Originally published as

Originally published as:
Förster, M., Namgaladze, A. A., Doronina, E. N., Prokhorov, B. E. (2011): Vysokoširotnye
termosfernye vetry: sopostavlenie sputnikovych dannych i model'nych rasč,ëtov. Khimicheskaya fizika, 30, 5, 88-96
ВЫСОКОШИРОТНЫЕ ТЕРМОСФЕРНЫЕ ВЕТРЫ:
СОПОСТАВЛЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ И МОДЕЛЬНЫХ
РАСЧЁТОВ
М.Фёрстер1, А.А.Намгаладзе2, Е.Н.Доронина2 и Б.Е.Прохоров3
1
Центр им. Гельмгольца, Центр исследования Земли, Потсдам, Германия
2
Мурманский государственный технический университет, Мурманск,
Россия
3
Университет г. Потсдам, Институт прикладной математики,
Междисциплинарный центр динамики сложных систем, Потсдам,
Германия
Поступила в редакцию ХХ. ХХ. ХХХХ
Аннотация. В работе проведено сопоставление данных измерений
боковой скорости термосферного ветра на высоте 400 км, выполненных с
помощью акселерометра, установленного на борту спутника CHAMP, с
результатами
модельных
расчётов,
выполненных
с
помощью
теоретической модели верхней атмосферы UAM (Upper Atmosphere
Model). Результаты измерений, осреднённые за 2003 год, выявляют
двухвихревую структуру ветров в высоких широтах, отражающую
магнитосферно-ионосферную конвекцию ионов в F2-области ионосферы.
Аналогичная картина получена и в модельных расчётах со сходными
значениями
величин
скоростей.
Сопоставление
значений
боковой
скорости, полученных в индивидуальных измерениях 28 октября 2003
года, с соответствующими модельными значениями, выявило хорошее
согласие между ними в одних пролётах и расхождение в других. Учёт в
модели зависимости электрического поля конвекции от Ву компоненты
межпланетного магнитного поля в некоторых случаях улучшает согласие
между полученными в модельных расчётах и измеренными спутником
значениями боковой скорости термосферного ветра.
Abstract. We have compared the CHAMP satellite accelerometer measured
high-latitude thermospheric winds at the height 400 km with the global patterns
of the thermospheric winds calculated numerically using UAM (Upper
Atmosphere Model). The instantaneous model patterns of neutral wind at high
latitudes for October 28, 2003 are similar to the statistical CHAMP wind pattern
(the CHAMP data averaged for the whole 2003 year). The high-latitude
coupling
between
thermospheric
circulation
and
solar
wind
driven
magnetospheric plasma convection vortices is clearly seen in both satellite
observed data and theoretically modeled results. We tried to take into account
the By dependence of the electric potential by turning and shifting the UAM
calculated potential pattern. Such correction improves in some cases the
agreement between the UAM calculated and CHAMP measured crosswind
speed.
Введение
Термосферно-ионосферно-магнитосферное взаимодействие является
одним из ключевых направлений солнечно-земной физики. Ионосферномагнитосферная плазма на высотах выше 200 км полностью замагничена и
вовлечена
в крупномасштабное движение, именуемое магнитосферно-
ионосферной конвекцией, представляющее собой электромагнитный ЕхВ
дрейф плазмы под действием электрического поля, генерируемого при
обтекании магнитосферы солнечным ветром. Наиболее интенсивным это
движение является в высоких геомагнитных широтах (60 градусов и
выше), особенно в периоды повышенной солнечной и геомагнитной
активности, и имеет обычно вид (глядя сверху на приполюсные области
ионосферы) двух (по паре в каждом полушарии – северном и южном)
вихрей с фокусами на утренней и вечерней сторонах полярной шапки.
Через полюса плазма в обоих вихрях движется с дневной стороны на
ночную, а замыкаются вихри на субавроральных широтах по утренней и
вечерней сторонам. Форма вихрей зависит от взаимной ориентации
геомагнитного и межпланетного магнитных полей [1].
