Вестник КРАУНЦ.Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. №1. C. 174-188. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

УДК 53.03

Научная статья

Проявления глобальных возмущений геомагнитного поля в динамике гроз

Н. С. Хаердинов¹, Д. Д. Джаппуев¹, К. Х. Канониди², А.У. Куджаев¹, А. С. Лидванский¹, В. Б. Петков¹, М.Н. Хаердинов¹

¹Институт ядерных исследований РАН, 117312, Москва, проспект 60-летия Октября, 7а
²Институт Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН, 108840, Россия, г. Троицк, Калужское шоссе, д. 4

E-mail: KhaerdinovNS@yandex.ru

Используя метод диагностики электрического состояния грозовой атмосферы по вариациям вторичных частиц космических лучей, регистрируемых установкой «Ковёр» БНО ИЯИ РАН, обнаружено явление взаимного влияния магнитосферной бури и грозовой активности. Установлено, что во время магнитосферных суббурь малой мощности, на предварительной стадии и в начале фазы развития, возможно проникновение магнитосферно — ионосферных возмущений на средние широты (∼40° с.ш.) над грозовыми очагами. Этот эффект проявляется в виде диффузного свечения типа «полярное сияние» яркостью ∼3 ·10-4 кд·м-² и локальных возмущений электрического поля с характерной разностью потенциалов в тропосфере ±100 МВ. Зарегистрировано локальное магнитное возмущение (∼1 нТл), соответствующее возникновению локального вертикального тока в атмосфере, максимум которого совпал с началом взрывной фазы зарождения суббури.

Ключевые слова: космические лучи, убегающие электроны, магнитосферно-ионосферные суббури, сейсмическая активность, предвестники землетрясений.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-174-188

Поступила в редакцию: 22.10.2020

В окончательном варианте: 05.02.2021

Для цитирования. Хаердинов Н. С., Джаппуев Д. Д., Канониди К. Д., Куджаев А.У., Лидванский А. С., Петков В. Б., Хаердинов М. Н. Проявления глобальных возмущений геомагнитного поля в динамике гроз // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 34. № 1. C. 174-188. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-174-188

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Хаердинов Н. С. и др., 2021

MSC 86A10

Research Article

Manifestations of global disturbances of the geomagnetic field in dynamics of thunderstorms

N. S. Khaerdinov¹, D. D. Dzhappuev¹, K. Kh. Kanonidi², A. U. Kudjaev¹, A. S. Lidvansky¹, V. B. Petkov¹, M. N. Khaerdinov¹

¹Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, prospekt 60-letiya Oktyabrya 7a, Moscow, 117312
²Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation Russian Academy of Sciences Russian Federation, 108840, Moscow, Troitsk, Kaluzhskoe Hwy 4

E-mail: KhaerdinovNS@yandex.ru

Using the method of diagnosing the electrical state of a thunderstorm atmosphere by variations of the secondary particles of cosmic rays recorded by the Carpet air shower array of the Baksan Neutrino Observatory (North Caucasus), the phenomenon of the mutual influence of a magnetic storm and thunderstorm activity was discovered. It has been established that during magnetic substorms of low power, at the preliminary stage and at the beginning of the development phase, penetration of magnetospheric–ionospheric disturbances at mid latitudes (∼400 N) above lightning centers is possible. This effect manifests itself in the form of a diffuse glow of the aurora type with a brightness of ∼3 ·10-4 cd·m-² and local disturbances of the electric field with a characteristic potential difference in the troposphere of order of  ±100 MV. A local magnetic disturbance (∼ 1 nT) was recorded, corresponding to the appearance of a local vertical current in the atmosphere, whose maximum coincided
with the beginning of the expansion phase of substorm nucleation.

Key words: cosmic rays, runaway electrons, magnetic substorms, atmospheric electricity, seismic activity, precursors of earthquakes.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-174-188

Original article submitted: 22.10.2020

Revision submitted: 05.02.2021

For citation. Khaerdinov N. S., Dzhappuev D. D., Kanonidi K. Kh., Kudjaev A. U., Lidvansky A. S., Petkov V. B., Khaerdinov M. N. Manifestations of global disturbances of the geomagnetic field in dynamics of thunderstorms. Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2021, 34: 1, 174-188. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-174-188

Competing interests. The authors declare that there are no conflicts of interest regarding authorship and publication.

