Сведения о фактическом выполнении плана работы в 2024 г.
В 2024 году продолжена по обработке данных: отбор событий, подготовка списков, разработка утилит для пакетной отработки, перенос данных. Продолжены исследования распространения электромагнитных волн в ионосфере высоких широт. Промежуточные результаты докладывались на конференциях, большая часть доведены до публикаций, часть публикаций будет представлены в ближайшее время. По заявленным пунктам плана можно выделить следующее:
1. Предложено описание пространственной структуры полярных сияний фрактальной размерностью флуктуаций свечения и ее анизотропией в зависимости от направления. Фрактальная размерность оценивается из наклона в логарифмических осях спектра в диапазоне 1,5-50 км, полученного дискретным вейвлет-преобразованием флуктуаций интенсивности свечения с использованием вейвлетов Добеши 5 порядка. Вариабельность структур характеризуется наклоном спектра вариации анизотропии во времени. Приведена статистика этих характеристик по данным наземной камеры всего неба Полярного геофизического института в г. Апатиты за 2013-2020 годы и сделана привязка по положению внутри аврорального овала и значениям геомагнитного поля в обсерватории Ловозеро.
Таблица. Средние значения и стандартные отклонения спектральных индексов для выделенных событий.
|
Авроральный события
|
Индекс A
|
Индекс B
|
Индекс C
|
|
|
Все
|
1,95 ± 0,49
|
0,36 ± 0,17
|
0,82 ± 0,55
|
|
|
Взрывная фаза
|
2,69 ± 0,39
|
0,50 ± 0,13
|
1,63 ± 0,38
|
|
|
Дуги на севере
|
1,66 ± 0,40
|
0,19 ± 0,08
|
0,39 ± 0,40
|
|
|
Пульсирующие
|
1,88 ± 0,35
|
0,39 ± 0,17
|
0,78 ± 0,37
|
|
|
Омега-структуры
|
2,67 ± 0,29
|
0,52 ± 0,12
|
1,44 ± 0,50
|
|
|
Остальные
|
1,99 ± 0,49
|
0,39 ± 0,16
|
0,90 ± 0,56
|
|
Получены значения фрактальных характеристик для групп различных форм полярных сияний и их локализация по положению по местному магнитному времени, что хорошо соответствует ожидаемой морфологии.
допматериалы.
Аналогичная статистика получена для наблюдений на полигоне «Верхнетуломский». Для сияний с интенсивностью выше 10 килорелей получены схожие характеристики. Показано, что для меньших интенсивностей необходимо вносить коррекции из-за влияния фона неба (звезды и дымка).
Результаты данного статистического анализа использованы для построения эмпирической модели структуры полярных сияний внутри аврорального овала. Моделирование строит шершавую поверхность фильтрацией спектра белого шума с заданными показателями Херста hx = (А - 1)/2 и hy = (A*B - 1)/2, где ось x направлена вдоль овала, а y — поперек овала, а показатели Херста hx и hy выражены через индексы A=max(a) (максимум фрактального индекса на кадре) и B=min(a)/max(a) (индекс анизотропии, равный отношению минимума фрактального индекса к максимому). Здесь считаем, что вдоль овала распределение флуктуаций свечения характеризуется индексом A=max(a) и поперек овала A * B= max(a) * min(a)/max(a) = min(a).
Эмпирическая модель структуры полярных сияний внутри аврорального овала реализована на сайте проекта https://aurora.pgia.ru/model_oval/?id=home
Статьи:
Козелов Б. В. Фрактальные характеристики структуры аврорального овала на основе экспериментальных данных // Известия РАН. Серия физическая. 2025 (в печати) (статистика за 2 сезона по Апатитам)
ссылка
Козелов Б. В. Фрактальные характеристики структуры аврорального овала по данным камеры всего неба в Апатитах за 2013-2020 гг. // Russ. J. Earth. Sci. 2025 (в печати) (статистика за 2013-2021 гг. по Апатитам)
ссылка
Доклады:
Козелов Б. В., Ролдугин А.В. Фрактальные характеристики структуры аврорального овала на основе экспериментальных данных // Physics of auroral phenomena: Abstracts of the 47th Annual Seminar (11-15 March). –Preprint PGI 24-01-144. – 2024. P.30. (устный, статистика за 2 сезона по Апатитам).
