Вестник Кольского научного центра РАН. 2009, №1.

Для изучения волновых неустойчивостей в верхней ионосфере в области полярной шапки в середине 1980-х гг. сотрудники ПГИ разработали, установили и ввели в эксплуатацию систему антенн и приемную аппаратуру для регистрации трех компонент электромагнитного поля в диапазоне частот 700 Гц - 7 кГц. Эта аппаратура была предназначена для изучения структуры электромагнитного поля и определения направлений прихода так называемых ОНЧ-шипений. Какие же научные задачи привели сотрудников Полярного геофизического института на широты еще более высокие, чем те, на которых расположен сам Институт (гг. Мурманск и Апатиты находятся за полярным кругом)? Изучение полярных сияний является актуальным не только для решения геофизических проблем, но и проблем физики плазмы, физики атмосферы, климатологии, метеорологии и даже медицины. Ночной сектор овала полярных сияний располагается в относительно невысоких широтах, поэтому ночные полярные сияния в темное время суток можно наблюдать и регистрировать на всей северной территории нашей страны. Наблюдения же дневных сияний крайне затруднительны. В северном полушарии только в районе архипелагов Шпицберген и Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) из-за наступления здесь в зимний период круглосуточной полярной ночи с углом погружения Солнца за горизонт ниже 10° возможны наблюдения сияний в дневные, и даже полуденные, часы местного времени. Организация геофизических исследований в таких отдаленных районах сопряжена со значительными трудностями и неудобствами. Поэтому на период начала экспедиционных исследований ПГИ в Баренцбурге даже основные морфологические характеристики дневных сияний были мало исследованы. Между тем их изучение представляло значительный интерес. В относительно узкую по широте область дневной ионосферы проектируются такие важные магнитосферные области, как плазменная мантия, полярный касп, низкоширотный пограничный слой (LLBL) и др. Частицы, регистрируемые в этих областях, имеют различные характеристики, что должно найти свое отражение в спектральных и морфологических свойствах дневного аврорального свечения. Более того, хотя в настоящее время еще не вполне ясна относительная роль различных плазменных доменов в процессах передачи энергии солнечного ветра в магнитосферу, делаются серьезные попытки связать характерные черты этих процессов с характеристиками дневных сияний. Наличие такой взаимосвязи дает уникальную возможность по наземным и координированным наземно-спутниковым наблюдениям с большим пространственно-временным разрешением исследовать тонкую структуру явлений, протекающих на магнитопаузе и в пограничных слоях магнитосферы. Первые результаты геофизических исследований на Шпицбергене были опубликованы в работах [8, 13], в которых впервые было показано, что в дневном секторе наблюдается четкое разделение зон мягких (Е<1 кэВ) и, экваториальнее ее, более жестких (Е>1 кэВ) авроральных вторжений. Дискретные формы сияний погружены в область мягких электронных высыпаний с превалирующим свечением в красной кислородной линии. Здесь же наблюдается повышенная электронная концентрация в области F2 ионосферы и, соответственно, повышенный индекс мерцаний радиосигналов. Анализ регистрации СДВ-сигналов был проведен в работе [3]. Сопоставление экспериментальных результатов и теоретических модельных расчетов показало их хорошее соответствие. Становление геофизических исследований ПГИ на Шпицбергене способствовало развитию международных связей института. Геофизическую обсерваторию ПГИ в Баренцбурге неоднократно посещали иностранные ученые из Норвегии, Великобритании, Канады, США. Одновременно сотрудники Института знакомились с организацией геофизических исследований, выполняемых зарубежными специалистами на соседних обсерваториях архипелага. Новый импульс геофизические исследования на Шпицбергене получили после подписания в 1988 г. советско-норвежского соглашения о научно-техническом сотрудничестве по изучению проблем Арктики и Севера. В ноябре-декабре 1988 г. начался первый совместный советско-норвежский эксперимент по синхронному наблюдению развития геофизических процессов в дневном секторе овала на норвежской обсерватории «Ню-Алезунд» (Шпицберген) и на советских обсерваториях «Баренцбург» и «о.Хейс» (Земля Франца-Иосифа). По результатам проведенных исследований опубликовано несколько десятков научных работ в российских и зарубежных журналах. Многолетние координированные исследования на цепочке высокоширотных обсерваторий позволили впервые провести детальные координированные исследования характеристик авроральных и геомагнитных пульсаций, связать область их генерации со структурой дневных высыпаний и определить область магнитосферного источника пульсирующих возмущений. Оптические и магнитометрические наблюдения на долготной цепочке высокоширотных станций помогли исследовать характеристики движущихся ионосферных холловских вихрей (международное название TCVs - Traveling Convection Vortices). Генерация таких вихрей тесно связана с процессами взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли. Предполагалось, что вихри генерируются в области дневного полярного каспа в результате импульсного пересоединения межпланетного магнитного поля с геомагнитным полем. Формирующаяся в процессе пересоединения новая открытая силовая трубка затем перемещается со скоростью солнечного ветра вдоль флангов магнитосферы в геомагнитный хвост. Такие процессы могут являться одним из механизмов передачи энергии солнечного ветра в магнитосферу Земли. Магнитные данные, полученные на долготной цепочке обсерваторий, и комплексные наблюдения на сети станций меридиана Шпицберген позволили выявить структуру двойного конвективного вихря, определить его размеры, скорость перемещения и связь с различными типами полярных сияний [9, 10, 33, 41, 47]. 75