На
высотах
главного
ионосферного
максимума
электронной
концентрации (F2-слоя) дрейфующие ионы, сталкиваясь с нейтральными
атомами и молекулами, передают им свой импульс, увлекая нейтральный
газ по направлению дрейфа. Это увлечение накладывается на глобальную
термосферную
солнечного
циркуляцию,
нагрева
обусловленную
атмосферы
и
при
неравномерностью
достаточно
интенсивных
электрических полях может быть выделено на фоне циркуляции, связанной
с разогревом как солнечным ультрафиолетовым излучением, так и
Джоулевым разогревом (теплом от работы силы ион-нейтрального трения).
Теоретически возможность отражения магнитосферно-ионосферной
конвекции в глобальной термосферной циркуляции в виде упомянутых
вихрей предсказана уже давно [2-4], она показана в трёхмерных
ионосферно-термосферных
моделях
[5],
и
подтверждена
экспериментальными данными [6], немногочисленными до последнего
времени. Ясно, что глобальную двумерную картину термосферной
циркуляции
можно
получить
лишь
на
основе
огромного
числа
спутниковых пролётов с измерениями вектора скорости ветра. Ниже такая
картина, полученная по данным спутника CHAMP [7,8], сопоставляется с
результатами модельных расчётов, выполненных с помощью глобальной
теоретической модели верхней атмосферы UAM
(Upper Atmosphere
Model) [9-13].
Картина термосферной циркуляции в высоких широтах по
данным спутника CHAMP
К настоящему времени большое количество ветровых данных
получено с помощью спутника CHAMP (CHAMP - CHAllenging
Minisatellite Payload) немецкого миниспутника Потсдамского Центра
Геоисследований с околополярной орбитой высотой около 400 км .
Установленный на его борту акселерометр измеряет боковую (поперёк
орбиты спутника) скорость термосферного ветра. На рис. 1 показана
картина циркуляции в северном полушарии на геомагнитных широтах
выше 60 градусов по данным, усреднённым за 2003 год [8]. Утренний и
вечерний вихри, расположенные на геомагнитных широтах 65-75 градусов,
а также течение через полярную шапку с дневной стороны на ночную
отчётливо прослеживаются на этой картине. Характерные величины
скоростей составляют 100-400 м/с.
Глобальная теоретическая модель верхней атмосферы UAM
(Upper Atmosphere Model)
Для сопоставления с данными, показанными на рис.1, мы рассчитали
термосферную циркуляцию с помощью глобальной теоретической модели
верхней атмосферы UAM (Upper Atmosphere Model) [9-13] .
Модель
ИЗМИРАН,
была
ныне
разработана
Западное
в
Калининградской
Отделение
ИЗМИРАН
обсерватории
[9,10]
и
модифицирована в Полярном Геофизическом институте (г. Мурманск) и
Мурманском государственном техническом университете [11-13].
В модели мезосфера, термосфера, ионосфера, плазмосфера и
внутренняя магнитосфера Земли рассматриваются как единая система, в
ней учитывается несовпадение геомагнитных и географических осей
Земли. Модель является глобальной и охватывает диапазон высот от
мезосферы (~60-90 км, положение нижней границы может меняться) до
геоцентрического расстояния в 15 радиусов Земли (RE).
В модели методом конечных разностей совместно решаются
трехмерные нестационарные уравнения непрерывности, движения и
теплового баланса для нейтральных и заряженных частиц различных
сортов, а также уравнение для потенциала электрического поля. Путем
решения этих уравнений рассчитываются такие параметры околоземной
среды, как электронная концентрация, ионный состав, электронная
температура, ионная температура, компоненты вектора ионной скорости;
электрическое поле; плотность атмосферы, температура нейтрального газа,
нейтральный состав, компоненты вектора скорости нейтрального ветра.
