Экспериментальное исследование крупномасштабной структуры солнечного ветра и его взаимодействие с Марсом тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

Г I и и ■J

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСПГГУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

на правах рукописи УДК 523.43,523.75

Котсша Гплшш Аврамовна

ЗКСПЕРИМЕ'ГААЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРУПНОМАСШТАБНО!! СТРУКТУРА СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА И ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С МАРСОМ (01.03.03 - Гелиофизика и физика солнечной системы)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических паук

Москва - IУ93

Работа выполнена в Институте космических исследований РАН

Научное руководители-, доктор технических наук, профессор,

К.И.Грингауз

кандидат физико-математических наук М.И.Верцгин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Н.С.Веселовский,

кандидат физико-математических паук С.И.Климов

ведущая организация: Институт земного магнетизма, ионосферы

и распространения радиоволн РАН

Защита состоится а 1993 г.' в- на з&седании

специализированного Ученого совета к.002.94.01 Института космических исследований РАН по адресу: И7810, Москва, Профсоюзная ул., 84/32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИКИ РАН.

Автореферат разослан _*/ у^ 1993 г

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат физико-математическихнаук /Д.В.ТИТОВ/

Актуальность темы._Экспериментальное исследование солнечного ветра и его взаимодействия с планетами - одно из активно развивающихся в настоящее время направлений физики космического пространства. Солнечный ветер является, с одной стороны. уникальной плазменной лабораторией. поскольку представляет собой сверхзвуковой поток полностью ионизованной плазмы с чрезвычайно низкой конкешрапиеп. С другой стороны, исследования солнечного ветра тесно связаны с физикой Солнца и являются важным разделом астрофизики, ибо используют единственную возможность изучать прямыми методами физику процесса истечения плазмы из звезды.

Солнечный ветер и "вмороженное" в него межпланетное магнитное поле определяют многие физические процессы в ме:кпл"но7--ном пространстве, а так:::е процессы, протеквящио в магнитосферах и ионосферах планет. Исследования солнечного ветра и его взаимодействия с планетами являются необходимы»' звеном в изучении солнечно-земных связей. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к целому ряду геофизических явлений: магнитные бури, ионосферные возмущении, полярные сияния и др. Для решения задачи прогнозирования геомагнитной активности необходимо исследование крупномасштабной структуры солнечного ветра.

Первые ::;е экспериментальные данные, полученные па советских и амерпг-аиских космических аппаратах, выявили сильную изменчивость различных характеристик солнечного ветра. Тем не менее только в 1972 - 1976 гг. на фазе спада первого исследуемого с помощью прямых измерении в межпланетном яростргшстс-г 20-го цикла солнечной активности были зарегистрированы крупномасштабные высокоскоростные потоки солнечного ветра, етьущие па протяжении 5-6 солнечных оборотов.

Однако на основании наблюдений в течение только одного солнечного цикла нельзя было достоверно сказать, являются ли зарегистрированные изменения параметров солнечного ветра характерными для цикла солнечной активности пли непредсказуемы для каждого следующего цикла.

В июле 1983 г. - Феврале 1984 г. на фазе спада 21-го цикла солнечной активности в солнечно» ветре проводились нзмо-

рения на спутнике "Прогноз-9". Сильно вытянутая орбита спутника, отличная от орбит предыдущих спутников этой серии, позволяла осуществлять практически непрерывные измерения в солнечном ветре. Анализ этих измерений давал возможность сопоставить крупномасштабную структуру солнечного ветра в различных солнечных циклах и тем самым выявить закономерности изменений характеристик солнечного ветра в цикле солнечной активности.

В августе 1988 г. - марте 1989 г. измерения солнечной плазмы проводились на космическом аппарате "Фобос-2". Этот пе-. риод времени соответствовал фазе роста вблизи максимума 22-го цикла солнечной актизности. Основной задачей плазменных измерений, осуществленных на КА "Фобос-2", являлось исследование взаимодействия солнечного ветра с Марсом. Ранее плазменные измерения вблизи Марса проводились на космических .аппаратах "Марс-2,-3,-5". Однако орбиты этих спутников проходили на достаточно больших расстояниях от планеты и не заходили в оптическую тень планеты. На КА "Фобос-2" впервые были проведены маос-спектрометрические измерения вблизи Марса. Большой объем полученных данных позволил выявить новые особенности взаимодействия солнечного ветра с этой планетой, подробно проанализировать поведение характерных плазменных границ - ударной волны и магнитопаузы - около Марса.

