«Жизнь Земли» — междисциплинарный научно-практический журнал
Перейти в оглавление выпуска:
Выпуск T. 46 № 4
Go to the issue table of contents:
Выпуск T. 46 № 4

Данные статьи

Description

DOI

10.29003/m4329.0514-7468.2020_46_4/391-405.

Авторы:

Authors:

Пилипенко В.А., Смирнов С.Э., Франк-Каменецкий А.В.

Ключевые слова:

Keywords:

атмосферное электричество, магнитные бури, ионосфера, атмосфера.

Скачать pdf статьи:

Download the article:

Ссылка для цитирования:

For citation:

Пилипенко В.А., Смирнов С.Э., Франк-Каменецкий А.В. Возмущения атмосферного электрического поля во время магнитной бури 5 апреля 2010 г. // Жизнь Земли. Т. 46, № 4. С. 391–405. DOI: 10.29003/m4329.0514-7468.2020_46_4/391-405.

Возмущения атмосферного электрического поля во время магнитной бури 5 апреля 2010 г.

Проблема возмущения атмосферного электрического поля при вариациях геомагнитного поля до сих пор не имеет однозначного решения. В статье проанализированы доступные данные магнитометров и станций атмосферного электричества во время суперсуббури 5 апреля 2010 г., развившейся на фоне умеренной магнитной бури (/Dst/ ~ 80 нТл). Сопоставление данных флюксметров и магнитометров показало неожиданно сильные вариации вертикального электрического поля Ez с размахом до нескольких сотен В/м («электрический шторм») во время интенсивных магнитных возмущений. Хотя возмущение Еz, наблюдавшееся по всему миру, примерно совпало с магнитной бурей, когерентность между геомагнитными и электрическими вариациями и электрических вариаций между собой была низкая. Данное событие не укладывается в современные представления о возмущениях атмосферного электрического поля ионосферными токами.