При
решении
используются
различные
системы
координат
и
пространственные сетки с различными шагами интегрирования по
координатам.
Модель
суточные,
позволяет
сезонные,
(связанные
с
описать
высотные,
солнечно-циклические,
геомагнитными
бурями
и
широтные,
долготные,
магнитно-возмущенные
суббурями)
вариации
моделируемых параметров, а также их реакцию на искусственные и
сейсмогенные воздействия.
Модель состоит из 4-х основных блоков:
Блок нейтральной атмосферы и нижней ионосферы (условно
называемый «Шар»), в котором рассчитываются температура нейтральной
атмосферы, массовая плотность и состав нейтрального газа, ветры, а также
температуры
молекулярных
ионов
и
электронов,
концентрация
молекулярных ионов и их скорости на высотах от 60-80 (нижняя граница
является переменной, выбор ее высоты зависит от условий поставленной
задачи) до 520 км в геомагнитной сферической системе координат.
Блок области F2 ионосферы и внешней ионосферы (условно
называемый
«Трубка»),
в
котором
вычисляются
концентрации
замагниченных атомарных ионов O+ и H+, их скорости и температуры, а
также температура электронов на высотах от 175 км до геоцентрического
расстояния 15 RE в дипольной системе координат.
Блок электрического поля, в котором рассчитывается потенциал
электрического поля магнитосферного и термосферного (динамо поле)
источников при условии, что силовые линии геомагнитного поля
электрически эквипотенциальны на высотах выше 175 км.
Магнитосферный блок, в котором рассчитываются концентрация
ионов магнитосферного плазменного слоя, их скорость, давление и
продольные токи зоны 2.
Вместо указанных блоков, в модель могут подключаться в виде
отдельных модулей эмпирические модели или параметры, рассчитываемые
в этих блоках, могут задаваться в виде входных параметров.
В модели UAM уравнения решаются с помощью численного
интегрирования методом конечных разностей.
В блоке нейтральной атмосферы и нижней термосферы («шар»)
уравнения решаются в сферической геомагнитной системе координат, а в
блоке F2 области ионосферы и внешней ионосферы («трубка») – в
магнитной дипольной системе координат.
В каждом блоке расчет ведется в узлах своей системы координат.
Рассчитанные параметры нейтральной атмосферы интерполируются в узлы
разностной сетки магнитной дипольной системы координат, чтобы
рассчитывать параметры ионосферной F2-области и магнитосферы. В свою
очередь,
необходимые
параметры
ионного
и
электронного
газов
передаются в блок нейтральной атмосферы из блока ионосферной F2области и внешней ионосферы, который использует электрическое поле из
блока расчета электрического поля. Обмен информацией между блоками
осуществляется
на
каждом
временном
шаге
численного
решения
уравнений модели.
Термосферная циркуляция рассчитывается в блоке нейтральной
атмосферы с учётом силы ион-нейтрального трения, пропорциональной
разности ионных и нейтральных скоростей. Решаются следующие
уравнения для нейтральных частиц:
∂ nn / ∂t + ∇[ nn(V +Vdn) ] = Qn - Ln ,
∂ρ / ∂t + ∇(ρV ) = 0 ,
(2)
(1)
ρ = Σn nn mn ,
(3)
ρ [ ∂V / ∂t + (V,∇)V + 2Ω ×V ]hor = - (∇p)hor - Σn Σi μni νni nn (V -Vi )hor + η (∇2V )hor ,
ρg = - ∂p / ∂r ,
p = Σn nn kT ,
(4)
(5)
(6)
ρ cv [ ∂T / ∂t + (V,∇)T ] + p ∇V = ∇(λn∇T ) + PnQUV +
+ PnQJ + PnQC - PnL .
