Комплексное исследование воздействия источников возмущений солнечного происхождения на состояние околоземного космического пространства

Программа финансирования фундаментальных научных исследований ИРН BR20280979

Период выполнения: 2023-2025гг.

Руководитель программы: Жантаев Ж.Ш., доктор физико-математических наук.

Идеей Программы является комплексное исследование влияния источников возмущений космического происхождения на состояние околоземного космического пространства (ОКП) и процессы, возникающие при воздействии факторов космического пространства на верхнюю атмосферу, ионосферу, магнитосферу и литосферу Земли, а также объекты, находящиеся в околоземном космическом пространстве.

Фундаментальное исследование влияния источников возмущений космического происхождения на околоземное космическое пространство затрагивает изучение влияния основного источника возмущений околоземного космического пространства – солнечной активности. В программе будут рассмотрены последовательные этапы распространения солнечных возмущений через межпланетную среду до околоземного космического пространства и влияние этих возмущений на околоземное космическое пространство и находящиеся в нем объекты. Исследование основывается на развитии теории физических процессов, происходящих в околоземном космическом пространстве под воздействием возмущений, вызванных солнечной активностью, развитии современных физических моделей, описывающих околоземное космическое пространство, в том числе магнитосферу и ионосферу Земли. Развитие теорий и физических моделей будет опираться на результатах экспериментальных исследований околоземного космического пространства, солнечной активности, галактических и солнечных космических лучей, параметров ионосферы и других геофизических параметров, измеряемых на экспериментальных комплексах Института ионосферы, а также данных мировых сетей наземных измерений различных гелио-геофизических параметров и международных наземных и спутниковых экспериментов.

Цель: решение комплекса фундаментальных научных задач в области солнечно-земных связей и воздействия источников возмущений солнечного происхождения на околоземное космическое пространство.

Задачи программы.

Задача 1. Исследование плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей во время прихода межпланетных возмущений.

Целью задачи является изучение пространственно-временных изменений галактических космических лучей под влиянием динамических плазменных и электромагнитных процессов в межпланетном и околоземном пространстве с помощью мировой сети наземных детекторов – нейтронных мониторов. Космические лучи, регистрируемые наземными детекторами, приходят на границу магнитосферы Земли с различных направлений. Расчеты плотности и анизотропии галактических космических лучей проводятся методом глобальной съемки, который позволяет по данным наземных установок рассчитать характеристики космических лучей за пределами магнитосферы. Задача будет решаться на основе мониторинга космических лучей на нейтронном мониторе 18НМ-64.

Задача 2. Изучение солнечных радиовсплесков по данным радиоастрономических наблюдений на спектрометре e-Callisto и исследование механизмов их генерации.

Целью задачи является систематизация экспериментальной информации о спектральной динамике солнечных радиовсплесков в диапазоне частот 45 — 870 МГц и развитие гипотез механизмов генерации всплесков I,II,III и IV типов.

Задача 3. Исследование динамики и взаимосвязи геофизических полей под воздействием источников солнечного происхождения в системе Солнце-Земля.

Цель задачи – исследование влияния экстремальных источников космического происхождения на напряженность атмосферного электрического поля, радиационный нейтронный фон нижних слоев атмосферы и ионосферные параметры, определение взаимодействия геосферных оболочек. Для решения этой задачи будут исследованы эффекты в ионосфере земли методами доплеровского радиозондирования, будет развито теоретическое описание динамики разреженных газов и плазмы в рамках больцмановской кинетической теории.

Задача 4. Определение координат источников геомагнитных возмущений в околоземном космическом пространстве по данным международной сети геомагнитных обсерваторий.

Целью задачи является исследование локализации в магнитосфере Земли областей, в которых образуются периодические колебания, сгенерированные приходом межпланетных возмущений плотности и скорости солнечного ветра.

Задача 5. Исследование влияния факторов космического пространства на радиационную и геофизическую обстановку по траекториям космических аппаратов в околоземном космическом пространстве.

Целью задачи является прогнозирование радиационной и геофизической обстановки в околоземном космическом пространстве и оценка радиационного риска по траектории низкоорбитальных космических аппаратов различного назначения в условиях комплексного воздействия факторов космического пространства. Изучение динамики радиационной обстановки и геофизических условий по траектории космических аппаратов различного назначения необходимо для получения новых данных о влиянии воздействия факторов космического пространства на радиационную и геофизическую обстановку.

Задача 6. Триггерные эффекты в литосферно-астеносферной оболочке Земли в динамике неравномерного вращения Земли, лунно-солнечных приливных движений и активных коровых и глубинных очаговых зон.

Целью задачи является построение адекватной модели причинно-следственной связи комплексного механизма явления подготовки и реализация очагов землетрясений в литосферно-астеносферной субстанции, представляющей собой твердую оболочку Земли, в которой под воздействием ряда факторов, взаимосвязанных и, происходящих в любой очередности происходит накопление потенциальной энергии с возможной потерей несущей способности субстанции возникновения землетрясения.

Идеей Программы является комплексное исследование влияния источников возмущений космического происхождения на состояние околоземного космического пространства (ОКП) и процессы, возникающие при воздействии факторов космического пространства на верхнюю атмосферу, ионосферу, магнитосферу и литосферу Земли, а также объекты, находящиеся в околоземном космическом пространстве.

