Использование метода ультранизкочастотной магнитной локации для исследования динамики ионосферных источников геомагнитных возмущений Копытенко Ю.А., Исмагилов В.С. СПбФ ИЗМИРАН, г. Санкт-Петербург, office@izmiran.spb.ru Схема расположения фронта УНЧ геомагнитной волны (пунктирные линии) в моменты времени, когда фронт проходит через магнитовариационные станции (точки 1, 2, 3). Фронт движется со скоростью V под углом к оси Y. V X 1 3 T3 G T2 2 T1 Y Для вектора фазовой скорости вдоль земной поверхности: = Arccos[V31cos()/(V221 + V231 – 2*V21V31sin())1/2] |V| = V21cos() = V31sin(+) Для вектора градиента вдоль земной поверхности: = Arccos[G21cos()/(G221 + G231 – 2*G21G31sin())1/2] |G| = G21/cos() = G31/sin(+) Угол легко определяется через координаты точек 1, 2 и 3, которые нам известны. Величины V21, V31 (фазовые скорости в направлениях от станции 2 к станции 1 и от станции 3 к станции 1) и G21, G31 (градиенты в направлениях от станции 2 к станции 1 и от станции 3 к станции 1 определяются как V21=d21/T21, V31=d31/T31, G21=B21/d21, G31=B31/d31 Здесь d21, d31 – расстояния между магнитными станциями, расположенными в точках 2 и 1, 3 и 1, соответственно; T21, T31- временные (фазовые) задержки при прохождении волнового фронта расстояния между магнитными станциями 2 и 1, 3 и 1, соответственно; B21, B31 – разность величин любой из компонент магнитного поля (с учетом фазовых задержек) между магнитными станциями 2 и 1, 3 и 1, соответственно. Мгновенные изолинии и направления векторов градиентов полной горизонтальной компоненты для геомагнитных пульсаций Рс4 ( Т=40 сек. ). 19.07.1998 г. (12.24 UT). Эксперимент BEAR. a14 a13 a12 G(нТл) a11 a10 75 1.2 Геогр. широта 1.0 a09 70 a08 a07 a05 a04 a03 65 b10 b05 b15 b22 b21 b14 b18 b02 b01 15 b07 a18 a16 b27 b50 b49 b42 b41 b30 a20 b33 b29 b20 b13 b19 a23 60 b35 b34 b23 b16 b11 a15 a02 a01 0.8 0.6 b48 0.4 b47 b46 b45 b32 0.2 b38 b26 b37 0.0 b17 20 25 30 35 Геогр. долгота Черные треугольники – магнитные станции, стрелки – направления, полученные по двум градиентометрам (станции, отмеченные овалами) Положение источников геомагнитных пульсаций 14.06.1998 г. (03-08 UT). 75 a10 N E W a09 70 Геогр. широта (град.) S a07 a05 a03 b23 a19 b10 b05 b15 b22 b21 b14 a08 a15 a02 a01 b16 b11 65 a06 a04 b31 b35 b42 b41 b30 a20 b33 b29 b13 b01 b48 b47 b38 b08 b02 b50 b46 b45 b27 b32 60 b49 b07 a16 b26 b12 b36 b17 km 0 500 55 0 5 10 15 20 25 Геогр. долгота (град.) 30 35 40 45 Черные точки – местоположение источников геомагнитных пульсаций; треугольники – магнитные станции; черные квадраты – станции, использованные для определения местоположения источников. Двумерное распределение амплитуд геомагнитного поля пульсаций (изолинии) в диапазоне частот F = 0.0067 – 0.02 Гц и векторов градиентов геомагнитных волн вдоль земной поверхности для трех компонент магнитного поля. Эксперимент BEAR, 18.07.1998, 20:28 UT. Двумерное распределение амплитуд геомагнитного поля пульсаций (изолинии) в диапазоне частот F = 0.0067 – 0.02 Гц и векторов фазовых скоростей распространения геомагнитных волн вдоль земной поверхности для трех компонент магнитного поля. Эксперимент BEAR, 18.07.1998, 20:28 UT. Схема магнитной локации эпицентра землетрясения Источник УНЧ геомагнитных возмущений 1 Центр сбора и обработки данных 2 Эпицентральная зона Гипоцентр и источники УНЧ возмущений dir Vz, deg dir Vg, deg Gz, pT/km Gg, pT/km Gz/Gg, rel.un. Magnitude Поведение величин градиентов (Gg, Gz) и направлений фазовых скоростей (Vg, Vz) УНЧ геомагнитных вариаций в полосе частот F = 0.1 – 0.3 Гц до и во время сейсмоактивного периода. Япония, 2000 г. 8 Ì àãí èòóäà = 6.4 6.1 6.3 6 4 Í à÷àëî ñåéñì è÷åñêî é àêòèâí î ñòè 2 4 2 0 15 10 5 0 10 5 0 180 90 0 -90 -180 180 90 0 -90 -180 Í àï ðàâëåí èå î ò ýï èöåí òðà Í àï ðàâëåí èå î ò ýï èöåí òðà Ì î ì åí òû ñèëüí û õ çåì ëåòðÿñåí èé 2-Feb 22-Feb 13-Mar 2-Apr 22-Apr 12-May 1-Jun 21-Jun 11-Jul 31-Jul Sep Jun May Apr Mar Feb Jan Probability of gradient and phase velocity vector directions (%) Oct Распределения вероятностей направлений (среднемесячные значения) векторов градиентов (слева) и фазовых скоростей (справа) полной горизонтальной компоненты УНЧ геомагнитных возмущений (F=0.03-0.1 Hz) перед и после сильных землетрясений (M>6), п-ов Босо, Япония, 2000. Вертикальные штрихованные полоски соответствуют 30градусному конусу локации от магнитных станций к эпицентру землетрясения. 40 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 40 0 40 20 20 0 0 -180 -90 0 90 Gradient dir. (deg) 180 -180 -90 0 90 180 Phase velocity dir. (deg) • По данным эксперимента BEAR проводится УНЧ магнитная локация ионосферных источников вариаций с использованием данных двух троек магнитных станций. Показано, что источники пульсаций в диапазоне периодов 5–100 сек. в течение выбранного 5–часового интервала располагались примерно вдоль геомагнитной параллели и статистически отражают положение ионосферных источников в авроральном овале. • На площади 2000 на 2000 км исследуются двумерные распределения амплитуд, фазовых скоростей и градиентов геомагнитных пульсаций. По этим распределениям можно наблюдать развитие геомагнитных возмущений со временем и их суперпозицию на земной поверхности. Показано, что двумерные распределения амплитуд, градиентов и скоростей позволяют локализовать ионосферные источники геомагнитных пульсаций и определить их динамику при построении последовательных во времени мгновенных распределений. • По данным трех близкорасположенных магнитных станций в Карелии (п.Лехта) определены фазовые задержки и построены вектора градиентов и фазовых скоростей геомагнитных пульсаций типа Рс. • Показано, что величины и направления векторов градиентов зависят от интенсивности ионосферного источника, от его местоположения и от распределения электропроводности в земной коре. Величины и направления векторов фазовых скоростей и градиентов в Z компоненте практически полностью определяются распределением электропроводности земной коры и местоположением источника относительно геоэлектрических аномалий и не зависят от интенсивности ионосферного источника. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