Пели и задачи исследования:

1.-Выявление и анализ по данным спутника "Прогноз-9" высокоскоростных потоков солнечного ветра в 21-м цикле солнечной, активности. Сопоставление крупномасштабной структуры солнечного ветра на фазах спада 21-го и 20-го цикла солнечной активности.

2. Анализ зависимости скорости, солнечного ветра от расстояния до гелиосферного токового слоя.

3. Изучение по данным спутника "Фобос-2" особенностей взаимодействия солнечного ветра с Марсом, а именно: исследование зависимости толщины магнитного хвоста Марса от динамического давления солнечного ветра, процесса торможения потока солнечного ветра перед ударной волной около Марса.

Работа выполнена на основе анализа данных широкоугольного знергоспектрометра ионов Д-137А, установленного на спутнике

"Прогкоз-9", и энерго-масс-спе;стро1-!етра ионов ТАУО, установленного на спутнике "Фобос-2".

Научная новизна.

1. По данным спутника "Прогноз-9" установлено присутствие высокоскоростных потоков солнечного ветра на фазе спада 21-го цикла солнечной активности.

2. Экспериментально показано, что скорость солнечного ветра, измеренная в период спада 21-го цикла солнечной активности, возрастает при удалении от гелиосфериого токового слоя. Эта зависимость проанализирована количественно.

3. Впервые количественно проанализирована зависимость толщины магнитного хвоста Марса от динамического давления набегающего потока солнечного ветра.

4. Обнаружен эффект торможения солнечного ветра перед сколомарснанской ударной волной с дневной стороны планеты.

рате "Прогноз-Э" получены экспериментальные данные о плазме солнечного ветра, относящиеся к периоду спада второго исследуемого прямыми спутниковыми методами цикла солнечной активности. Анализ этих данных позволил говорить о закономерностях поведения характеристик солнечного ветра па разных фазах солнечной активности. Крупномасштабные изменения ппрпмот роп солнечного ветра непосредственно с,вчза»:м с угоы'ем гсстэгч;гя!<,;1 активности и, таким образом, анализ таких изменений слукит Физической основой для прогнозирования геомагнитной активности.

Данные плазменных приборов нового поколения, установленных на спутнике "Фобоо-2", запушенном к Парсу после тринодгл-?'!.:;етнего перерыва в иряглх исследованиях этой планеты, позв-' лили выявить ряд новых особенностей взаимодействия солнечного ветра с этой планетой.

На__левиту в)'носятся слелуютие полошит:

1. Экспериментально показано, что наличие рекуррентных высокоскоростных потоков на Фазах спада 11-летних циклов закономерно и является одним из признаков этих циклов.

2. Экспериментально исследована зависимость ' скорости солнечного ветра V от углового расстояния X до гелиосфериого токового слоя. Зависимость У(Х). определенная по полному

значимость. Па космическом аппа-

массиву измерений V на "Прогнозе-9", аппроксимирована эмпирическим выражением: У(км/с) = 410 + 305з1п2(Х).

3. По данным спутника "Фобос-2" подтвержден ранее сделанный по данным спутника "Марс-5" вывод о том, что толщина магнитного хвоста Марса существенно превосходит размеры планеты: толщина магнитного хвоста Марса в период измерений на "Фо-босе-2" изменялась в широких пределах и в 2 - 5, 5 раз превосходила радиус планеты.

4. Впервые количественно проанализирована зависимость толщины магнитного хвоста Марса Б от динамического давления набегающего потока солнечного ветра рУг: по данным знер-го-масс-спектрометра ТАУС на борту космического аппарата "Фо-бос-2" Б ~ (рУ2)"1/5,э, что согласуется с ранее сделанным по данным спутника "Марс-5" качественным выводом о сильной зависимости положения границы марсианской магнитосферы от динамического давления солнечного ветра.

5. Положение ударной волны около Марса вблизи плоскости терминатора в период измерений на "Фобосе-2" практически не зависит от динамического давления солнечного ветра.