ссылка.
ссылка.
Козелов Б. В. Статистика фрактальных характеристик структуры аврорального овала по данным камеры всего неба в Апатитах за 2013-2020 гг. // 22 международная конференция "Современный проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Сборник материалов, DOI 10.21046/22DZZconf-2024a, ISBN 978-5-00015-067-2, c.441.(устный).
2a. Реализована нейросеть с использованием слоев LSTM (Long Shot-Term Memory) для прогнозирования рядов индексов геомагнитной активности Dst и ap (Kp). Использованы данные из базы OMNI за 2000-2023 с часовым разрешением. По предыстории значений параметров солнечного ветра (Bz ММП, скорость Vtot, плотность Np) и Dst за 80 часов прогнозируются следующие за ними 12 часовых значений Dst и ap. Исследованы зависимости «средней абсолютной ошибки» предсказания модели от числа нейронов в скрытых слоях LSTM слоев и длины предыстории в данных. Для лучшего предсказания маловероятных экстремальных значений предложено модифицировать набор выходных значений показательной функцией к более симметричному виду.
Программы работают на сайте http://aurora.pgia.ru/AI/?id=dst_pred. Для оперативного прогноза данные по Bz ММП, Vtot и Np в виде картинок загружаются с сайта [https://lasp.colorado.edu/space_weather/dsttemerin/] и оцифровываются. Данные индекса Dst геомагнитной активности были взяты с сайта World Data Center for Geomagnetism, Kyoto [http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/]. Текущие значение ap берутся с сайта [https://www-app3.gfz-potsdam.de/kp_index/Kp_ap_nowcast.txt] . Прогноз обновляется через 3 часа. По не зависящим от нас причинам с 12 ноября 2024 доступ к сайту закрыт, ищутся пути адаптации к другим источникам данных.
При анализе статистики фрактальных индексов, характеризующих локальные структуры полярных сияний, явной зависимости от глобальных авроральных индексов AL, AE не прослеживается, лучше использовать локальные (на близкой станции) изменения магнитного поля. К тому же нет источника оперативных данных о индексах AL и AE, поэтому сделан вывод, что их не имеет смысла использовать, как входные параметры модели прогноза аврорального овала.
Статья:
Б. В. Козелов Прогнозирование рядов индексов геомагнитной активности DST и AP нейросетью с LSTM слоями // Труды КНЦ РАН. (послана).
ссылка.
Доклады:
Козелов Б. В., Прогнозирование рядов солнечной и геомагнитной активности на основе эмпирических данных // Сборник тезисов докладов конференции "Физика плазмы в солнечной системе" — Москва, ИКИ РАН, 05–09.02.2024, Стр. 290 (устный).
ссылка
Козелов Б. В. Прогнозирование рядов солнечной и геомагнитной активности рекуррентными нейросетями // Physics of auroral phenomena: Abstracts of the 47th Annual Seminar (11-15 March). –Preprint PGI 24-01-144. – 2024. P.30. (стендовый)
ссылка
Козелов Б. В. Прогнозирование рядов солнечной и геомагнитной активности рекуррентными нейросетями // Симпозиум «Физические основы прогнозирования гелиогеофизических процессов и событий (ПРОГНОЗ-2024). - ИЗМИРАН. 27-31 мая 2024 г. Москва, Троицк, C.138. (устный)
ссылка
2б. Искусственная нейронная сеть (ИНС), построенная по принципу слоя Кохонена, использована для классификации магнитосферных суббурь по признаку длительности различных её фаз, которые приняты в качестве входных рядов для ИНС. Всего рассмотрено 106 изолированных суббурь разной интенсивности. Результатом работы ИНС явилось определение числа классов, которое лучше всего соответствует информации о длительности фаз суббри, и выделены характеристики каждого класса. В результате нейросетевых экспериментов суббури были классифицированы на пять классов: класс 1 – суббури с продолжительными фазами развития и восстановления и с укороченной фазой зарождения;
класс 2 – суббури с продолжительной фазой зарождения; класс 3 – суббури с равными по длительности фазами; класс 4 – суббури с относительно продолжительной фазой развития;
класс 5 – суббури с относительно короткой фазой восстановления.