Список литературы

  • Анисимов С.В., Шихова Н.М., Клеймёнова Н.Г. Отклик магнитосферной бури в атмосферном электрическом поле средних широт // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 2. С. 172–183.
  • Бандилет О.И., Землянкин Г.И., Канониди Х.Д., Чернышева С.П. Шефтель В.М. Магнитная активность и вертикальная компонента геоэлектрического поля в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18, № 6. С. 1123–1125.
  • Грунская Л.В. Исследование электрического поля приземного слоя атмосферы на основе метода корреляционного приёма. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. 132 с. ISBN 978-5-9984-0036-0.
  • Денисенко В.В., Бычков В.В., Помозов Е.В. Расчёт атмосферных электрических полей, проникающих из ионосферы // Солнечно-земная физика. 2008. Т. 1, № 2. С. 281–283.
  • Дэспирак И.В., Клеймёнова Н.Г., Громова Л.И., Любчич А.А., Гинева В., Сецко П.В. Пространственные особенности суперсуббури на главной фазе бури 5 апреля 2010 года // Известия РАН. Сер. физическая. 2022. T. 86, № 3. C. 322–328. DOI: 10.31857/S0367676522030085.
  • Клеймёнова Н.Г., Никифорова Н.Н., Козырева О.В., Михновский С. Долгопериодические геомагнитные пульсации и флуктуации напряжённости атмосферного электрического поля на широтах полярной шапки // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 35, № 4. С. 469–477.
  • Кузнецов В.В., Чернева Н.В., Дружин Г.И. О влиянии циклонов на атмосферное электрическое поле Камчатки // Доклады РАН. 2007. Т. 412, № 4. C. 547–551.
  • Руленко О.П., Дружин Г.И., Вершинин Е.Ф. Измерения атмосферного электрического поля и естественного электромагнитного излучения перед камчатским землетрясением 13 ноября 1993 г. (М-7,0) // Доклады РАН. 1996. Т. 348, № 6. С. 814–816.
  • Смирнов С.Э. Реакция электрического состояния приземной атмосферы на геомагнитную бурю 5 апреля 2010 // Доклады РАН. 2014. Т. 456. С. 342–346.
  • Смирнов С.Е., Михайлова Г.А., Капустина О.В. Вариации квазистатического электрического поля в околоземной атмосфере во время геомагнитных бурь в ноябре 2004 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53. С. 502–514. DOI: 10.1134/S0016793213040130.
  • Смирнов С.Е., Михайлова Г.А., Капустина О.В. Вариации электрических и метеоро­логических параметров в околоземной атмосфере на Камчатке во время солнечных событий в октябре 2003 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. С. 240–247. DOI: 10.1134/S0016793214020182
  • Соловьёв С.П., Рыбнов Ю.С., Харламов В.А., Крашенинников А.В. Акустико-гравитационные волны и сопровождающие их возмущения электрического поля атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57, № 3. С. 363–375.
  • Чернева Н.В., Фирстов П.П. Формирование локального электрического поля атмосферы на Камчатке под влиянием природных процессов. Владивосток: Дальнаука, 2018. 127 с.
  • Шефтель В.М., Бандилет О.М., Чернышев А.К. Влияние планетарных магнитных бурь на электрическое поле атмосферы вблизи земной поверхности // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, № 1. С. 186–188.
  • Шефтель В.М., Чернышев А.К. Реакция атмосферного электричества на изолированную вспышку и серию вспышек // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, № 1. С. 111–117.
  • Belova E., Kirkwood S., Tammet H. The effect of magnetic substorms on near ground atmospheric current // Ann. Geophys. V. 18. С. 1623–1629. DOI: 10.1007/s00585-001-1623-z, 2011.
  • Burns G.B., Frank-Kamenetsky A.V., Troshichev O.A., Bering III E.A., Papitashvili V.O. The geoelectric field – a link between the troposphere and the ionosphere // Ann. Glac. 1998. V. 27. Р. 651–654.
  • Frank-Kamenetsky A.V., Burns G.B., Troshichev O.A., Papitashvili V.O., Bering-III E.A., French W.J.R. The geoelectric field at Vostok, Antarctica: it’s relation to the Interplanetary Magnetic Field and the polar cap potential // J. Atmos. Solar Terr. Phys. 1999. V. 61. Р. 1347–1356.