6. Перед ударной волной около Марса с дневной стороны-обнаружено сильное торможение потока солнечного ветра. Одной из возм.-жых причин торможения является наличие протяженной горячей кислородной короны около Марса.

Апробация работы. Отдельные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международных совещаниях по первы..: результатам проекта "Фобос" в Москве (ИКИ РАН) в 1989 г., на 6-ой ассамблее МАГА в Экзетере (Г.-я -обритания) в 1939 г., на Международном симпозиуме по перви» результатам миссии "Фобос" в Париже'в 1989 г.,-' на 28-ой сессии КОСПАР в Гааге, на XV Генеральной ассамблее Европейского геофизического общества в Копенгагене в 1990 г., на Чепменозской конференции по Венере и Марсу в Балатонфюреде (Венгрия) в 1990 г., на XVI Генеральной ассамблее Европейского геофизического общества в Висбадене (Германия) в 1991 г., на совещаниях секции "Солнечный ветер и межпланетное магнитное поле" МГК АН п г.Борок в 1990 г., в г.Пущине в 1991 г., на II Всесоюзном совещании "Математические модели ближнего космоса" в Москве в 1990 г., на 4-ом коллокви-

уме КОСПАР "Критические проблемы физики плазмы около комет и других немагнитных и слабо намагниченных тел" в Анн Арборе (США) в 1992 г. '

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы; содержит страниц текста, 3 таблицы и 42 рисунка.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы. сформулированы цели исследования и положения, выносимые, на защиту.

В первой главе дан краткий обзор состояния исследуемых вопросов до проведения плазменных экспериментов на космических аппаратах "Прогноз-9" и "Фобос-2". обоснована целесообразность постановки рассматриваемых экспериментов.

Вторая глава посвящена описанию плазменных экспериментов с широкоугольным энергоспектрометром модуляционного типа Д-137А на спутнике "Прогноз-9" и энерго-масс-спектрометром ионов ТАУС на космическом аппарате "Фобос-2". В ней также подробно рассмотрена методика определения переносной скорости, концентрации и температуры заряженных частиц по измеренным энергетическим спектрам, описаны использовавшиеся способы сжатия информации на борту и режимы измерений.

Проведенное сравнение рассчитанных по данным спутников "Прогноз-9Н и "Фобос-2" параметров солнечного ветра: скорости, концентрации и температуры протонов - с величинами, одновременно измеренными на спутнике 1МР-8, показало, что данные спутников "Прогноз-9" и "Фобос-2" могут быть надежно включены в общий мировой ряд данных по солнечному ветру.

В третьей главе рассмотрены результаты анализа крупномасштабной структуры солнечного ветра на фазе спада 21-го цикла солнечной активности и фазе роста 22-го цикла.

На рис.1 собраны результаты измерений V за весь период активной работы спутника "Прогноз-9" - с июля 1933 г. по Февраль 1984 г. Для выявления рекуррентных событий непрерывны;! ряд экспериментальных данных разделен на 27,28-дневные интервалы времени, соответствующие кзррингтоновским оборотам Солнца с 1737 по 1744, границы которых показаны на рисунке вертикальными пунктирными линиями. Видно, что в период активной работа

спутника "Прогноз-9" в солнечном ветре существовало по крайней мере три группы высокоскоростных потоков, которые можно было наблюдать на протяжении ~ 6 оборотов Солнца. В одной из этих групп, наблюдавшейся в 1-9 сутки от начала кэррингтонсвских оборотов, скорость солнечного ветра достигала Уи~700-800 км/'с. Характеристики наблюдавшихся высокоскоростных потоков (число потоков, максимальная скорость, амплитуда, продолжительность.) близки к соответствующими величинам в предыдущем цикле солнечной активности.

Рис.1. Скорость солнечного ветра. полученная по данным спутника "Прспюз-9" п июле 1!Ш г. -^еорале 1904г. Измерении, проведенные а удаленных от Земли частях переходной области, показаны прерывистой линией.

На других фазах солнечного цикла высокоскоростные потоки менее регулярны и существенно изменяется за время 1- 2 оборо-

тов Солнца. Это можно видеть, например, по данным измерений солнечного ветра на КА "Фобос-2", относящимся к фазе роста вблизи максимума 22-го цикла солнечной активности.