(7)
В этих уравнениях приняты следующие обозначения:
nn – концентрация n-ой нейтральной компоненты;
V + Vdn = Vn – вектор макроскопической скорости n-ой компоненты
среды в системе отсчета, неподвижной относительно вращающейся Земли;
V – вектор среднемассовой скорости нейтральных частиц (скорости
ветра),
Vdn - вектор скорости диффузии (турбулентной и молекулярной),
имеющий только вертикальную компоненту,
Vi – вектор скорости ионов i-го сорта,
индекс hor означает горизонтальную составляющую векторов,
Qn и Ln – скорости образования и потерь n-ой нейтральной
компоненты с учетом диссоциации молекулярного кислорода и реакций
рекомбинации атомов и молекул кислорода;
ρ, p – средняя массовая плотность и давление нейтрального газа;
Σn Σi μni νni nn (V -Vi )hor − сила нейтрал−ионного трения;
Ω - вектор угловой скорости Земли;
μni – нейтрал-ионная приведенная масса, равная mnmi/(mn+mi);
mn – масса n-ой нейтральной компоненты;
mi – масса i-ой ионной компоненты;
νin – частота ион-нейтральных столкновений;
η – коэффициент вязкости;
g – сумма гравитационного и центробежного ускорений;
r – геоцентрическое расстояние;
k – постоянная Больцмана;
T – температура нейтрального газа;
cV – удельная теплоемкость нейтрального газа при постоянном
объеме;
λ – коэффициент молекулярной теплопроводности;
PnQUV , PnQJ , PnQC - члены уравнения, описывающие скорость нагрева
нейтрального
газа
за
счет
ультрафиолетового
(UV)
и
крайнего
ультрафиолетового (EUV) солнечного излучения, Джоулева нагрева,
нагрева высыпающимися из магнитосферы энергичными частицами и
тепла химических реакций;
- PnL
- скорость тепловых потерь нейтрального газа вследствие
излучения.
Уравнение
получаемое
из
(5)
есть
условие
вертикальной
гидростатического
проекции
уравнения
равновесия,
движения
в
пренебрежении всеми другими вертикальными силами помимо силы
тяжести и вертикального градиента давления. Оно используется для
определения плотности ρ нейтрального газа. В этом случае для
нахождения концентраций O2 и O решаются два уравнения диффузионного
типа (1), а N2 находится из общей плотности и найденных концентраций O2
и O. Возможен также другой способ нахождения плотности нейтрального
газа. В этом случае для нахождения концентраций O2 и O решается
уравнение (1), концентрация N2 находится по барометрической формуле, а
плотность нейтрального газа ρ находят как сумму плотностей основных
компонент (O2, O и N2).
Поскольку общее количество нейтральных частиц в результате
фотохимических процессов не изменяется, то, суммируя по n уравнения
(1),
получаем
уравнение
(2).
Оно
используется
для
нахождения
вертикальной компоненты Vr термосферной циркуляции, которая не
входит в вертикальное уравнение движения (5), но необходима для
решения уравнений (1).
Выражения для скоростей молекулярной и турбулентной диффузии,
скоростей образования и потерь частиц и тепла нейтральных газов, других
коэффициентов и членов уравнений (1)-(7) можно найти в [14] (как и для
последующих уравнений других блоков).
Граничные условия на нижней границе задаются из эмпирических
моделей нейтральной атмосферы типа [15], а на верхней границе
предполагаются нулевые диффузионные скорости и нулевые вертикальные
градиенты температуры и скорости ветра.
Электрическое поле, необходимое для расчётов скорости ионов,
находится как Е = - ∇ϕ, где ϕ – потенциал электрического поля,
определяемый из решения уравнения для потенциала
∇[ σ̂ (∇ϕ - V×B ) - jm ] = 0 .
Здесь σ̂
(8)
- тензор ионосферной проводимости, jm - плотность
магнитосферных
продольных
токов,
которые
подбираются
для
обеспечения заданной по эмпирической зависимости от магнитной
активности разности потенциалов через полярные шапки [16].