Статья:
Бархатов Н.А., Ревунов С.Е. Бархатова О.М., Ревунова Е.А., Воробьев В.Г., Ягодкина О.И. Классификация изолированных суббурь при учете условий генерации и характеристик фаз // Космические исследования. №1. 2025. (в печати)
ссылка
3. Одновременные наблюдения спутника DMSP F16 и оптические наблюдения на арх. Шпицберген использованы для изучения полярных сияний и авроральных высыпаний в области дневного полярного каспа при северной ориентации ММП. Обнаружено, что высыпания полярного каспа связаны с областью вытекающих продольных токов, в то время как лучистая дуга сияний, зарегистрированная на приполюсной кромку каспа, располагается в области втекающего продольного тока. Спектры высыпающихся частиц, полученные спутником F16, дают основание предположить, что лучистая дуга сияний формируется продольной разностью потенциалов, возникающей вследствие резкого уменьшения потоков высыпающихся электронов полюснее каспа. Данные спутника F16 также показывают, что в системе координат, связанной с дугой сияния, существует значительная компонента скорости плазмы, направленная на север поперёк дуги сияния. Ускоряясь в продольном электростатическом поле, холодные электроны ионосферного происхождения формируют коллимированный электронный пучок, который быстро расплывается вдоль магнитного поля возбуждая волны в широком частотном диапазоне и формируя спектр с плато по энергии.
Публикация готовится.
4.
Исследованы широтные профили характеристик авроральных высыпаний на высотах ионосферы, полученные по наблюдениям спутника DMSP F7, и радиальное распределение ионного давления в экваториальной плоскости магнитосферы по данным спутников миссии THEMIS в спокойные периоды и в моменты близкие к авроральному брейкапу. Определены средние широтные профили ионного давления на низких высотах и проведено их сопоставление с усредненными распределениями давления в экваториальной плоскости при близких средних значениях параметров солнечного ветра и геомагнитной активности. Показано, что, если в спокойных геомагнитных условиях положение границы изотропизации (ГИ) на высотах ионосферы проецируется в экваториальной плоскости на геоцентрические расстояния в ~7-8 Re, то перед началом фазы развития суббури ГИ проецируется на расстояние ~5-6 Re. Проведены оценки широтного профиля яркости аврорального свечения в эмиссии 557.7 нм, рассчитанные по наблюдениям средней энергии и потока энергии высыпающихся электронов спутником F7.
Статьи:
Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Антонова Е.Е., Кирпичев И.П. Широтное распределение характеристик ночных авроральных высыпаний в спокойные периоды и в периоды начала суббурь // Геомагнетизм и аэрономия. №1. 2025. (в печати)
ссылка
Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Антонова Е.Е., Кирпичев И.П. Широтное распределение
характеристик ночных авроральных высыпаний в периоды начала суббурь // Труды конференции “Physics of Auroral Phenomena”. Proc. XLVII Annual Seminar. Apatity. Р. 68-72. 2024.
ссылка
5.
Были продолжены работы по сопоставлению спектров высыпающихся электронов в различных типах полярных сияний со спектрами электронов в конусе потерь в сопряженной районе экваториальной области. Для этих исследований были использованы наблюдения несколькими камерами всего неба полярных сияний, сопряжённых с пролетами спутников Van Allen Probe . В 2023 г. мы анализировали спектры высыпающихся электронов в лучистых формах сияний и потоки электронов на сопряженном пролете спутника PA, сравнение которых показало их качественное согласие и присутствие двух популяций: электронов с E < 50 эВ, потоки которых уменьшаются с ростом энергии, и более энергичных электронов с локальными максимумами на энергиях E ~ 50–400 эВ. Показано, что усиление полярных сияний сопровождалось широкополосными электростатическими волнами с максимальной амплитудой на частотах <100 Гц, зарегистрированными спутником Van Allen Probe-A в сопряженной области вблизи экватора. Поскольку во время совпадения полярного сияния и волн на спутнике наблюдались только широкополосные электростатические колебания, мы предположили , что именно широкополосные электростатические волны вызывают высыпания электронов, создающие лучевые структуры в полярном сиянии.