Contribution and Responsibility. All authors contributed to this article. Authors are solely responsible for providing the final version of the article in print. The final version of the manuscript was approved by all authors.

The content is published under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Khaerdinov N. S. et al., 2021

Список литература/References

  1. Zolotov O.V., “Ionosphere quasistatic electric fields disturbances over seismically active regions as inferred from satellite-based observations”, Russian Journal of Physical Chemistry B, 9 (2015), 785–788.
  2. Zolotov O.V., “On quasi-static ionosphere electric fields observations over earthquake preparation regions”, Proc. of the 10th International Conference «Problems of Geocosmos» (St.Peterburg, Petrodvorets, Oct.6-10, 2014), 2014, 155–157.
  3. Пулинец С. А., Узунов Д. П., Карелин А. В., Давиденко Д. В., “Физические основы генерации краткосрочных предвестников землетрясений. Комплексная модель геофизических процессов в системе литосфера – атмосфера – ионосфера – магнитосфера, инициируемых ионизацией”, Геомагнетизм и аэрономия, 55:4 (2015), 1–19. [Pulinets S.A., Davidenko D.V., Ouzounov D.P., Karelin A.V., “Physical bases of the generation of short-term earthquake precursors: a complex model of ionization-induced geophysical processes in the lithosphere-atmosphere-ionosphere-magnetosphere system”, Geomagnetism and Aeronomy, 55:4 (2015), 521–538].
  4. Denisenko V. V., Rycroft M. J., Harrison R. G., “Mathematical Simulation of the Ionospheric Electric Field as a Part of the Global Electric Circuit”, Surveys in Geophysics, 40 (2019), 1–35.
  5. Гульельми А.В., Лавров И.П., Собисевич А.Л.; Gul’el’mi A.V., Lavrov I.P., Sobisevich A.L., “Модуляция сейсмической активности магнитными бурями”, 1:1 (2015), 98–103. [Gul’el’mi A.V., Lavrov I.P., Sobisevich A.L., “Modulyatsiya seysmicheskoy aktivnosti magnitnymi buryami”, Solnechno-zemnaya fizika, 1:1 (2015), 98–103].
  6. Petrukovich A.A. et al, “Substorm-associated pressure variations in the magnetotail plasma sheet and lobe”, J. Geophys. Res, 104:A3 (1999), 4501–4513.
  7. Shukhtina, M.A., Dmitrieva N.P., Sergeev V.A., “Quantitative magnetotail characteristics of different magnetospheric states”, Ann. Geophys, 22 (2004), 1019–1032.
  8. Akasofu S.-I., Chapman S., “The ring current, Geomagnetic disturbance, and the Van Allen Radiation Belts”, Journal of Geophysical Research, 66 (1961), 1321–1350.
  9. Craven, J. D., Frank L. A., “Diagnosis of auroral dynamics using global auroral imaging with emphasis on large-scale evolutions, in Auroral Physics, edited by C.-I. Meng, M. J. Rycroft and L. A. Frank”, Cambridge University Press, New York, 1991, 273–288.
  10. Khaerdinov N. S., Lidvansky A. S., “Variations of cosmic ray muon flux during thunderstorms”, Journal of Physics: Conference Series, 409:1 (2013), 4.
  11. Хаердинов М.Н., Хаердинов Н.С., Лидванский А.С., “Метод определения основных параметров грозового поля по вариациям мюонов, регистрируемых горизонтальной установкой”, Известия РАН серия физическая, 81:2 (2017), 246–249. [Khaerdinov M.N., Khaerdinov N.S., Lidvansky A.S., “A method of determining basic thunderstorm field parameters from variations of cosmic ray muons detected by a horizontal array”, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 81:2 (2017), 226-229].
  12. Собисевич А.Л и др., “О развитии работ по созданию Северо-Кавказской геофизической обсерватории”, Природные процессы, геодинамика, сейсмотектоника и современный вулканизм Северного Кавказа, КБГУ, Нальчик, 2008, 274–315. [Sobisevich A.L. et al., “O razvitii rabot po sozdaniyu Severo-Kavkazskoy geofizicheskoy observatorii”, Prirodnye protsessy, geodinamika, seysmotektonika i sovremennyy vulkanizm Severnogo Kavkaza, KBSU, Nal’chik, 2008, 274–315].
  13. Хаердинов Н.С., Лидванский А.С., Хаердинов М.Н., “Непрерывное свечение ночной атмосферы во время гроз и динамика её электрического состояния по данным вариаций космических лучей”, Известия РАН серия физическая, 83:5 (2019), 650–654.
    [Khaerdinov N.S., Lidvansky A.S., Khaerdinov M.N., “Continuous glow of the nighttime atmosphere during thunderstorms and the dynamics of its electrical state, derived from data on cosmic ray variations”, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 83:5 (2019), 591-595].
  14. Sergeev V.A. et al, “Magnetic effects of the substorm current wedge in a «spread-out wire» model and their comparison with ground, geosynchronous, and tail lobe data”, Journal of Geophysical Research Atmospheres, 116 (2011), A07218.