Регулярная структура высокоскоростных потоков солнечного ветра, наблюдавшаяся в период активной работы спутника "Прог-ноз-9" (рис.1), очевидно, должна быть связана с регулярным характером глобального магнитного поля Солнца в этот период времени. поскольку вблизи поверхности Солнца магнитное поле контролирует движение плазмы и линии тока близки к магнитным силовым линиям. Для анализа такой связи данные по солнечному ветру сопоставлялись с положением гелиосферного токового слоя на "поверхности источников", рассчитанным в рамках потенциального приближения. При таком сравнении скорость солнечного ветра считалась постоянной от "поверхности источников" до орбиты Земли. Непосредственно из сопоставления видно, что в основном скорость солнечного ветра возрастает с удалением от токового слоя, причем эта зависимость характерна как для фазы спада солнечной активности, так и для фазы роста. Как уже отмечалось нерегулярная структура солнечного ветра и токового слоя, обилие транзиентных явлений на Солнце очень затрудняют количественный анализ этой зависимости на фазе роста 11-летних, циклов и в максимуме циклов. Поэтому такой анализ проводился по данным, полученным на спутнике "Прогноз-9" в период спада 21-го цикла солнечной активности.

На рис.2 показано распределение трехчасовых средних значений скорости солнечного ветра в зависимости от углового расстояния до токового слоя X. Ломаной линией на рис.2 показаны результаты усреднения по 5°-интервалам X. Скорость солнечного ветра имеет тенденцию к увеличению при удалении от токового слоя, возрастая в среднем от 350 - 400 км/с при Х«0° до 500 - 550 км/с при Х=40°. Зависимость V(X). определенная по полному массиву измерений V на "Прогнозе-9", может быть аппроксимирована следующим эмпирическим выражением: V(km/c) -= 410 + 305sin2(X). Это выражение сопоставляется с аналогичными выражениями; полученными ранее. Надежность установления факта роста V с увеличением X сомнения не вызывает, однако количественные характеристики этого роста и зависимость их от

условий в солнечной короне еще нельзя считать выясненными. Главной причиной, препятствующей установлению точных количественных характеристик зависимости является трудность разделения пространственных (связанных с удалением от токового слоя) и временных (из-за присутствия транзиентов) вариаций скорости солнечного ветра на 1 а.е.

Рис. 2 Распределение трехчасовых средних значении скорости солнечного ветра, определенных по данным спутника "Ярогноз-Э". о зависимости от углового расстояния до гелиос^ернсго токового слоя.

Уменьшить влияние присутствия транзиентов в солнечном ветре и солнечной короне на установление вида зависимости V(X) можно, например, путем анализа результатов измерения солнечного ветра на спутнике "Прогноз-9" в течение сравнительно короткого интервала времени. Такой анализ был проведен для периода с 24.09 по 02.10.1983 г. Показано, что в этом случае корреляцию между переносной скоростью сольечного ветра и угловым

расстоянием до гелиосферного токового слоя можно улучшить, если в процедуре "кинематического проецирования" профиля скорости солнечного ветра на "поверхность источников" использовать предположение о том, что средняя скорость солнечного ветра на пути L от "поверхности источников" RH до орбиты Земли R i-L

<V> - L / f dr/V(r) меньше, чем V, измеренная на 1 а.е.

Rh

В четвертой главе приводятся и обсуждаются новые результаты. полученные на спутнике "Фобос-2" и относящиеся к взаимодействию солнечного ветра с Марсом.

Плазменные измерения около Марса были проведены на 4-х эллиптических орбитах с низкой высотой периария (h ~ 850 км), одной переходной эллиптической орбите с высоким периарпем (h ~ ~ 6400 км) и ~ 60 круговых орбитах, квазисинхронных с орбитой спутника Марса Фобоса (h ~ 6150 км). Характерные вариации спектров протонов вдоль орбит спутника позволяют весьма надежно определить интервалы времени, когда "Фобос-2" находился в солнечном ветре, в переходной области или в магнитосфере Марса.

Большой объем данных. полученных с помощью энер-го-масс-спектрометра ТАУС на космическом аппарате "i'o6oc-2". позволил определить средние положения характерных границ околомарсианского пространства - ударной волны и магнитопаузы - в рассматриваемый период времени, выяснить, насколько стабильны положения этих границ, а также провести количественный статистический анализ зависимости положения магнитопаузы и ударной волны от параметров солнечного ветра.