В 2024 г проведены сравнения спектров электронов в области дуги полярных сияний и потоков электронов на сопряженного пролете спутника Van Allen Probe , например для события 18 марта 2015 в интервале 18:00-19:00 UT см. рис.1. Приложения. Во время события на спутнике VAP наблюдалась диполизация магнитного поля, сопровождавшаяся увеличением Bz компоненты (рис.3а
допматериалы) и увеличением потока электронов в широком диапазоне энергий 4-80- кэВ и во всем диапазоне питч-углов включая углы внутри конуса потерь (рис.3б-д
допматериалы) Во время диполизации и ускорения электронов наблюдались также низкочастотные изучения на электрической антенне <100 Гц и <1кГц на магнитной, которые также могут вносить свой вклад в наблюдаемое ускорение электронов (рис.3е,ж
допматериалы).
Во время диполизации на спутнике VAP на камере всего неба в Апатитах регистрировалась дуга полярных сияний (см. рис. 4
допматериалы), которая двигалась к северу и пересекала проекцию траектории Van Allen Probe, на котором в это время регистрировалось увеличение потоков электронов в широком диапазоне энергий и питч-углов. Таким образом генерация дуги полярных сияний происходила в области силовой трубки магнитного поля, при ускорении электронов в экваториальной области на энергиях 4-80 кэВ во всем диапазоне питч-углов. Частично сияния попали в поле зрение системы камер MAIN, что позволило определить высоту свечения, которая с данном случае соответствует энергии электронов в сиянии <2 кэВ (см. рис.5
допматериалы).
Анализ спектров высыпающихся электронов на спутнике показал его плавное спадание с увеличением энергии, что не соответствует регулярно наблюдавшимся пучкам электронов в диапазоне 2-10 кэВ непосредственно в дугах полярных сияний на малых высотах. Таким образом генерация дуги полярных сияний происходила при одновременном ускорении электронов в экваториальной области и на “промежуточных” высотах между экватором и ионосферой. Причем если ускорение электронов в дугах на высотах 1 Re многократно обсуждалась в литературе, одновременное ускорение электронов в экваториальной области ранее не отмечалось, результаты готовятся к публикации.
Доклады:
Триангуляция полярных сияний по наземным данным, спектры высыпающихся электронов и магнитосферные процессы, наблюдаемые спутником Van Allen Probe вблизи 6 RE // Сборник тезисов докладов конференции "Физика плазмы в солнечной системе" — Москва, ИКИ РАН, 05–09.02.2024, Стр. 244.
ссылка
Триангуляция полярных сияний по наземным данным, спектры высыпающихся электронов и магнитосферные процессы, наблюдаемые спутником Van Allen Probe вблизи 6 Re. // Physics of auroral phenomena: Abstracts of the 47th Annual Seminar (11-15 March). –Preprint PGI 24-01-144. – 2024. P. 54
ссылка
6.
Проведен анализ всплесков аврорального хисса, зарегистрированных в 2018-2019 гг. в обсерватории Ловозеро (LOZ, Кольский полуостров), расположенной в авроральной зоне, и обсерватории Баренцбург (BAB, архипелаг Шпицберген), расположенной в приполярной зоне. Было обнаружено 17 событий, когда авроральный хисс регистрировался в этих точках в смежные временные интервалы. В шести из этих событий всплески наблюдались сначала в авроральных (LOZ), а, спустя 10-15 мин, в приполярных широтах (BAB).
Проанализирована динамика положения области выхода аврорального хисса в трех наиболее ярких событиях — 05 января 2019 года, 21:00-22:00 UT, 09 декабря 2018 года, 19:00-20:00 UT, 01 марта 2019 года, 18:00-20:00 UT. Результаты анализа сопоставлены с результатами измерений геомагнитных пульсаций типа pi1B в обсерваториях Ловозеро и Баренцбург, геомагнитных пульсаций типа pi2 на меридиональной цепочке сети станций IMAGE и сцинтилляций фазы сигналов GPS спутников, измеренных на сети разнесенных по широте станций университета в г. Берген, расположенных на архипелаге Шпицберген и острове «Медвежий остров» (BJN), расположенном на 4 градуса по широте южнее BAB.
