О возможностях и проблемах наблюдений магнитных полей солнца для прогноза космической погоды
Автор: Демидов М.Л.
Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika
Статья в выпуске: 1 т.3, 2017 года.
Бесплатный доступ
Важной составной частью актуальной в последние десятилетия проблемы космической погоды является прогноз параметров околоземного космического пространства, состояния ионосферы и геомагнитной активности на основе наблюдений различных явлений на Солнце. Особо значимы измерения магнитных полей, поскольку именно они определяют пространственную структуру внешних слоев солнечной атмосферы и в значительной степени параметры солнечного ветра. Ввиду отсутствия в настоящее время возможностей наблюдений магнитных полей непосредственно в короне практически единственным источником разнообразных моделей количественного расчета параметров гелиосферы являются измеряемые в фотосферных линиях ежедневные магнитограммы и получаемые на их основе синоптические карты. При этом оказывается, что результаты прогноза, в частности, скорости солнечного ветра на орбите Земли и положения гелиосферного токового слоя сильно зависят не только от выбранной модели расчетов, но и от исходного материала, поскольку магнитограммы различных инструментов (а зачастую и наблюдения в разных линиях на одном и том же телескопе) хотя и похожи морфологически, но могут значительно различаться при подробном количественном анализе. Детальному рассмотрению именно этого аспекта проблемы космической погоды посвящена значительная часть настоящей работы.
Солнце, солнечные магнитные поля, наблюдения, солнечный ветер, межпланетная среда, моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/142103628
IDR: 142103628 | DOI: 10.12737/23279
Список литературы О возможностях и проблемах наблюдений магнитных полей солнца для прогноза космической погоды
- Коваленко В.А. Солнечный ветер. М.: Наука, 1983. 272 с.
- Ломов В.М. Сто великих научных достижений России. М.: Вече, 2013. 431 с.
- Пещеров В.С., Григорьев В.М., Свидский П.М. и др. Солнечный телескоп оперативных прогнозов//Автометрия. 2013. Т. 49, № 6. С. 62-69.
- Понявин Д.И., Пудовкин М.И. Прогноз геомагнитной активности по наблюдениям магнитных полей Солнца//Геомагнетизм и аэрономия. 1988. Т. 28. С. 695-698.
- Пудовкин М.И., Козелов В.П., Лазутин Л.Л. и др. Физические основы прогнозирования магнитосферных возмущений. Л.: Наука, 1977. 312 с.
- Altschuller M.D., Newkirk J.Jr. Magnetic fields and the structure of the corona. I. Methods of calculating coronal fields//Solar Phys. 1969. V. 9. P. 131-149. DOI: 10.1007/BF00145734.
- Arge C.N., Pizzo V.J. Improvement in the prediction of solar wind conditions using near-real time solar magnetic field updates//J. Geophys. Res. 2000. V. 105, N A5. P. 10.465-10.479.
- Arge C.N., Henney C.J., Koller J., et al. Air Force Data Assimilative Photospheric Flux Transport (ADAPT) Model//12th International Solar Wind Conference. AIP Conference Proc. 2010. V. 1216. P. 343-346 DOI: 10.1063/1.3395870
- Balasubramaniam K.S., Pevtsov A. Ground-based synoptic instrumentation for solar observations//Proc. SPIE. 2011. V. 8148. P. 814809-1-814809-18 DOI: 10.1117/12.892824
- Bertello L., Pevtsov A.A., Petrie G.J.D., Keys D. Uncertainties in solar synoptic magnetic flux maps//Solar Phys. 2014. V. 289. P. 2419-2431 DOI: 10.1007/s11207-014-0480-3
- Cade W.B.III, Chan-Park C. The origin of «Space Weather»//Space Weather. 2015. V. 13. P. 99-103 DOI: 10.1002/20145SW001141
- Carrington R.C. Description of a singular appearance seen in the Sun on September 1, 1859//MNRAS. 1859. V. 20. P. 13-15.
- Cid C., Palacios J., Saiz E., Guerrero A., Cerrato Y. On extreme geomagnetic storms//J. Space Weather Space Climate. 2014. V. 4. A28. 10 p.
- Cliver E.W., Kamide Y., Ling A.G. Mountains Versus Valleys: Semiannual variation of geomagnetic activity//J. Geophys. Res. 2000. V. 105, N A2. P. 2413-2424. DOI: 10.1029/1999JA900439.
- Demidov M.L. Aspects of the zero level problem of solar magnetographs//Solar Phys. 1996. V. 164, N P. 381-388 DOI: 10.1007/BF00146649
- Demidov M.L., Balthasar H. Spectropolarimetric observations of solar magnetic fields and the SOHO/MDI calibration issue//Solar Phys. 2009. V. 260, N 2. P. 261-270.
- Demidov M.L., Balthasar H. On multi-line spectro-polarimetric diagnostics of the quiet Sun's magnetic fields. Statistics, inversion results, and effects on SOHO/MDI magnetogram calibration//Solar Phys. 2012. V. 276, N 1-2. P. 43-59.