Результаты модельных расчётов
Мы провели модельные расчёты для конкретного умеренно
возмущённого
дня
предшествовавшего
28
октября
знаменитой
2003
года,
сверхмощной
непосредственно
магнитной
буре
и
представляющего, на наш взгляд, средние условия 2003 года. Результаты
расчётов векторной картины термосферной циркуляции на высоте 400 км
показаны на рис.2 для 4-х моментов мирового времени (06, 12, 18 и 24 UT).
Различия между картинами циркуляции в различные моменты
мирового времени связаны как со спокойным (фоновым) UT- эффектом,
обусловленным несовпадением географической и геомагнитной осей
Земли, так и с зависимостью электрического поля от мирового времени,
введённой
в
модель
через
зависимость
разности
электрических
потенциалов поперёк полярной шапки от магнитной активности [16].
На рис.3 показаны горизонтальные распределения электрического
потенциала в высоких широтах северного полушария, рассчитанные по
модели UAM для тех же моментов мирового времени, что и на рис.2.
Отметим, что в силу замагниченности ионосферной плазмы изолинии
электрического потенциала на рис.3 близки (а при вертикальном
геомагнитном поле совпадают) к траекториям электромагнитного дрейфа
(магнитосферно-ионосферной конвекции).
Из рис.3 хорошо видны усиления разности потенциалов поперёк
полярной шапки в 18 и 24 UT, приводящие к увеличениям дрейфовой
ионной
скорости
и
соответствующим
увеличениям
скорости
горизонтального термосферного ветра на рис.2.
Сопоставление рис.2 с рис.1 указывает на качественное сходство
модельных расчётов термосферной циркуляции со среднестатистической
картиной, полученной по данным наблюдений, и совпадение характерных
значений скоростей.
Для
модельных
оценки
степени
расчётов
сопоставление
количественного
согласия
результатов
с
данными
спутника
CHAMP
мы
значений
боковой
скорости
термосферного
провели
ветра,
полученных в индивидуальных измерениях 28 октября 2003 года, с
соответствующими
модельными
значениями.
Такое
сопоставление
выявило хорошее согласие между ними в одних пролётах (см., например,
рис.4) и расхождение в других, связанное, по-видимому, с не учётом в
модели зависимости электрического поля конвекции от Ву компоненты
межпланетного магнитного поля, поведение которой в течение 28 октября
2003 года показано на рис.5.
Как
видно
из
этого
рисунка,
значения
Ву
ММП
были
преимущественно отрицательными в первую половину суток 28 октября
2003 года и положительными во вторую. Мы попытались учесть влияние
Ву путём поворота модельной картины потенциала поля конвекции,
такого, чтобы модельная картина приблизилась к наблюдаемой по данным
спутника CLUSTER [1] для соответствующей ориентации ММП, и провели
модельные
расчёты
термосферной
термосферно-ионосферных
циркуляции
параметров)
с
(и
таким
всех
прочих
повёрнутым
распределением потенциала.
На рис.6 представлены вариации боковой скорости термосферного
ветра, рассчитанные без учёта и с учётом зависимости потенциала от Ву
ММП, вместе с соответствующими распределениями потенциала. Учёт
зависимости потенциала от Ву ММП несомненно улучшил согласие между
рассчитанными
и
наблюдавшимися
значениями
боковой
скорости
термосферного ветра.
Обсуждение результатов и выводы
Представленные выше результаты измерений боковой скорости
горизонтальных
термосферных
ветров
с
помощью
акселерометра,
установленного на борту спутника CHAMP, и модельные расчёты
горизонтальной термосферной циркуляции, выполненные с помощью
глобальной теоретической модели верхней атмосферы UAM, выявили
хорошее качественное согласие между ними, прежде всего, в части
отражения в картине термосферной циркуляции двух вихревой структуры
магнитосферной конвекции. Количественное согласие зависит от степени
адекватности рассчитываемых в модели распределений электрического
потенциала и может быть достаточно высоким. Таким образом, данные
спутника CHAMP о термосферной циркуляции в комбинации с расчётами
по модели UAM позволяют оценивать не только динамику верхней
нейтральной
атмосферы,
магнитосферной
плазмы,
но
и
электродинамику
реконструировать
картину
ионосферноионосферно-
магнитосферной конвекции и соответствующую ей картину потенциала
электрического поля.
