Экспериментальные исследования протонных полярных сияний и связанных с ними явлений
1. Теоретическая поддержка наблюдений водородных эмиссий в Апатитах. Проект РФФИ-06-05-65044 «Экспериментальное исследование авроральных протонных высыпаний во время магнитосферных суббурь» (руководитель Козелов Б. В.) В проекте предусмотрен комплексный подход к исследованию авроральных протонных высыпаний, включающий в себя: 1) экспериментальные наблюдения спектров полярных сияний, 2) основанную на детальной теоретической модели диагностику параметров потоков высыпающихся частиц и 3) анализ всей совокупности геофизических данных для выяснения роли наблюдаемого явления в развитии возмущения магнитосферно-ионосферной плазмы.
2. Данные спектрографических наблюдений полярных сияний на Кольском полуострове камерами С-180-S, проведенных в 1970 одновременно в обс.Лопарская и на ст.Кемь, анализировались с использованием современной цифровой обработки. Исследовалось положение и динамика протонных высыпаний в вечернем и околополуночном секторе относительно других проявление авроральной и суббуревой активности во время умеренно- и слабо- возмущенных условий. Подтвержден ряд известных закономерностей морфологии протонных сияний. (В частности, показано, что направление движения экваториальной границы протонной полосы в вечернем секторе меняется при изменении знака z-компоненты межпланетного магнитного поля. Слабые псевдобрейкапы влияют на приполюсную границу протонной полосы, но не сказываются на положении ее экваториальной границы, что проводит к уширению области протонной эмиссии. При более сильном возмущении протонная эмиссия исчезает вблизи активной электронной дуги и затем появляется к полюсу от своего положения до активизации. Во время интенсивного брейкапа в области активных электронных высыпаний в виде N-S форм наблюдаются также кратковременные высыпания протонов).
Восстановление спектра и пространственного распределения эмиссий полярных сияний из данных наблюдений спектральной камерой С-180-S. Справа – исходный сканированный кадр (негатив). Слева приведен преобразованный участок кадра в координатах длина волны – расстояние. Положение характерных авроральных эмиссий показано сверху.
Событие 29 декабря 1970 г. Пространственное распределение авроральных эмиссий OI 557.7 нм и водородной линии Ha, полученное из данных наблюдений спектральной камерой С-180-S в обс. Лопарская. Снимки всего неба по данным камеры С-180 обс Лопарская (Географический север снизу, запад слева).
3. Данные одновременных наблюдений Допплеровских профилей водородных линий обсерваториями Лонгир и Нью-Алезунд используются для исследования особеностей высыпаний протонов в области дневного каспа. (Сотрудничество с Университетским центром на Свалбарде, UNIS). Экспериментальные Допплеровские профили аппроксимируются модельными, рассчитанными по разработанной в ПГИ модели переноса протонно-водородных потоков в атмосфере Земли.
Для двух событий (03.01.2003 и 31.12.2003) было показано превышение в среднем энергии высыпающихся протонов над Лонгиром (на больших широтах), что подтверждает наличие эффекта «скоростного фильтра». Тот же эффект в большей степени проявляется в событии 15.01.2007.
Для двух событий распределения разности средних энергий протонов высыпающихся над Лонгиром и Нью-Алезундом.
Случай 15.01.2007: Спектрограммы водородных линий по наблюдениям обс. Нью-Алезунд и Лонгир, на врезках – примеры спектров. Интегральные интенсивности водородных эмиссий, Средние энергии высыпающихся протонов, оценка получена из сравнения с модельными Допплеровскими профилями.
Основные публикации
Евлашин Л.С., Козелов Б.В., Козелова Т.В. Положение протонных высыпаний во время суббуревых активизаций по наблюдениям камер С-180-S // Геомагнетизм и аэрономия. – 2009. – V. 49 (3). -P. 353–364.
Holmes J. M., Kozelov B. V., Sigernes F., Lorentzen D. A., and Deehr C. S. Dual site observations of dayside Doppler-shifted hydrogen profiles: preliminary results // Canadian J. Phys. – 2008. –V. 86 (5). – P.691-698.
Borovkov L. P., Kozelov B. V., Yevlashin L. S., and Chernouss S. A. Variations of auroral hydrogen emission near substorm onset // Annales Geophysicae. – 2005. – V.23. –P.1623–1635.