  • Frank-Kamenetsky A.V., Troshichev O.A., Burns G.B., Papitashvili V.O. Variations of the atmospheric electric field in the near-pole region related to the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. 179–190.
  • Harrison R.G., Aplin K.L., Rycroft M.J. Atmospheric electricity coupling between earthquake regions and the ionosphere // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2010. V. 72. P. 376–381 (https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.12.004).
  • Hobara Y., Watanabe M., Miyajima R., Kikuchi H., Tsuda T., Hayakawa M. On the spatio-temporal dependence of anomalies in the atmospheric electric field just around the time of earthquakes // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 1619 (https://doi.org/10.3390/atmos13101619).
  • Hunting E.R., Matthews J., de Arróyabe Hernáez P.F., S.J. England, K. Kourtidis, K. Koh, K. Nicoll, R.G. Harrison, K. Manser, C. Price, S. Dragovic, M. Cifra, A. Odzimek, D. Robert. Challenges in coupling atmospheric electricity with biological systems // Int. J. Biometeorology. 2021. V. 65. P. 45–58 (https://doi.org/10.1007/s00484-020-01960-7).
  • Kikuchi T. Transmission line model for the near-instantaneous transmission of the ionospheric electric field and currents to the equator // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 1131–1156. DOI: 10.1002/2013JA019515.
  • Lu G., Hagan M.E., Häusler K., Doornbos E., Bruinsma S., Anderson B.J., Korth H. Global ionospheric and thermospheric response to the 5 April 2010 geomagnetic storm: An integrated data-model investigation // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 10358–10375. DOI: 10.1002/2014JA020555.
  • Michnowski S., Odzimek A., Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Kubicki M., Klos Z., Israelsson S., Nikiforova N.N. Review of relationships between solar wind and ground-level atmospheric electricity – case studies at Hornsund, Spitsbergen, and Swider, Poland // Survey in Geophysics. 2021. V. 42 (D23). DOI: 10.1007/s10712-021-09639-3.
  • Mostl C., Temmer M., Rollett T., Farrugia C.J., Liu Y., Veronig A.M., Leitner M., Galvin A.B., Biernat H.K. STEREO and Wind observations of a fast ICME flank triggering a prolonged geomagnetic storm on 5–7 April 2010 // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L24103. DOI: 10.1029/2010GL045175.
  • Park C.G. Downward mapping of high-latitude ionospheric electric fields to the ground // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 168–174. DOI:10.1029/JA081i001p00168.
  • Pilipenko V.А., Fedorov E.N., Martines-Bedenko V.А., Bering E.A. Electric mode excitation in the atmosphere by magnetospheric impulses and ULF waves // Frontiers in Earth Science. 2021. V. 8. P. 687. DOI: 10.3389/feart.2020.619227.
  • Pulinets S., Davidenko D. Ionospheric precursors of earthquakes and Global Electric Circuit // J. Adv. Space Res. 2014 (http://dx.doi.org/10.1016/j.asr.2013.12.035).
  • Smirnov S.E. Reaction of electric and meteorological states of the near-ground atmosphere during a geomagnetic storm on 5 April 2010 // Earth, Planets and Space. 2014. V. 66. P. 154.
  • Svensmark H., Friis-Christensen E. Variation of cosmic ray flux and global cloud coverage – a missing link in solar-climate relationships // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. V. 59, Is. 11. 1997. P. 1225–1232 (https://doi.org/10.1016/S1364-6826(97)00001-1).
  • Victor N.J., Manu S., Frank-Kamenetsky A.V., Panneerselvam C., Anil Kumar C.P., Elango P. Network of observations on the atmospheric electrical parameters during geomagnetic storm on 5 April 2010 // J. Geophys. Res. 2016. V. 121. DOI: 10.1002/2015JA022080.