Acknowledgements: This work was partly supported by Deutsche
Forschungsgemeinschaft (DFG). We thank the ACE SWEPAM and MAG
instrument teams and the ACE Science Center for providing the ACE data.
Литература
1. Förster M., Paschmann G., Haaland S.E., Quinn J.M., Torbert R.B.,
Vaith H., and Kletzing C.A. High-latitude plasma convection from Cluster EDI:
variances and solar wind correlations. // Ann. Geophys. 2007. V. 25. P. 1691–
1707.
2. Heaps M.G., Megill L.R. Circulation in the high-latitude thermosphere
due to electric field and Joule heating. // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. P. 18291831.
3. Mayr H.G., Harris I., Spencer N.W. Some properties of upper
atmospheric dynamics. // Rev.Geophys. Space Phys. 1978. V. 16. P. 539-565.
4. Trinks H., Mayr H.G., Philbrick C.R. Momentum source signatures in
thermospheric neutral composition. // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 16411643.
5. Roble R.G., Dickinson R.E., Ridley E.C. Global circulation and
temperature structure of thermosphere with high-latitude plama convection. // J.
Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 1599-1614.
6. McCormac F.G., Killeen T.L., Thayer J.P., Hernandez G., Tschan C.R.,
Ponthieu J.-J., Spencer N.W. Circulation of the polar thermosphere during
geomagnetically quiet and active times as observed by Dynamics Explorer 2. //
J. Geophys. Res. 1987. V. 92. P. 10133-10139.
7. Reigber, C., Lühr H., Schwintzer P. CHAMP mission status // Adv.
Space Res., 2002. V. 30. P. 129-134.
8. Förster M., Rentz S., Köhler W., Liu H. and Haaland S. E. IMF
dependence of high-latitude thermospheric wind pattern derived from CHAMP
cross-track measurements // Ann. Geophys. 2008. V. 26. P. 1581–1595.
9. Namgaladze A.A., Korenkov Yu.N., Klimenko V.V., Karpov I.V.,
Bessarab F.S., Surotkin V.A., Glushchenko T.A., Naumova N.M. Global model
of the thermosphere-ionosphere-protonosphere system // Pure and Applied
Geophysics. 1988. V.127. №.2/3. P.219-254.
10. Namgaladze A.A., Korenkov Yu.N., Klimenko V.V., Karpov I.V.,
Surotkin V.A., Naumova N.M.
Numerical modelling of the thermosphere-
ionosphere-protonosphere system // J. Atmos. Terr. Phys. 1991. V. 53. P. 11131124.
11. Намгаладзе А.А., Мартыненко О.В., Намгаладзе А.Н. Глобальная
модель верхней атмосферы с переменным шагом интегрирования по
широте // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36. №. 2. С. 89-95.
12. Namgaladze A.A., Martynenko O.V., Volkov M.A., Namgaladze A.N.,
Yurik R.Yu. High-latitude version of the global numerical model of the Earth's
upper atmosphere // Proceedings of the MSTU. 1998.V.1. No. 2. P.23-84.
13. http://uam/mstu.edu.ru
14. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы // М.:
«Наука». 1988. 526 c.
15. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRLMSISE-00
empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues
// Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107. No. A12. P. 1468.
doi:10.1029/2002JA009430.
16. Weimer, D. R. Models of high latitude electric potentials derived with
a least error fit of spherical harmonic coefficients // J. Geophys. Res. 1995. V.
100. P. 19 595–19 607.
17. Weimer, D. R., Ober, D. M., Maynard, N. C., et al. Predicting
interplanetary magnetic field (IMF) propagation delay times using the minimum
variance
technique
//
J.
