ-105à
Òåë./ôàêñ (095) 718-6966, 939-3934
e-mail: [email protected]
http://www.abiturcenter.ru/izdat/
Ãèãèåíè÷åñêèé ñåðòèôèêàò  77.99.02.923.Ä.001743.03.03 îò 11.03.2003
Íàëîãîâûå ëüãîòû - Îáùåðîññèéñêèé êëàññèôèêàòîð ïðîäóêöèè
ÎÊ-005-93, òîì 1 - 953000
Çàêàçíîå. Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 17.06.2003 ã. Ôîðìàò 60x90/16
Áóìàãà îôñåòíàÿ  2. Óñë.ïå÷.ë. 2,13
Òèðàæ 100 ýêç. Çàêàç  383
Îòïå÷àòàíî â Ìèíè-òèïîãðàôèè ÓÍÖ ÄÎ
â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñ êà÷åñòâîì
ïðåäñòàâëåííîãî îðèãèíàë-ìàêåòà