Выявлено, что авроральный хисс возникает во время геомагнитных суббурь, развитие которых начинается в авроральных широтах и с течением времени перемещается к полюсу. Во всех шести событиях интенсивность всплесков хисса в LOZ уменьшается от начала их возникновения, а в BAB наоборот — увеличивается. Согласно результатам измерений азимутального угла вектора Пойнтинга и поляризации хисса в рассматриваемых событиях его область выхода возникает в авроральных широтах и перемещается к полюсу, в результате чего хисс регистрируется сначала в LOZ, а затем в BAB. GPS-сцинтилляции возникают сначала на южной точке сети станций (BJN) после начала аврорального хисса в LOZ. На остальных точках, которые расположены на более высоких широтах, время начала сцинтилляций увеличивается с ростом геомагнитной широты.
Поскольку перемещение области выхода аврорального хисса, геомагнитной активности и источника GPS сцинтилляций происходит одновременно и в одном направлении, мы предполагаем, что эти процессы могут быть связаны. Наземная регистрация аврорального хисса указывает на существование в верхней ионосфере неоднородностей электронной концентрации с масштабами не более нескольких сотен метров, на которых происходит рассеяние волн в конус выхода. Неоднородности таких же масштабов отвечают и за возникновение сцинтилляций фазы GPS сигналов в высоких широтах. Мы полагаем, что наземную регистрацию хисса и GPS-сцинтилляций могли вызвать одни и те же ионосферные неоднородности, возникшие во время смещения к полюсу геомагнитной суббури. Причиной возникновения таких неоднородностей могло стать развитие токово-конвективной и (или) дрейфовой неустойчивости в ионосфере, обусловленных развитием продольных токов во время суббури.
Статья:
Никитенко А.С., Клейменова Н.Г., Федоренко Ю.В., Бекетова Е.Б., Наземные наблюдения ОНЧ аврорального хисса в обсерваториях «Ловозеро» и «Баренцбург» // Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10. No 4, doi: 10.12737/szf-104202405 (в печати)
ссылка
7.
Рассмотрен один из случаев аномального уменьшения амплитуды компонент магнитного поля сигналов Краснодарского СДВ передатчика системы РСДН-20 в обс. Ловозеро (LOZ) в период геомагнитных возмущений в ночное время до дневных значений. В рассмотренном событии явно выражен эффект уменьшения амплитуды сигнала краснодарского передатчика в LOZ при отсутствии изменений в обс.Баренцбург (BAB).
По данным спутниковых наблюдений в этот период в области станции LOZ наблюдались электронные высыпания с энергиями частиц более 200 кэВ. Масштаб проекции области высыпаний частиц, зарегистрированных детектором с порогом по энергии >287 кэВ, в среднем составлял около 200 км. Плотность потока энергии высыпающихся электронов для частиц с энергиями >130кэВ достигала 0.36 мВт/м2, а для частиц с энергиями >287 кэВ - 0.25 мВт/м.
При помощи численного моделирования показано, что в условиях ночной ионосферы электронные высыпания с энергиями <100 кэВ не оказывают значимого эффекта на распространение СДВ сигналов в волноводе Земля – ионосфера. В условиях дневной ионосферы существование в окрестности LOZ неоднородности, вызванной высыпаниями электронов с энергиями 200 кэВ, также оказывает слабое влияние на распространение. Наблюдаемый в эксперименте эффект ночного снижения амплитуд сигнала СДВ передатчика может быть объяснен существованием неоднородности в ионосфере, вызванной потоком электронов с энергиями >200 кэВ и масштабами неоднородности около 200 км. Увеличение размеров возмущенной области ведет к более значительным изменениям в амплитуде поля на расстоянии от источника, соответствующем удаленности станции BAB.