Geophys.
Res.
2003.
V.
108.
P.
1026,
doi:10.1029/2002JA009405,
18. Haaland, S. E., Paschmann, G., and Sonnerup, B. U. O. Comment on
“A new interpretation of Weimer et al.’s solar wind propagation delay
technique” by Bargatze et al. // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. A06102,
doi:10.1029/2005JA011376.
Рис.1. Векторная картина горизонтальной термосферной циркуляции в
полярных геомагнитных координатах на широтах выше 60 градусов
северного полушария по данным спутника CHAMP, усреднённым за 2003
год [8]. Максимальная скорость ветра – 400 м/с.
Рис.2. Результаты модельных расчётов векторной картины термосферной
циркуляции в полярных геомагнитных координатах на широтах выше 60
градусов северного полушария на высоте 400 км для 4-х моментов
мирового времени (06, 12, 18 и 24 UT) 28 октября 2003 года, выполненных
с
помощью
теоретической
модели
Максимальная скорость ветра – 600 м/с.
верхней
атмосферы
UAM.
Рис.3. Рассчитанные по модели UAM широтно-долготные распределения
потенциала электрического поля в полярных геомагнитных координатах на
широтах выше 60 градусов северного полушария для различных моментов
мирового времени 28 октября 2003 года.
Рис.4. Боковая скорость термосферного ветра по данным спутника CHAMP
вдоль траектории его полёта (кривая без кружков) и по результатам
модельных расчётов с помощью модели UAM (кривая с кружками).
Рис.5. Вариации Ву (вверху) и Bz (внизу) компонент межпланетного
магнитного поля 28 октября 2003 года по данным ACE (Advanced
Composition Explorer) [17,18].
Рис.6. Боковая скорость термосферного ветра по данным спутника CHAMP
вдоль траектории его полёта (кривая без кружков) и по результатам
модельных расчётов с помощью модели UAM (кривая с кружками) на
высоте 400 км для двух распределений потенциала электрического поля,
рассчитанных для момента 07:00:00 UT с учётом (справа) и без учёта
(слева) Ву-компоненты межпланетного магнитного поля.
Подписи к рисункам
Рис.1. Векторная картина горизонтальной термосферной циркуляции в
полярных геомагнитных координатах на широтах выше 60 градусов
северного полушария по данным спутника CHAMP, усреднённым за 2003
год [8]. Максимальная скорость ветра – 400 м/с.
Рис.2. Результаты модельных расчётов векторной картины термосферной
циркуляции в полярных геомагнитных координатах на широтах выше 60
градусов северного полушария на высоте 400 км для 4-х моментов
мирового времени (06, 12, 18 и 24 UT) 28 октября 2003 года, выполненных
с
помощью
теоретической
модели
верхней
атмосферы
UAM.
Максимальная скорость ветра – 600 м/с.
Рис.3. Рассчитанные по модели UAM широтно-долготные распределения
потенциала электрического поля в полярных геомагнитных координатах на
широтах выше 60 градусов северного полушария для различных моментов
мирового времени 28 октября 2003 года.
Рис.4. Боковая скорость термосферного ветра по данным спутника CHAMP
вдоль траектории его полёта (кривая без кружков) и по результатам
модельных расчётов с помощью модели UAM (кривая с кружками).
Рис.5 Вариации Ву (вверху) и Bz (внизу) компонент межпланетного
магнитного поля 28 октября 2003 года по данным ACE (Advanced
Composition Explorer) [17,18].
Рис.6. Боковая скорость термосферного ветра по данным спутника CHAMP
вдоль траектории его полёта (кривая без кружков) и по результатам
модельных расчётов с помощью модели UAM (кривая с кружками) на
высоте 400 км для двух распределений потенциала электрического поля,
рассчитанных для момента 07:00:00 UT с учётом (справа) и без учёта
(слева) Ву-компоненты межпланетного магнитного поля.