References

  • Анисимов С.В., Шихова Н.М., Клеймёнова Н.Г. Отклик магнитосферной бури в атмосферном электрическом поле средних широт // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 2. С. 172–183.
  • Бандилет О.И., Землянкин Г.И., Канониди Х.Д., Чернышева С.П. Шефтель В.М. Магнитная активность и вертикальная компонента геоэлектрического поля в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18, № 6. С. 1123–1125.
  • Грунская Л.В. Исследование электрического поля приземного слоя атмосферы на основе метода корреляционного приёма. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. 132 с. ISBN 978-5-9984-0036-0.
  • Денисенко В.В., Бычков В.В., Помозов Е.В. Расчёт атмосферных электрических полей, проникающих из ионосферы // Солнечно-земная физика. 2008. Т. 1, № 2. С. 281–283.
  • Дэспирак И.В., Клеймёнова Н.Г., Громова Л.И., Любчич А.А., Гинева В., Сецко П.В. Пространственные особенности суперсуббури на главной фазе бури 5 апреля 2010 года // Известия РАН. Сер. физическая. 2022. T. 86, № 3. C. 322–328. DOI: 10.31857/S0367676522030085.
  • Клеймёнова Н.Г., Никифорова Н.Н., Козырева О.В., Михновский С. Долгопериодические геомагнитные пульсации и флуктуации напряжённости атмосферного электрического поля на широтах полярной шапки // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 35, № 4. С. 469–477.
  • Кузнецов В.В., Чернева Н.В., Дружин Г.И. О влиянии циклонов на атмосферное электрическое поле Камчатки // Доклады РАН. 2007. Т. 412, № 4. C. 547–551.
  • Руленко О.П., Дружин Г.И., Вершинин Е.Ф. Измерения атмосферного электрического поля и естественного электромагнитного излучения перед камчатским землетрясением 13 ноября 1993 г. (М-7,0) // Доклады РАН. 1996. Т. 348, № 6. С. 814–816.
  • Смирнов С.Э. Реакция электрического состояния приземной атмосферы на геомагнитную бурю 5 апреля 2010 // Доклады РАН. 2014. Т. 456. С. 342–346.
  • Смирнов С.Е., Михайлова Г.А., Капустина О.В. Вариации квазистатического электрического поля в околоземной атмосфере во время геомагнитных бурь в ноябре 2004 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53. С. 502–514. DOI: 10.1134/S0016793213040130.
  • Смирнов С.Е., Михайлова Г.А., Капустина О.В. Вариации электрических и метеоро­логических параметров в околоземной атмосфере на Камчатке во время солнечных событий в октябре 2003 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. С. 240–247. DOI: 10.1134/S0016793214020182
  • Соловьёв С.П., Рыбнов Ю.С., Харламов В.А., Крашенинников А.В. Акустико-гравитационные волны и сопровождающие их возмущения электрического поля атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57, № 3. С. 363–375.
  • Чернева Н.В., Фирстов П.П. Формирование локального электрического поля атмосферы на Камчатке под влиянием природных процессов. Владивосток: Дальнаука, 2018. 127 с.
  • Шефтель В.М., Бандилет О.М., Чернышев А.К. Влияние планетарных магнитных бурь на электрическое поле атмосферы вблизи земной поверхности // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, № 1. С. 186–188.
  • Шефтель В.М., Чернышев А.К. Реакция атмосферного электричества на изолированную вспышку и серию вспышек // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, № 1. С. 111–117.
  • Belova E., Kirkwood S., Tammet H. The effect of magnetic substorms on near ground atmospheric current // Ann. Geophys. V. 18. С. 1623–1629. DOI: 10.1007/s00585-001-1623-z, 2011.
  • Burns G.B., Frank-Kamenetsky A.V., Troshichev O.A., Bering III E.A., Papitashvili V.O. The geoelectric field – a link between the troposphere and the ionosphere // Ann. Glac. 1998. V. 27. Р. 651–654.
  • Frank-Kamenetsky A.V., Burns G.B., Troshichev O.A., Papitashvili V.O., Bering-III E.A., French W.J.R. The geoelectric field at Vostok, Antarctica: it’s relation to the Interplanetary Magnetic Field and the polar cap potential // J. Atmos. Solar Terr. Phys. 1999. V. 61. Р. 1347–1356.
  • Frank-Kamenetsky A.V., Troshichev O.A., Burns G.B., Papitashvili V.O. Variations of the atmospheric electric field in the near-pole region related to the interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. 179–190.
  • Harrison R.G., Aplin K.L., Rycroft M.J. Atmospheric electricity coupling between earthquake regions and the ionosphere // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2010. V. 72. P. 376–381 (https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.12.004).
  • Hobara Y., Watanabe M., Miyajima R., Kikuchi H., Tsuda T., Hayakawa M. On the spatio-temporal dependence of anomalies in the atmospheric electric field just around the time of earthquakes // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 1619 (https://doi.org/10.3390/atmos13101619).
  • Hunting E.R., Matthews J., de Arróyabe Hernáez P.F., S.J. England, K. Kourtidis, K. Koh, K. Nicoll, R.G. Harrison, K. Manser, C. Price, S. Dragovic, M. Cifra, A. Odzimek, D. Robert. Challenges in coupling atmospheric electricity with biological systems // Int. J. Biometeorology. 2021. V. 65. P. 45–58 (https://doi.org/10.1007/s00484-020-01960-7).
  • Kikuchi T. Transmission line model for the near-instantaneous transmission of the ionospheric electric field and currents to the equator // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 1131–1156. DOI: 10.1002/2013JA019515.
  • Lu G., Hagan M.E., Häusler K., Doornbos E., Bruinsma S., Anderson B.J., Korth H. Global ionospheric and thermospheric response to the 5 April 2010 geomagnetic storm: An integrated data-model investigation // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 10358–10375. DOI: 10.1002/2014JA020555.
  • Michnowski S., Odzimek A., Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Kubicki M., Klos Z., Israelsson S., Nikiforova N.N. Review of relationships between solar wind and ground-level atmospheric electricity – case studies at Hornsund, Spitsbergen, and Swider, Poland // Survey in Geophysics. 2021. V. 42 (D23). DOI: 10.1007/s10712-021-09639-3.
  • Mostl C., Temmer M., Rollett T., Farrugia C.J., Liu Y., Veronig A.M., Leitner M., Galvin A.B., Biernat H.K. STEREO and Wind observations of a fast ICME flank triggering a prolonged geomagnetic storm on 5–7 April 2010 // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L24103. DOI: 10.1029/2010GL045175.
  • Park C.G. Downward mapping of high-latitude ionospheric electric fields to the ground // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 168–174. DOI:10.1029/JA081i001p00168.
  • Pilipenko V.А., Fedorov E.N., Martines-Bedenko V.А., Bering E.A. Electric mode excitation in the atmosphere by magnetospheric impulses and ULF waves // Frontiers in Earth Science. 2021. V. 8. P. 687. DOI: 10.3389/feart.2020.619227.
  • Pulinets S., Davidenko D. Ionospheric precursors of earthquakes and Global Electric Circuit // J. Adv. Space Res. 2014 (http://dx.doi.org/10.1016/j.asr.2013.12.035).
  • Smirnov S.E. Reaction of electric and meteorological states of the near-ground atmosphere during a geomagnetic storm on 5 April 2010 // Earth, Planets and Space. 2014. V. 66. P. 154.
  • Svensmark H., Friis-Christensen E. Variation of cosmic ray flux and global cloud coverage – a missing link in solar-climate relationships // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. V. 59, Is. 11. 1997. P. 1225–1232 (https://doi.org/10.1016/S1364-6826(97)00001-1).
  • Victor N.J., Manu S., Frank-Kamenetsky A.V., Panneerselvam C., Anil Kumar C.P., Elango P. Network of observations on the atmospheric electrical parameters during geomagnetic storm on 5 April 2010 // J. Geophys. Res. 2016. V. 121. DOI: 10.1002/2015JA022080.