Лаборатория магнитосферных возмущений

Заведующий: д.ф.-м.н., Тясто Марта Ильинична

Адрес: 199034, Россия, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д.1

Телефон: (812) 323-78-45

В 1989 г. был создан сектор магнитосферных возмущений, преобразованный в 1996 г. в лабораторию  магнитосферных возмущений (ЛМВ) для исследования вариаций космических лучей (Кл) и других геофизических процессов и их связей с солнечной активностью и геомагнитным полем.

Основными задачами ЛМВ являются:

  • Исследования магнитосферных вариаций космических лучей, обусловленных изменениями геомагнитных порогов КЛ при разных уровнях возмущенности солнечного ветра и магнитосферы.
  • Исследование закономерностей пространственно-временного распределения магнитных полей Солнца и различных проявлений солнечной активности.
  • Исследование влияния  магнитных полей Солнца и солнечной активности на структуру гелиосферы и околоземного пространства.

Ведущиеся научные работы:

В ЛМВ проводятся исследования:

  • фотосферных магнитных полей Солнца, временных и пространственных изменений различных проявлений солнечной активности на базе данных синоптических карт обсерваторий Kitt Peak  и Wilcox;
  • влияния Солнца на структуру гелиосферы и околоземного пространства;
  • связи геомагнитных порогов космических лучей с уровнем возмущенности магнитосферы и солнечного ветра;
  • изменений геомагнитных порогов КЛ в магнитных полях разных моделей магнитного поля магнитосферы;
  • экстремальных проявлений солнечно-земных связей по историческим данным Российской сети магнитных обсерваторий и данным о полярных сияниях, наблюдавшихся на территории России в 19 в. (по данным периодических печатных изданий).

Выполненные научные работы:

  • Исследована долготная асимметрия фотосферных магнитных полей, солнечных пятен и вспышек и влияние долготной асимметрии солнечной активности на  параметры гелиосферы, включая 27-дневные вариации интенсивности галактических космических лучей.
  • Изучены временные изменения сильных и слабых магнитных полей Солнца и дисбаланса положительных и отрицательных магнитных потоков для северного и южного полушарий Солнца.
  • Исследованы вариации геомагнитных порогов космических лучей в магнитосферных магнитных полях простых моделей магнитосферы для спокойных и возмущенных уровней геомагнитной активности
  • Выполнены теоретических расчеты геомагнитных порогов вертикально и наклонно падающих частиц КЛ для интерпретации результатов широтных измерений интенсивности КЛ во время  Итальянской Антарктической экспедиции, позволившие получить уточненные  коэффициенты связи между первичными и вторичными  потоками
  • Исследованы теоретические и экспериментальные геомагнитные пороги в периоды нескольких сильных магнитных бурь и их связи с параметрами солнечного ветра.
  • ГКЛ.
  • Составлен каталог интенсивных магнитных бурь за период 1841-1870 гг. на основе анализа исторических данных Российской сети магнитных обсерваторий.

В ЛМВ проводились работы в рамках:

  • Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 16 «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы»,
  • грантов Инко-Коперникус и  ИНТАС № 00810
  • грантов инициативных проектов РФФИ 93-02-17151-а, 96-02-16998-а, 98-02-18115-а, 01-02-17195-а,  07-02-00920-а, 11-02-07017-д.

Сотрудничество ЛМВ с организациями:

  • Туринский Университетом (рук. проф. Антонио Понцетто) по теме Европейского проекта «Электромагнитная безопасность» № 265772 (EM SAFETY-7FP-SCPOGA-2011-265772, 18.01.2012-30.01. 2014);
  • Институт солнечно-земной физики СОРАН;
  • Москоский Государственный Университетом им. М.В. Ломоносова;
  • Университет Оулу, Финляндия;
  • Третий Римский Университет, Рим, Италия.

