Физика Земли, 2020, № 6, стр. 135-144

Анализ вариабельности геомагнитного поля методом полярных диаграмм

А. В. Хохлов 123, В. А. Пилипенко 34, Р. И. Красноперов 3*, Ю. И. Николова 3, М. Н. Добровольский 3

1 Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН
г. Москва, Россия

2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
г. Москва, Россия

3 Геофизический центр РАН
г. Москва, Россия

4 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: r.krasnoperov@gcras.ru

Поступила в редакцию 19.02.2020
После доработки 17.03.2020
Принята к публикации 08.06.2020

Аннотация

В работе рассматриваются свойства изменчивости величины и направлений магнитного поля как во время суббури, так и в магнитоспокойные периоды. Основное внимание уделено особенностям вариаций производной магнитного поля dB/dt, имеющим особую важность для проблемы геоиндуцированных токов. Предложен метод двумерных (2D) и трехмерных (3D) диаграмм, который позволяет наглядно представить вариации векторного поля по направлению. В качестве примера проанализированы вариации геомагнитного поля во время изолированной суббури 17.10.2015 г., используя профиль магнитных станций сети IMAGE. Подтверждено, что dB/dt в горизонтальной плоскости имеет гораздо большую изменчивость, чем возмущение геомагнитного поля ΔВ. Предложенные 3D-диаграммы показывают, что плоскость поляризации dB/dt наклонена к поверхности Земли, что, по-видимому, связано с неоднородностью поля геомагнитных флуктуаций.

Ключевые слова: суббури, геоиндуцированный ток, геомагнитные флуктуации.

DOI: 10.31857/S0002333720060034

Список литературы

  1. Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Сахаров Я.А., Селиванов В.Н. Характеристики вариабельности геомагнитного поля для изучения воздействия магнитных бурь и суббурь на электроэнергетические системы // Физика Земли. 2018. № 1. С. 56–68. https://doi.org/10.7868/S0002333718010052

  2. Engebretson M.J., Pilipenko V.A., Ahmed L.Y., Posch J.L., Steinmetz E.S., Moldwin M.B., Connors M.G., Weygand J.M., Mann I.R., Boteler D.H., Russell C.T., Vorobev A.V. Nighttime Magnetic Perturbation Events Observed in Arctic Canada: 1. Survey and Statistical Analysis // J. Geophysical Research: Space Physics. 2019. V. 124. № 9. P. 7442–7458. https://doi.org/10.1029/2019JA026794

  3. Khokhlov A., Krasnoperov R., Nikolov B., Nikolova J., Dobrovolsky M., Petrov V., Kudin D., Belov I. On the directions and structure of the short-term magnetic variations // Russian J. Earth Sciences. 2019. V. 19. № 2. ES2002. https://doi.org/10.2205/2019ES000656

  4. Laundal K.M., Richmond A.D. Magnetic Coordinate Systems // Space Science Reviews. 2017. V. 206. № 1–4. P. 27–59. https://doi.org/10.1007/s11214-016-0275-y

  5. Lukianova R., Christiansen F. Modeling of the global distribution of ionospheric electric fields based on realistic maps of field-aligned currents // J. Geophysical Research: Space Physics. 2006. V. 111. A03213. https://doi.org/10.1029/2005JA011465

  6. Mardia K., Jupp P.E. Directional statistics. Wiley Series in Probability and Statistics. Chichester, England: John Wiley & Sons. 2008. 460 p. https://doi.org/10.1002/9780470316979

  7. Murphy K.R., Rae I.J., Mann I.R., Milling D.K., Watt C.E.J., Ozeke L., Frey H.U., Angelopoulos V., Russell C.T. Wavelet-based ULF wave diagnosis of substorm expansion phase onset // J. Geophysical Research: Space Physics. 2009. V. 114. A00C16. https://doi.org/10.1029/2008JA013548

  8. Pulkkinen A., Klimas A., Vassiliadis D., Uritsky V., Tanskanen E. Spatiotemporal scaling properties of the ground geomagnetic field variations // J. Geophysical Research: Space Physics. 2006. V. 111. A03305. https://doi.org/10.1029/2005JA011294

  9. Scheidegger A.E. On the statistics of the orientation of bedding planes, grain axes, and similar sedimentological data. U.S. Geological Survey Prof. Paper 525-C. USA: Geological Survey. 1965. P. 164–167.

  10. Sidorov R., Soloviev A., Krasnoperov R., Kudin D., Grudnev A., Kopytenko Y., Kotikov A., Sergushin P. Saint Petersburg magnetic observatory: from Voeikovo subdivision to INTERMAGNET certification // Geoscientific Instrumentation. Methods and Data Systems. 2017. V. 6. № 2. P. 473–485. https://doi.org/10.5194/gi-6-473-2017

  11. Tanskanen E.I. A comprehensive high-throughput analysis of substorms observed by IMAGE magnetometer network: Years 1993-2003 examined // J. Geophysical Research: Space Physics. 2009. V. 114. A05204. https://doi.org/10.1029/2008JA013682

  12. Turner M., Rasson J., Reeves C. Observation and measurement techniques / Schubert G. Treatise on geophysics. V. 5. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier. 2007. P. 93–146. https://doi.org/10.1016/B978-044452748-6.00089-4

  13. Viljanen A., Nevanlinna H., Pajunpää K., Pulkkinen A. Time derivative of the horizontal geomagnetic field as an activity indicator // Annales Geophysicae. 2001. V. 19. P. 1107–1118. https://doi.org/10.5194/angeo-19-1107-2001

  14. Wait J.R. Geoelectromagnetism. New York, USA: Academic Press. 1982. 268 p.

  15. Watson G. Statistics on spheres. New York, USA: Wiley.1983. 238 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.