UTICAJ SOLARNOG FLERA NA PROMENE U JONOSFERI
REGISTROVANE NA JONOSFERSKOJ OPSERVATORIJI GROCKA

Elra Hasanagić, Maja Mitić

Geomagnetski zavod, Grocka - Beograd

1. UVOD

U ovom radu nam je cilj da ispitamo uticaj solarnih flerova na rezultate merenja vertikalnog sondiranja jonosfere, jer i svi procesi koji izazivaju poremećaje u interplanetarnom i geomagnetskom polju remete standardne jonosferske uslove. Bitno je naglasiti da tokom bura se formira svojevrsni strujni prsten koji remeti strukturu magnetosferskih regiona, pri čemu se poremećaj prenosi i na niže slojeve kao što je jonosfera. To može dovesti do stvaranja povišenog električnog potencijala u provodnicima svih vrsta operativnih sistema. Iako većina operatvinih sistema može da odoli efektima određenih nivoa geomagnetskih bura, jake bure i dalje mogu da načine značajne štete kosmičkim i terestričnim instalacijama kao što su sateliti, komunikacione i električne mreže. Bure slabijeg inteziteta mogu dovesti do poremećaja u jonosferi tako da propagacije HF radio-talasa može biti otežana. Primer jednog takvog događaja, registrovanog na opservatoriji Grocka biće opisan i analiziran.

2. SOLARNI FLEROVI

Procesi na Suncu imaju veliki uticaj na različite aspekte naših života. Za radio signale, a posebno za jonosfersku radio-propagaciju, uslovi na Suncu su od posebnog značaja. Propagacija radio-signala može u određenim uslovima biti sprovedena, dok u pojedinim slučajevima može biti u potpunosti blokirana i stoga je poznavanje poremećaja na Suncu od velikog značaja.

Jedna od najspektakularnijih pojava u sunčevom zračenju i sunčevom magnetskom polju su solarne bure. Preko cenatara aktivnosti na Suncu u relativno kratkom periodu (2 x 103 s), transformiše se velika količina energije (1025 – 1026 J). Solarne bure izazivaju različite dinamičke procese u atmosferi Sunca. Jedan od fenomena izazvanih solarnom burom jesu sunčeve hromosferske erupcije – solarni flerovi. Prema savremenim saznanjima, sunčevom erupcijom se naziva kratkotrajni proces eksplozivnog, ili pseudoeksplozivnog karaktera, koji obuhvata manju oblast atmosfere Sunca. Procesi se ispoljavaju u naglom pojavljivanju emisionih linija vodonika, kalcijuma, helijuma i drugih elemenata u optičkom opsegu talasa [1].

Kao posledicu solarnih flerova imamo i pojavu geomagnetskih i jonosferskih poremećaja - bura, koje su obično izazvane upadom (nailaskom) sunčeve plazme velike brzine. To su promene geomagnetskog polja, bez određene periode i različitih amplituda.

3. PODACI I ANALIZE

U toku 9. septembra 2005. zabeležen je jak solarni fler koji je bio praćen emisijom visokoenergetskih protona čak i iznad 10 i 50 MeV. Taj proces je doveo i do stvaranja geomagnetskih bura intenziteta 4 i 5 na većini opservatroija u svetu.

Treba naglasiti da su za potrebe analize vrednosti parametara zabeleženih tokom ovog procesa, korišćeni podaci koji su dobijeni satelitskim merenjima - ACE („Advanced Composition Explorer“) EPAM instrument [2] i podaci sa opservatorije Geomagnetskog zavoda u Grockoj.


Sl.1 Prostorni fluks

Na sledećoj slici možemo videti prikaz protonskog fluksa za periode pre, u toku i posle solarnog flera.

