Physics of auroral phenomena : proceedings of the 34th Annual seminar, Apatity, 01 - 04 March, 2011 / [ed.: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2011. - 231 с. : ил.

“P hysics o f Auroral Phenom ena", Proc. XXXIV Annual Seminar, A patity, pp. 2 9 - 3 2 2011 Polar © Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2011 VVfti GeoPhysical \ У у Institute МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИГАНТСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ А.Е. Левитин1, Л.А. Дремухина1, Л.И. Громова1, Н.Г. Птицына2 'Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН), Троицк, Московская обл., Россия 2 Санкт-Петербургский Филиал ИЗМИРАН, Санкт-Петербург, Россия Аннотация. Представлен модельный расчет геомагнитной вариации, зарегистрированной в период исторической гигантской магнитной бури в сентябре 1858 г. в Индии, которая могла быть создана суммой магнитосферных токовых систем - токов на магнитопаузе, кольцевым током, токовой системой хвоста магнитосферы и высокоширотными магнитосферно-ионосферными токами. Расчет демонстрирует возможность генерации главной фазы этой бури, которая длится всего 2 часа и достигает амплитуды более 1500 нТл, а также быстрое восстановления поля как результат быстрого приближения к Земле границы плазменного слоя, и как результат быстрого и значительного смещения высокоширотных токов в сторону экватора. Для расчета используется параболоидная модель магнитосферных токовых систем НИИЯФ МГУ и модель высокоширотных токовых систем ИЗМИРАН. Введение Гигантские магнитные бури - это бури, в периоды которых минимальное значение индекса Dst достигает амплитуды порядка -400 нТл и меньше. При этом форма Dst- вариации во время главных фаз таких бурь представляет собой очень быстрое, в течение 2-3 часов, изменение индекса Dst до его минимального значения и, последующее за этим, такое же быстрое его восстановление. Введенный, более полувека тому назад для количественного описания магнитных бурь, индекс Dst характеризует аксиально-симметричное возмущенное геомагнитное поле вблизи дипольного экватора на уровне земной поверхности. Отрицательная амплитуда его означает понижение геомагнитного поля, которое связывают с экваториальной токовой системой в магнитосфере, называемой кольцевым током. Обычно полагается, что токовая система в хвостовой части магнитосферы, дает малый вклад в понижение геомагнитного поля на уровне земной поверхности. Полагается также, что высокоширотная магнитосферно-ионосферная токовая система тоже вносит незначительный вклад в регистрируемое низкоширотными обсерваториями, по данным которых рассчитывается Dst индекс, геомагнитное возмущение. Однако, кольцевой ток, считающийся авторами Dst индекса основным генератором Dst вариации, физически не может так быстро возникать и распадаться, чтобы на его основе можно было объяснить временное поведение Dst вариации, которое фиксируется во время гигантских магнитных бурь. Мы уже обращали внимание на эту ситуацию и демонстрировали наш модельный расчет той части геомагнитной вариации в периоды исторической гигантской магнитной бури в сентябре 1859 г., которая могла быть создана именно токовой системой хвоста магнитосферы, в результате быстрого приближения к Земле границы плазменного слоя [Levitin, et al., 2009]. В данной работе мы приводим результат модельного расчета геомагнитной вариации в периоды исторической гигантской магнитной бури в сентябре 1859 г., которая могла быть создана совместным вкладом в эту вариацию двух токовых систем. А именно, токовой системой хвоста магнитосферы - в результате быстрого приближения к Земле границы плазменного слоя, и системой авроральных токов - в результате их быстрого смещения в сторону экватора. Для проведения такого расчета мы использовали параболоидную модель магнитосферных токовых систем НИИЯФ МГУ и модель высокоширотных токовых систем ИЗМИРАН [Feldstein et al., 2005]. Выполненный модельный расчет подтверждает возможность объяснения генерации необычной формы Dst вариаций геомагнитного поля во время гигантских магнитных бурь за счет этих двух токовых систем. Расчет геомагнитного возмущения в период 2 сентября 1859 г. В настоящее время отдельные исследователи полагают, что нас ожидает в период максимума текущего солнечного цикла гигантская солнечная вспышка и последующая за ней гигантская магнитная буря, что приведет к катастрофическим последствиям. Будет нарушена работа спутников и электросетей, трубопроводов и кабелей связи - урон может составить триллионы долларов. Прообразами таких явлений является магнитная буря 14 марта 1989 г., которая нарушила работу электросетей Канады и США, а также гигантская историческая магнитная буря в сентябре 1859 г. Если придерживаться следующей конкретной классификации характеристик мощности регистрируемых магнитных бурь: слабая буря - диапазон значительных амплитуд в буре (-30) - (-50) нТл; умеренная буря - (-50) - (-100) нТл; сильная буря - (-100) - (-200) нТл; очень сильная буря - (-200) - _-350) нТл; гигантская буря - (< -350) нТл, то соотношение между их появлением таково: первых бурь случается ~ 45%, вторых ~ 30%, третьих ~ 20%, четвертых ~ 5%, пятых 29