Статья:
А. В. Ларченко, А. С. Никитенко, О. М. Лебедь, Ю. В. Федоренко, Связь амплитуд сигналов сверх длинноволновых передатчиков с высыпаниями высокоэнергичных электронов во время геомагнитных возмущений, Известия РАН. Серия физическая. 2025. (в печати)
ссылка
Доклад:
Larchenko A., Nikitenko A., Lebed O., Fedorenko Y. The influence disturbances in the ionosphere caused by electron precipitation on the propagation of VLF signals. XV школа-конференция с международным участием «Проблемы Геокосмоса — 2024» https://ucp.academy/events/GC2024/abstract/GC2024-STP043
ссылка
8. Подготовлены описания особенностей разработанных и изготовленных в Полярном геофизическом институте риометров, предназначенных для измерения космического радиошума. Они установлены на Кольском полуострове в обсерваториях Ловозеро (67.97° N, 35.02°E) и Туманный (69.07° N, 35.73° E). Одновременно в каждой обсерватории работают два риометра с апертурами приемных антенн ±22° и ±60°. Риометры работают в режиме сканирования по частоте. Это позволяет эффективно бороться с узкополосными помехами за счет исключения из обработки зашумленных полос.
В проекции на плоскость ионосферы, условно расположенной на высоте 90 км, диаметр области, в которой усиление антенны не меньше -3 дБ, для антенн с апертурой ±22° составляет 75 км и 400 км для антенн с апертурой ±60°. Антенна с апертурой ±22° позволяет ослабить земные волны на 15 - 20 дБ по сравнению с антенной с широкой апертурой, что делает ее более устойчивой к помехам от наземных источников.
Показано, что применение риометров с узкой апертурой позволяет исследовать реакцию нижней ионосферы на локальные высыпания заряженных частиц, влияющие на поглощение космического радиошума в ионосфере.
Доклад:
Никитенко А.С., Федоренко Ю.В., Ролдугин А.В., Ларченко А.В., Филатов М.В, Пильгаев С.В., Швецов Д.С., Кузнецова М.В., Лебедь О.М., Риометрические наблюдения в ПГИ // Постерный доклад на девятнадцатой ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе» ИКИ РАН, 5 - 9 февраля 2024 г.
ссылка
Сведения о достигнутых конкретных научных результатах в отчетном периоде.
1) Построена модель, описывающая пространственную структуру полярных сияний фрактальной размерностью флуктуаций свечения и ее анизотропией в зависимости от направления. Фрактальная размерность оценивается из наклона в логарифмических осях спектра в диапазоне 1,5-50 км, полученного дискретным вейвлет-преобразованием флуктуаций интенсивности свечения с использованием вейвлетов Добеши 5 порядка. Вариабельность структур характеризуется наклоном спектра вариации анизотропии во времени. Получена статистика этих характеристик по данным наземной камеры всего неба Полярного геофизического института в г. Апатиты за 2013-2020 годы и на полигоне «Верхнетуломский» в 2018-2023 годы, сделана привязка по положению внутри аврорального овала и значениям геомагнитного поля в обсерватории Ловозеро.
2) Реализована нейросеть с использованием слоев LSTM (Long Shot-Term Memory) для прогнозирования рядов индексов геомагнитной активности Dst и ap (Kp). Использованы данные из базы OMNI за 2000-2023 с часовым разрешением. По предыстории значений параметров солнечного ветра (Bz ММП, скорость Vtot, плотность Np) и Dst за 80 часов прогнозируются следующие за ними 12 часовых значений Dst и ap. Программы работают на сайте проекта. Для оперативного прогноза данные по Bz ММП, Vtot и Np в виде картинок загружаются с сайта [https://lasp.colorado.edu/ space_weather/ dsttemerin/] и оцифровываются. Данные индекса Dst геомагнитной активности были взяты с сайта [http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/]. Текущие значение ap берутся с сайта [https://www-app3.gfz-potsdam.de/kp_index/Kp_ap_nowcast.txt] . Прогноз обновляется через 3 часа. По не зависящим от нас причинам с 12 ноября 2024 доступ к сайту закрыт, ищутся пути адаптации к другим источникам данных.