Фундаментальное исследование влияния источников возмущений космического происхождения на околоземное космическое пространство затрагивает изучение влияния основного источника возмущений околоземного космического пространства – солнечной активности. В программе будут рассмотрены последовательные этапы распространения солнечных возмущений через межпланетную среду до околоземного космического пространства и влияние этих возмущений на околоземное космическое пространство и находящиеся в нем объекты. Исследование основывается на развитии теории физических процессов, происходящих в околоземном космическом пространстве под воздействием возмущений, вызванных солнечной активностью, развитии современных физических моделей, описывающих околоземное космическое пространство, в том числе магнитосферу и ионосферу Земли. Развитие теорий и физических моделей будет опираться на результатах экспериментальных исследований околоземного космического пространства, солнечной активности, галактических и солнечных космических лучей, параметров ионосферы и других геофизических параметров, измеряемых на экспериментальных комплексах Института ионосферы, а также данных мировых сетей наземных измерений различных гелио-геофизических параметров и международных наземных и спутниковых экспериментов.

Цель: решение комплекса фундаментальных научных задач в области солнечно-земных связей и воздействия источников возмущений солнечного происхождения на околоземное космическое пространство.

Ожидаемые результаты:

Фундаментальные вопросы воздействия возмущений космического происхождения на состояние околоземного космического пространства:

– особенности распределения плотности и векторной анизотропии галактических космических лучей во время прихода межпланетных возмущений;

– новые данные о динамике солнечных радиовсплесков по данным радиоастрономических наблюдений на спектрометре e-Callisto;

– особенности проявлений экстремальных солнечных источников возмущений в ионосферных параметрах, динамике атмосферного электрического поля,   интенсивности нейтронов в разных энергетических диапазонах;

– консервативная схема описания динамики разреженных газов с использованием ренормализованного двухчастичного кинетического уравнения Больцмана;

– методика определения координат источников геомагнитных возмущений в околоземном космическом пространстве по данным международной сети геомагнитных обсерваторий;

–проверка гипотезы комплексного воздействия факторов космического пространства на радиационную и геофизическую обстановку в околоземном космическом пространстве;

– определение вклада гравитационного воздействия объектов Солнечной системы в триггерные эффекты в литосферно-астеносферной оболочке Земли.

            Полученные результаты на 2024 год:

Составлен список Форбуш-эффектов в космических лучах, связанных с корональными выбросами масс от исчезновения волокон. В него вошли 699 событий за 1995-2023 гг. Проведен совместный анализ базы данных спектрограмм солнечных радиовсплесков и данных параметров солнечных событий. Представлено обнаруженное распределение радиовсплесков по типам солнечных событий. Подготовлена информационная база данных о состоянии околоземного космического пространства во время воздействия экстремальных источников возмущений. На основании разработанной методики совместной обработки данных международной сети магнитных обсерваторий INTERMAGNET приведены к единой системе координат 82 обсерватории. Выполнена оценка геофизических условий по траектории низкоорбитальных КА различного назначения, включающая радиационные условия, вертикальную геомагнитную жесткость и потоки КЛ различных энергий. Полученные результаты позволяют понять, как солнечная активность влияет на сейсмическую активность, и найти полезные приложения для управления стихийными бедствиями и оценки опасности.

Идеей Программы является комплексное исследование влияния источников возмущений космического происхождения на состояние околоземного космического пространства (ОКП) и процессы, возникающие при воздействии факторов космического пространства на верхнюю атмосферу, ионосферу, магнитосферу и литосферу Земли, а также объекты, находящиеся в околоземном космическом пространстве.

Фундаментальное исследование влияния источников возмущений космического происхождения на околоземное космическое пространство затрагивает изучение влияния основного источника возмущений околоземного космического пространства – солнечной активности. В программе будут рассмотрены последовательные этапы распространения солнечных возмущений через межпланетную среду до околоземного космического пространства и влияние этих возмущений на околоземное космическое пространство и находящиеся в нем объекты. Исследование основывается на развитии теории физических процессов, происходящих в околоземном космическом пространстве под воздействием возмущений, вызванных солнечной активностью, развитии современных физических моделей, описывающих околоземное космическое пространство, в том числе магнитосферу и ионосферу Земли. Развитие теорий и физических моделей будет опираться на результатах экспериментальных исследований околоземного космического пространства, солнечной активности, галактических и солнечных космических лучей, параметров ионосферы и других геофизических параметров, измеряемых на экспериментальных комплексах Института ионосферы, а также данных мировых сетей наземных измерений различных гелио-геофизических параметров и международных наземных и спутниковых экспериментов.

Цель: решение комплекса фундаментальных научных задач в области солнечно-земных связей и воздействия источников возмущений солнечного происхождения на околоземное космическое пространство.

            По результатам работа опубликована статья:

Aizhan Altaibek, Marat Nurtas, Zhumabek Zhantayev, Beibit Zhumabayev and Ayazhan Kumarkhanova Classifying Seismic Events Linked to Solar Activity: A Retrospective LSTM Approach Using Proton Density // Atmosphere. – 2024. – Vol.15. – No. 11. https://doi.org/10.3390/atmos15111290 (Scopus, Процентиль – 69)