- Demidov M.L., Golubeva E.M., Balthasar H., et al. Comparison of solar magnetic fields measured at different observatories: Peculiar strength ratio distribution across the disk//Solar Phys. 2008. V. 250, N 2. P. 279-301.
- Demidov M.L., Veretsky R.M., Kiselev A.V. On the peculiarities of manifestation of kG magnetic elements in observations of the Sun with low spatial resolution//Proc. IAU Symp. 2015. V. 305. P. 86-91 DOI: 10.10117/S1743921315004561
- Demidov M.L., Wang, X.F., Hou J.F., Wang D.G., Kiselev A.V., Kuzanyan K.M. On the cross-calibration of the Huairou Solar Observation full disk longitudinal magnetograms with data sets from STOP/SSO and SDO/HMI//Proc. SPW-8. (In print).
- Demidov M.L., Zhigalov V.V., Peshcherov V.S., Grigoryev V.M. An investigation of the Sun-as-a-star magnetic field through spectropolarimetric measurements//Solar Phys. 2002. V. 209, N 2. P. 217-232. DOI: 10.1023/A:1021292424679.
- Feng X., Jiang C., Xiang C., et al. A Data-driven model for the global coronal evolution//Astrophys. J. 2012. V. 758, N 1. id. 62. 13 p DOI: 10.1088/0004-637X/758/1/62
- Feng X., Yang L., Xiang C., et al. Validation of the 3D AMR SIP-CESE Solar Wind Model for four Carrington rotations//Solar Phys. 2012. V. 279, N 1. P. 207-229. DOI: 10.1007/s 11207-012-9969-9.
- Hayashi K., Hoeksema J.T., Liu Y., et al. The Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) vector magnetic field pipeline: Magnetohydrodynamics simulation module for the global solar corona//Solar Phys. 2015. V. 290. P. 1507-1529.
- Hayashi K., Yang S., Deng Y. Comparison of potential field solutions for Carrington rotation 2144//J. Geophys. Res. Space Phys. 2016. V. 121. P. 1046-1062. DOI: 10.1002/2015JAO21757.
- Hoeksema J.T. Structure and evolution of the large-scale solar and heliospheric magnetic fields: PhD Thesis. Stanford Univ., CA. Publication Date: 09/1984.
- Kraft S., Puschmann K.G., Luntama J.P. Remote sensing optical instrumentation for enhanced space weather monitоring from the L1 and L5 Lagrange points//Intern. Conference on Space Optics (ICSO 2016). 18-21 October 2016. 8 p.
- Levine R.H., Altshuller M.D., Harvey J.M. Solar sources of the interplanetary magnetic field and solar corona//J. Geophys. Res. 1977. V. 82. P. 1061-1065.
- Mays M.K., Taktakishvili A., Pulkkinnen A., et al. Ensemble modelling of CMEs using the WSA-ENLIL+Cone Model//Solar Phys. 2015. V. 290. P. 1715-1814 DOI: 10.1007/s11207-015-0692-1
- McGregor S.L., Hughes W.J., Arge C.N., et al. The distribution of solar wind speeds during solar minimum: Calibration for numerical solar wind modeling constraints on the source of the slow solar wind//J. Geophys. Res. V. 116. A03101 DOI: 10.1029/2010JA015881
- Mikić Z., Linker J.A., Schnack D.D., et al. Magnetohydrodynamic modeling of the global solar corona//Phys. Plasmas. 1999. V. 6, N 5. P. 2217-2224 DOI: 10.1063/1.873474
- Newell P.T., Sotirelis T., Liou K., Meng C.-I., Rich F.J. A nearly universal solar wind -magnetosphere coupling function inferred from 10 magnetospheric state variables//J. Geophys. Res. 2007. V. 112, A01206 DOI: 10.1029/2006JA012015
- Newell P.T., Liou K., Gjerloev J.W., et al. Substorm probabilities are best predicted from solar wind speed//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2016. V. 146. P. 28-37.
- Obridko V.N., Kharshiladze A.F., Shelting D.V. Calculating solar wind parameters from solar magnetic field data//Solar Drivers of Interplanetary and Terrestrial Disturbances. 1996. P. 366-374. (ASP Conf. Ser. V. 95).
- Odstrčil D., Pizzo V.J. Three-dimensional propagation of coronal mass ejections (CMEs) in a structured solar wind flow. 1. CME launched within the streamer belt//J. Geophys. Res. 1999. V. 104, N A1. P. 483-492.
- Odstrčil D., Pizzo V.J. Three-dimensional propagation of coronal mass ejections (CMEs) in a structured solar wind flow. 2. CME launched adjacent the streamer belt//J. Geo-phys. Res. 1999. V. 104, N A1. P. 493-503.