Kao što slika 1 pokazuje, u noći između 8. i 9. septembra dolazi do postepenog porasta protonskog fluksa, da bi između 14 i 15 časova u toku 9. septembra došlo do naglog porasta vrednosti. Tokom 10. septembra dolazi do blagog pada, da bi pred kraj dana ponovo bio zabeležen izvestan porast, koji nagoveštava moguć nov fler ili erupciju sličnog karaktera

Sl.2 Jonski fluks

Na sledećoj slici možemo videti prikaz emisije jona, koja direktno prati registrovane promene i u protonskom fluksu. Ovo je od posebnog značaja za promene u jonosferi.

Paralelno, u periodu pomenutog poremećaja, zapis promena geomagnetskog polja na opservatoriji Grocka je izgledao ovako:

Sl.3. Vrednosti X komponente geomagnetskog polja (nT+22000) i vrednosti tročasovnog  indeksa geomagnetske aktivnosti K za 09.09.2005.

Slika 3 predstavlja zapis i promenu X (horizontalne) komponente u toku solarnog flera 9. septembra 2005. Glavna faza bure je zabeležena u delu gde je došlo do pada vrednosti i preko 80 nT pri čemu je tročasovni indeks geomagnetske aktivnosti K imao vrednost 5 ( na skali od 1-9). Pad intenziteta u glavnoj fazi izazvan je pregrupisavanjem linija sila međuplanetranog polja i fluktuacijama dimenzija magnetosfere. Ovi dinamički procesi su praćeni upadanjem novih čestica u magnetosferu, ili ubrzavanjem postojeće pla- zme sunčevog vetra. Na taj način se obrazuje prstenasta struja na rastojanju 3-5 prečnika Zemlje. Ona teče u zapadnom smeru oko Zemlje, stvara sopstveno magnetsko polje suprotnog znaka od geomagnetskog, zbog čega imamo pad vrednosti horizontalne komponente.

Sl.4. Srednje časovne vrednosti X komponente geomagnetskog poljaza period 08.09.-10.09.2005

Primećene promene se mogu videti i u časovnim vrednostima za dane pre, u toku i posle poremećaja (slika 4 ), da bi u periodu između 14 i 17 časova 9. septembra došlo do naglašenog pada u vrednostima geomagnetskog polja koji se kreće u intervalu i do 70 nT. Narednog dana je i dalje zastupljeno polje pojačane aktivnosti, ali manjeg intenziteta.

Sl.5. Medijane i trenutne vrednosti kritične frekvencije za period 08.09.-10.09.2005

Ukoliko bismo posmatrali i promene u jonosferi (slika 5 ) možemo videti da su se one odrazile i na vrednosti kritične frekvencije foF2.

Vrednosti kritične frekvencije foF2 na dane 08.,09.i 10. septembar prate generalni trend koji je zastupljen i u medijanim vrednostima. U toku popodnevnih časova, medijane vrednosti foF2 se kreću između 5 i 6 MHz, dok su 9. septembra između 15 i 20 časova trenutne vrednosti foF2 povišene i kretale su se i do skoro 7 MHz

4. ZAKLJUČAK

Registrovani solarni fler, praćen emisijom visokoenergetskih protona kao i jona , prouzrokovao je pro-mene geomagnetskog polja koje su na Geomagnetskoj opservatoriji Grocka registrovane kao pad srednječasovne vrednosti horizontalne komponenete geomagnetskog polja za oko 70 nT . Vrednost tročasovnog indeksa geomagnetske aktivnosti bila je 5 (na skali od 1-9). Ovi poremećaji geomagnetskog polja izazvali su i poremećaje u jonosferi što se može uočiti praćenjem vrednosti kritične frekvencije foF2: popodnevne vrednosti kritične frekvencije 09.septembra 2005.odstupaju od medijanih vrednosti i za više od 1,5MHz.

LITERATURA

[1] Mihajlović Spomenko, „Morfologija varijacija geomagnetskog polja registrovanih na geomagnetskoj opservatoriji Grocka u periodu 1958-1990. godine“, Geomagnetski zavod , Beograd, 1996.
[2] link: http://cdaweb.gsfc.nasa.gov./cdaweb/ISTP_public/ COO RDINATED DATA ANALYSIS WEB