Юрий Мизун - Полярные сияния

В вечернем секторе ситуация иная. Здесь всплески рентгеновского излучения не сопровождаются смягчением их энергетического спектра (во время суббури). Они, видимо, не связаны с полярными сияниями или магнитными явлениями. Маловероятно, чтобы они были связаны и с движущимся на запад изгибом полярных сияний. Вечерние всплески рентгеновского излучения, по-видимому, контактируют с потоками энергичных электронов, которые вторгаются также в полуночный сектор, но дрейфуют вокруг Земли через полуденный меридиан.

Рентгеновское излучение в зоне полярных сияний в полуденном секторе, которое наблюдается регулярно, в большинстве случаев не связано с местной магнитной активностью. Поскольку в утреннем секторе энергичные электроны, вызывающие рентгеновское излучение, высыпаются вдоль зоны полярных сияний, а электроструя протекает севернее — в овале полярных сияний, то отмечается плохая корреляция этих двух явлений. Несмотря на это, всплески рентгеновского излучения в позднем утреннем секторе связаны с полярными суббурями и происходят одновременно с резкими отрицательными геомагнитными бухтами в полуночном секторе.

Рис. 50. Схема развития суббури в рентгеновском излучении: 1 — микровсплески; 2 — пульсации; 3 — микровсплески и импульсы

Для утренних всплесков рентгеновского излучения часто характерны квазииррегулярные пульсации. В некоторых случаях медленные пульсирующие всплески связаны с подобными пульсациями на риометрических и магнитных записях.

На рис. 50 приведена схематическая картина развития суббури по аэростатным наблюдениям рентгеновского излучения на высотах около 30 км. Во время самой ранней ее фазы рентгеновское излучение может регистрироваться вдоль узкой полосы, где наблюдается первое проявление суббури в полярных сияниях. Затем область вторжения энергичных электронов расширяется по всем направлениям. Расширение вдоль зоны сияний в утреннюю сторону продолжается до самого конца суббури.

Следует обратить внимание на то, что рентгеновское излучение отсутствует вдоль овала полярных сияний. Оно наблюдается вдоль вечерней части овала только вместе с движущимися к западу изгибами интенсивных полярных сияний.

С усилением авроральной и магнитной активности наблюдается радиоизлучение атмосферы на частотах в несколько килогерц. Оно появляется в виде всплесков, которые хорошо коррелируют с усилением свечения атмосферы в красной линии кислорода (6300 Å). Длительность этих всплесков около 3 ч. Иногда наблюдаются всплески в несколько раз более продолжительные. Было установлено, что ОНЧ-излучения связаны с полярными суббурями.

Здесь рассмотрим два вида такого излучения, а именно шипения и хоры. Шипение — это излучение, частотный спектр которого напоминает спектр теплового шума в ограниченной полосе частот. На слух это излучение воспринимается как шипение. Хор — это последовательность дискретных излучений, близко следующих друг за другом и часто накладывающихся одно на другое (по времени). Чаще всего наблюдаемая форма хора — множество повышающихся токов в диапазоне от 1 до 5 кГц со скоростью изменения частоты около 3 кГц/с.

Шипения появляются в основном в послеполуденные и вечерние часы примерно вдоль полярной границы овала полярных сияний. Во время ранней фазы суббури в ОНЧ-излучении, соответствующей взрывной фазе суббури в полярных сияниях, шипения наблюдаются по направлению как к полюсу, так и к экватору от овала, вдоль которого распространяется движущийся к западу изгиб. Это показано на рис. 51. Шипения отмечаются также в узкой области, располагающейся перед фронтом расширяющейся выпуклости в полярном сиянии. Хоры фиксируются в пределах выпуклости в полярных сияниях и вдоль овала полярных сияний в утреннем секторе.

Во время более поздней фазы суббури в ОНЧ-излучении, соответствующей фазе восстановления в ходе развития суббури в полярных сияниях, шипения могут наблюдаться вдоль пути движущегося к западу изгиба сияния. К этому времени изгиб успевает стать заметно слабее, и нижняя ионосфера уже не поглощает шипения. Область, в которой могут наблюдаться хоры, простирается вплоть до полуденного сектора и очень близка к области усиления поглощения и появления всплесков рентгеновского излучения.

Рис. 51. Развитие суббури в ОНЧ-излучении: I — шипение; II — хоры

Суббуря в полярном сиянии тесно связана также с микропульсациями геомагнитного поля типа Р i2. Это колебания с периодом 40—150 с, которые наблюдаются в средних широтах во время начальной фазы развития бухтообразных возмущений. Микропульсации геомагнитного поля являются сверхнизкочастотными электромагнитными волнами. Внезапное начало микропульсаций тесно связано с полярной суббурей, которая проявляется во всплесках рентгеновского излучения, в поглощении радиоволн и в отрицательных бухтах с резким началом. Микропульсации опережают усиление поглощения космического радиоизлучения примерно на 100 с (при быстром приближении активных форм полярных сияний к пункту наблюдения). В самом начале отрицательной бухты наблюдается короткий импульсный всплеск пульсаций поля, который длится около 15 мин. За ним следуют непрерывные микропульсации, связанные со всплесками рентгеновского излучения.

Во время положительных бухт регистрируются микропульсации особого типа, середина частотного спектра которых дрейфует в сторону больших частот. В это время в вечерние часы (где имеют место положительные бухты) вблизи горизонта через направление на полюс проходит движущийся на запад изгиб полярного сияния.

В утреннем секторе также наблюдается значительное усиление микропульсаций во время полярных сияний. Для всплесков рентгеновского излучения, как правило, характерно более резкое начало и быстрое затухание, чем микропульсации.

Рис. 52. Общая картина развития суббури в микропульсациях

В дневные часы (10—15 ч) микропульсации имеют квазисинусоидальный характер (как и модуляция всплесков рентгеновского излучения). Микропульсации рентгеновского излучения в полуденные часы ассоциируются с импульсными микропульсациями.

Во время взрывной фазы суббури в полярных сияниях к экватору от их овала отмечаются микропульсации типа КУП (колебания убывающего периода). Всплески Р i 2 наблюдаются вдоль узкой области дальше к полюсу от расширяющейся выпуклости полярного сияния (рис. 52). Пульсации Р i 2 наиболее четко фиксируются в средних широтах в позднем вечернем секторе.