При анализе статистики фрактальных индексов, характеризующих локальные структуры полярных сияний, явной зависимости от глобальных авроральных индексов AL, AE не прослеживается, лучше использовать локальные (на близкой станции) изменения магнитного поля. К тому же нет источника оперативных данных о индексах AL и AE, поэтому сделан вывод, что их не имеет смысла использовать, как входные параметры модели прогноза аврорального овала.
3) Одновременные наблюдения спутника DMSP F16 и оптические наблюдения на арх. Шпицберген использованы для изучения полярных сияний и авроральных высыпаний в области дневного полярного каспа при северной ориентации ММП. Обнаружено, что высыпания полярного каспа связаны с областью вытекающих продольных токов, в то время как лучистая дуга сияний, зарегистрированная на приполюсной кромку каспа, располагается в области втекающего продольного тока. Спектры высыпающихся частиц, полученные спутником F16, дают основание предположить, что лучистая дуга сияний формируется продольной разностью потенциалов, возникающей вследствие резкого уменьшения потоков высыпающихся электронов к полюсу от каспа. Данные спутника F16 также показывают, что в системе координат, связанной с дугой сияния, существует значительная компонента скорости плазмы, направленная на север поперёк дуги сияния. Ускоряясь в продольном электростатическом поле, холодные электроны ионосферного происхождения формируют коллимированный электронный пучок, который быстро расплывается вдоль магнитного поля возбуждая волны в широком частотном диапазоне и формируя спектр с плато по энергии.
4) Показано, что, если в спокойных геомагнитных условиях положение границы изотропизации (ГИ) на высотах ионосферы проецируется в экваториальной плоскости на геоцентрические расстояния в ~7-8 Re, то перед началом фазы развития суббури ГИ проецируется на расстояние ~5-6 Re. Проведены оценки широтного профиля яркости аврорального свечения в эмиссии 557.7 нм, рассчитанные по наблюдениям средней энергии и потока энергии высыпающихся электронов спутником DMSP F7.
5) На спутнике Van-Allen Probe в районе экватора при пролете над областью авроральной дуги и во время диполизации магнитного поля на спутнике было зарегистрировано ускорение электронов в широком диапазоне энергий 4-80 кэВ и во всем диапазоне питч углов, включая углы внутри конуса потерь. Анализ ускоренных электронов на спутнике показал регулярное спадание их спектров с увеличением энергии, что отличается от многократно наблюдавшихся в дугах полярных сияний на малых высотах пучков электронов в диапазоне 2-10 кэВ. Таким образом, в областях дуг полярных сияний, кроме хорошо известного ускорения на высотах около 1-1.5Re, обеспечивающего существование пучков в спектрах дуги, происходило и ускорение электронов на энергиях 1-100 кэВ в экваториальной области, связанное с диполизацией магнитного поля.
6) Наземная регистрация аврорального хисса (шипения) указывает на существование в верхней ионосфере неоднородностей электронной концентрации с масштабами не более нескольких сотен метров, на которых происходит рассеяние волн в конус выхода. Неоднородности таких же масштабов отвечают и за возникновение сцинтилляций фазы GPS сигналов в высоких широтах. Мы полагаем, что наземную регистрацию хисса и GPS-сцинтилляций могли вызвать одни и те же ионосферные неоднородности, возникшие во время смещения к полюсу геомагнитной суббури. Причиной возникновения таких неоднородностей могло стать развитие токово-конвективной и (или) дрейфовой неустойчивости в ионосфере, обусловленных развитием продольных токов во время суббури.
7)
При помощи численного моделирования показано, что в условиях ночной ионосферы электронные высыпания с энергиями <100 кэВ не оказывают значимого эффекта на распространение СДВ сигналов в волноводе Земля – ионосфера. В условиях дневной ионосферы существование в окрестности Ловозеро неоднородности, вызванной высыпаниями электронов с энергиями 200 кэВ, также оказывает слабое влияние на распространение. Наблюдаемый в эксперименте эффект ночного снижения амплитуд сигнала СДВ передатчика может быть объяснен существованием неоднородности в ионосфере, вызванной потоком электронов с энергиями >200 кэВ и масштабами неоднородности около 200 км. Увеличение размеров возмущенной области ведет к более значительным изменениям в амплитуде поля на расстоянии от источника, соответствующем удаленности станции Баренцбург.