Некоторые научные результаты:

  • Обнаружены два противоположных типа долготных распределений фотосферного магнитного поля для двух периодов 11-летнего солнечного цикла:  подъема-максимума (а) и спада-минимума (б). Концентрация магнитных полей наблюдается на активных долготах, разнесенных на 180°, а именно, на кэррингтоновских долготах 180° для подъема-максимума и 0°/360° для спада-минимума (рис. 1).
Рис. 1. Смена активных долгот на разных фазах солнечного цикла: (а) подъем и максимум – активная долгота – 180°; (б) спад и минимум – активная долгота 0°/360°.
  • На основе синоптических карт обсерватории Китт Пик за 1976-2003 годы исследовались сильные фотосферные магнитные поля  (B>100 Гс) Солнца  в зоне пятнообразования (гелиошироты ±40°). Показано, что дисбаланс положительного и отрицательного магнитных потоков изменяется с 22-летним циклом Солнца. Знак дисбаланса сохраняется в течение 11-ти лет от одной инверсии общего магнитного поля Солнца (ОМПС) до другой и всегда совпадает со знаком полярного магнитного поля в северном полушарии (рис.2).
  • Установлена закономерность изменения северо-южной асимметрии магнитных потоков. Знак северо-южной асимметрии, также как и знак дисбаланса положительных и отрицательных потоков, зависит от четверти 22-летнего магнитного цикла Солнца.  Знак асимметрии определяется только фазой 11-летнего цикла (до или после инверсии); знак дисбаланса положительных и отрицательных потоков определяется двумя факторами: четностью солнечного цикла и фазой 11-летнего цикла.
Рис. 2. Дисбаланс магнитных потоков фотосферы в полосе широт ±40°. Синей штриховкой выделены периоды доминирования положительного магнитного потока, зеленой штриховкой – периоды доминирования отрицательного потока. На рис. отмечены периоды  инверсии ОМПС (кружки).

В Лаборатории работает 5 сотрудников, из них 1 доктор физико-математических наук, 3 кандидата физико-математических наук.

Сотрудники:

Тясто Марта Ильинична, д.ф.-м.н., зав. ЛМВ

Птицына Наталья Григорьевна, к.ф.-м.н., с.н.с.

Вернова Елена Сергеевна, к.ф.-м.н., с.н.с.

Данилова Ольга Александровна, к.ф.-м.н., с.н.с.

Храпов Борис Алексеевич, инженер

Некоторые публикации

  1. Vernova E.S., Tyasto M.I., Mursula K., Baranov D.G. A new pattern for the North-South asymmetry of sunspots // Solar Physics. 2002. V. 205. P.371-382.
  2. Vernova E.S., Tyasto M.I., Mursula K., Baranov D.G. Long-term longitudinal asymmetries in sunspot activity: difference between the ascending and descending phase of the solar cycle // Solar Physics. 2004. V. 221. P. 151-165.
  3. Vernova E.S., Tyasto M.I., Baranov D.G. Photospheric magnetic field of the Sun: two patterns of the longitudinal distribution // Solar Physics. 2007. V. 245. P. 177-190.
  4. Dorman L. I., G. Villoresi, N. Iucci, M. Parisi, M. I. Tyasto, O. A. Danilova, and N. G. Ptitsyna Cosmic ray survey to Antarctica and coupling functions for neutron component near solar minimum (1996-1997), 3. Geomagnetic effects and coupling functions // J. Geophys. Res., 105, No. A9, 21047–21056 (2000).
  5. M.I. Tyasto, O.A. Danilova, L.I. Dorman, V.M. Dvornikov, V.E., Sdobnov  On the possibility to check the magnetosphere model by CR: The strong geomagnetic storm in November 2003. Adv in Space Res. Vol. 42, N9, pp 1556-1563, 2008
  6. M,I.Tyasto, О.А. Danilova, V.Е.Sdobnov  Comparison of cosmic ray cutoff rigidities as calculated with two empirical magnetospheric models for the extreme event of November 2003//J. of Physics: Conf. Series 409 (2013) 012224 http://iopscience.iop/org/1742-6596/409/1/012224
  7. Vernova E.S., Tyasto M.I., Baranov D.G. Relation between the photospheric magnetic field and phases of a 22-year solar cycle // Geomagnetism and Aeronomy. 2013. V. 53, No. 7. P. 857–862.
  8. M.I. Tyasto, O.A. Danilova Cosmic ray cutoff rigidities in the Tsyganenko magnetospheric field model at middle latitudes. Radiation Measurements, 1996, V, 26 , N3  486-492