- Odstrčil D., Linker J.A., Lionello R., et al. Merging of coronal and heliospheric numerical two-dimensional MHD models//J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A12. P. SSH-14-1-SSH-14-11 DOI: 10.1029/2002JA009334
- Odstrčil D. Modelling 3-D solar wind structure//Adv. Space Res. 2003. V. 32. P. 487-306 DOI: 10.1016/S0273-1177(03)00332-6
- Odstrčil D., Riley P., Zhao X.P. Numerical simulation of the 12 May interplanetary CME event//J. Geophys. Res. 2004. V. 109. A02116. 8 p DOI: 10.1029/2003JA010135
- Owens M.J., Spence H.E., McGregor S., et al. Metrics for solar wind prediction models: Comparison of empirical, hybrid, and physics-based schemes with 8 years of L1 observations//Space Weather. 2008. V. 6. S08001. DOI: 10.1029/2007SW000380.
- Petrie G., Ettinger S. Polar field reversals and active region decay//Space Sci. Rev. 2015 DOI: 10.1007/s11214-015-0189-0
- Pevtsov A.A. The need for synoptic solar observations from the ground//Coimbra Solar Physics Meeting: Ground-based Solar Observations in the Space Instrumentation Era. 2016. P. 71-85. (ASP Conf. Ser. V. 504).
- Pevtsov A.A., Bertello L., MacNeice P. Effect of uncertainties in solar synoptic magnetic flux maps in modelling of solar wind//Adv. Space Res. 2015. V. 56. P. 2719-2726.
- Pevtsov A., Bertello L., MacNeice P., Petrie G. What if we had a magnetograph at Lagrangian L5?//Space Weather. 2016. V. 14. P. 1-6 DOI: 10.1002/2016SW001471
- Pietarila A., Bertello L., Harvey J.W., Pevtsov A.A. Comparison of ground-based and space-based longitudinal magnetograms//Solar Phys. 2013. V. 282. P. 91-106. DOI: 10.1007/s11207-012-0138-y.
- Riley P., Linker J.A., Mikić Z., et al. Using an MHD simulation to interpret the global context of a coronal mass ejection observed by two spacecraft//J. Geophys. Res. Space Phys. 2003. V. 108, N A7. P. SSH 2-1. DOI: 10.1029/2002JA009760.
- Riley P., Ben-Nun M., Linker J.A., et al. Multi-observatory inter-comparison of line-of-sight synoptic solar magnetograms//Solar Phys. 2013. V. 289. P. 769-792 DOI: 10.1007/s11207-013-0353-1
- Rudenko G.V. Extrapolation of solar magnetic field within the potential-field approximation from full-disk magnetograms//Solar Phys. 2001. V. 198. P. 5-30.
- Russell C.T., McPherron R.L. Semiannual variation of geo-magnetic activity//J. Geophys. Res. 1973. V. 78, N 1. P. 92-108 DOI: 10.1029/JA078i001p00092
- Schatten K.H., Wilcox J.M., Ness N.E. A model of interplanetary and coronal magnetic field//Solar. Phys. 1969. V. 6. P. 442-455 DOI: 10.1007/BF00146478
- Solanki S.K., Steiner O., Buente M., et al. On the reliability of Stokes diagnostics of magnetic elements away from solar disk center//Astron. Astrophys. 1998. V. 333. P. 721-731.
- Svalgaard L. How good (or bad) are the inner boundary conditions for heliospheric solar wind modelling//Presentation at 2006 SHINE Workshop.
- Svalgaard L., Duvall T.L.Jr., Scherrer P.H. The strength of the Sun's polar field//Solar Phys. 1978. V. 58. P. 225-239 DOI: 10.1007/BF00157268
- Tlatov A.G., Pashenko M.P., Ponyavin D.I., et al. Forecast of solar wind parameters according to STOP magnetograph observations//Geomagnetism and Aeronomy. 2016. V. 56, N 8. P. 1095-1103 DOI: 10.1134?S0016793216080223
- Ulrich R.K. Analysis of magnetic fluxtubes on the solar surface from observations at Mt. Wilson of λ 5250 and 5233//Seventh Cambridge Workshop: Cool Stars, Stellar Systems, and the Sun. 1992. P. 265-267. (ASP Conf. Ser. V. 26).
- Ulrich R.K., Bertello L., Boyden J.E., Webster L. Interpretation of solar magnetic field strength observations//Solar Phys. 2009. V. 255, N 1. P. 53-78.
- Wang Y.-M., Sheeley N.R.Jr. On potential field models of the solar corona//Astrophys. J. 1992. V. 392. P. 310-319.
- Wang Y.-M., Sheeley N.R. Solar implications of Ulysses interplanetary field measurements//Astrophys. J. Lett. 1995. V. 447. P. L143-L146 DOI: 10.1086/309578
- Weinzierl M., Mackay D., Yeeatles A., Pevtsov A.A. The possible impact of L5 magnetograms on non-potential solar coronal magnetic fields simulations//Astrophys. J. 2016. V. 828. A102. 12 p DOI: 10.3847/0004-637X/828/2/102
- Zhao X., Hoeksema J.T. Prediction of the interplanetary magnetic field strength//J. Geophys. Res. 1995. V. 100, N A1. P. 19-33 DOI: 10.1029/94JA02266
Статья научная