Хаердинов Наиль Сафович – кандидат физико –математических наук, старший научный сострудник Баксанской Нейтринной Обсерватории Института Ядерных Исследований РАН, п. Нейтрино, КБР, Россия, ORCID: 0000-0002-2734-4124.

Khaerdinov Nail Safovich – Ph.D (Phys. & Math.), senior researcher of Baksan Neutrino Observatory of INR of RAS, v. Neutrino, KBR, Russia, ORCID: 0000-0002-2734-4124.

Джаппуев Дахир Даниялович — кандидат физико – математических наук, старший научный сотрудник Баксанской Нейтринной Обсерватории Института Ядерных Исследований РАН, п. Нейтрино, КБР, Россия, ORCID: 0000-0003-2627-4360.
Dzhappuev Dakhir Daniylovich— Ph. D. (Phys. & Math.), senior researcher of Baksan Neutrino Observatory of INR of RAS, v. Neutrino, KBR, Russia , ORCID: 0000-0003-2627-4360.

Канониди Константин Харлампиевич – старший научный сотрудник сектора Магнитно-ионосферных взаимодействий ИЗМИРАН, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской Академии наук, Россия, 108840, г. Москва, ORCID: 0000-0002-9154-3304.

Kanonidi Konstantin Kharlampievich – senior researcher, Magnetic-Ionospheric Interactions IZMIRAN, Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, ORCID: 0000-0002-9154-3304.

Куджаев Александр Уружбекович – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Баксанской Нейтринной Обсерватории Института Ядерных Исследований РАН, п. Нейтрино, Россия, ORCID: 0000-0001-8620-6998.

Kudzhaev Aleksandr Uruzhbekovich – Ph. D. (Phys. & Math.), researcher, Baksan Neutrino Observatory of INR of RAS, v. Neutrino, Russia, ORCID: 0000-8620-6998.

Лидванский Александр Сергеевич – кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией лептонов высоких энергий Института Ядерных Исследований РАН Москва, Россия, ORCID: 0000-0002-8002-6491.


Lidvansky Alexander Sergeevich – Ph.D. (Phys. & Math.), head of the laboratory of High Energy Leptons, Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, ORCID: 0000-0002-8002-6491.

Петков Валерий Борисович – доктор физико-математических наук, заведующий филиалом Баксанская Нейтринная Обсерватория ИЯИ РАН, пос. Нейтрино, Россия, ORCID: 0000-0003-2101-0825.

Petkov Valeriy Borisovich – Dr. Sc. (Phys. & Math.), branch head of the Baksan Neutrino Observatory of INR of RAS, v. Neutrino,
Russia, ORCID 0000-0003-2101-0825.

Хаердинов Михаил Наильевич – младший научный сотрудник, лаборатория лептонов высоких энергий Института Ядерных Исследований РАН Москва, Россия, ORCID: 0000-0001-9702-3986.

Khaerdinov Mikhail Nailevich – junior researcher, laboratory of High Energy Leptons, Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, ORCID: 0000-0001-9702-3986.

Читать статью/Read articleСкачать/Download