Математическое моделирование возмущений верхней атмосферы Земли

7. Положительные и отрицательные ионосферные возмущения в периоды геомагнитных бурь.

При статистическом анализе результатов экспериментов по радиозондированию атмосферы было обнаружено, что поведение ионосферы в зависимости от геомагнитной активности проявляется двояко: как уменьшение концентрации электронов по сравнению со среднемесячными значениями (отрицательные ионосферные возмущения) и увеличение электронной концентрации (положительные ионосферные возмущения). Возмущения, длящиеся в течение нескольких часов и более, были названы ионосферными бурями. Было установлено, что в высоких широтах преобладают отрицательные возмущения, а в низких положительные. В летнем полушарии зона отрицательных возмущений шире, чем в зимнем (простирается дальше к экватору), а интенсивность положительных возмущений в зимнем полушарии больше, чем в летнем.

Скорость образования заряженных частиц в F2-области ионосферы (то есть в области главного ионосферного максимума на высотном профиле электронной плотности, это высоты примерно 250-350 км) в процессе фотоионизации пропорциональна концентрации атомарного кислорода, а скорость их исчезновения - концентрации молекул азота. Таким образом, соотношение между концентрациями этих компонент термосферы фактически определяет соотношение между источниками и стоками (потерями) заряженных частиц: если, например, отношение [O]/[N₂] уменьшается, то и концентрация электронов уменьшается (отрицательное ионосферное возмущение), и наоборот - с ростом [O]/[N₂] концентрация электронов должна увеличиваться.

Разогрев термосферы в высоких широтах авроральными токами ведёт к подъёму нейтрального газа вверх и, следовательно, к обогащению F2-области ионосферы молекулярными компонентами, то есть к уменьшению [O]/[N₂] и электронной концентрации, а оседание газа в низких широтах к противоположному эффекту, что и принималось многими исследователями за физическое объяснение отрицательных и положительных ионосферных бурь. Модельные расчёты западных "модельеров" как будто бы подтверждали такую интерпретацию. Однако спутниковые измерения вариаций газового состава термосферы не согласуются с ней, ибо наблюдая понижение [O]/[N₂] в высокоширотных областях, они не обнаруживают увеличения [O]/[N₂] в низких широтах.

А что показывает наша модель?

Обратимся к конкретной геомагнитной ситуации.

далее>>

См. также Эффект Харста в геофизике: Геофизические методы исследования земной коры. Часть 2 : Геофизические методы исследования земной коры. Часть 2 : Введение