Данные о пересечениях ареомагнитного хвоста спутником "Фобос-2" свидетельствуют о том. что диаметр магнитного хвоста Марса вблизи плоскости терминатора в среднем в 1.5 - 2 раза больше (в радиусах планеты), чем диаметр магнитного хвоста Венеры - планеты, не имеющей собственного магнитного поля, и разброс наблюдаемых точек пересечения границы магнитного хвоста, а также околопланетной ударной волны существенно больше, чем разброс точек пересечения соответствующих границ около Венеры.

- 10 -

Анализ пересечений магнитопаузы около Марса показал, что в среднем при высоком давлении солнечного ветра пересечения магнитопаузы наблюдались ближе к оси ареомагнитного хвоста, чем при низком. Тем самым экспериментально доказана сжимаемость магнитного хвоста Марса под действием давления солнечного ветра.

На рис.3 в зависимости от наблюдавшегося динамического давления солнечного ветра (pv2) показан диаметр (D) магнитного хвоста Марса, рассчитанный путем проекции в хвост магнитосферы всех зарегистрированных с помощью прибора ТАУС пересечений магнитопаузы спутником "Фобос-2" на круговых орбитах . Экспериментально наблюдаемая зависимость D(pV2) была аппроксимирована степенной функцией:

D = 550- (pV2r1/k. причем к - 5.9 ± 0.5. Полученная величина коэффициента К близка к величине k=6, соответствующей дипольному магнитному полю Земли. Это свидетельствует о том. что при взаимодействии

Рис.3. Асимптотически!! диаметр магнитного хвоста Марса, рассчитанный по данным о пересечении магнитопаузы на круговых орбитах при входе спутника в

магнитосферу и при выходе кз нее как функция динамического давления невозмущешюго солнечного ветра. снл:л'нпп линией показана аппроксимация этой заьиснмосш щесташг-П Функцией.

солнечного ветра с Марсом существенную роль, вероятно, играьп внутреннее магнитное поле планеты.

В отличие от поведения магнитопаузы около Марса положение ударной волны, хотя и подвержено сильным изменениям, прак тически не зависит от рУ2. Показано, что это может быть связано с достаточно стабильным положением подсолнечной точки магнитопаузы. Такое поведение околомарсианской ударной волны аналогично поведению ударной волны около Венеры. Это обстоятельство. а также очевидные индукционные эффекты, продемонстрированные по данным магнитометра МАГМА на борту КА "Фо-бос-2", указывают на то. что индуцированное магнитное поле также является существенным Фактором в процессе взаимодействия солнечного ветра с Марсом.

По данным эксперимента ТАУС, полученным на первых трех эллиптических орбитах спутника "Фобос-2" около Марса, подробно проанализированы изменения характеристик плазмы перед ударной волной около планеты. На рис.4 показаны изменения переносной скорости и концентрации протонов на 3-ей орбите, когда спутник работал в режиме трехосной стабилизации. Очевидной чертой профиля скорости является четко выраженное торможение протонов солнечного ветра перед околомарсианской ударной волной. Уменьшение скорости протонов на ~ 100 км/с наблюдалось и в первых двух пролетах спутника около Марса, то есть во всех случаях, когда измерения проводились в окрестности ударной волны с дневной стороны планеты.

Обср:дактся возможные причины такого торможения потока протонов. Оно. в частности, может быть следствием нагружения потока солнечного ветра ионами планетного происхождения, непрерывно образующимися в солнечном ветре. К наличию такого процесса перед околомарсианской ударной волной может приводить существование протяженной кислородной короны у Марса.

Были выполнены численные оценки торможения солнечного ветра перед ударной волной из-за.присутствия кислородной короны. Для оценок рассматривалась система гидродинамических уравнений движения с массовой нагрузкой. На рис 4а,б пунктирными линиями показаны аппроксимированные профили скорости и концентрации солнечного ветра. Однако согласие между рассчитанным

500 100-

300

2.0-

1.0

V, ,км с'1 а) У 0 |

1

¡.¡.О 5.00 5.20 иг

пг.см' б) Ув . 1

• ^ _*

СЛО 5,00 570 ит

12 10 > 1 : 8 6 г ,10 м

60 50 .'5 15

Рис.4.- Скорость (а) и концентрация (0) протонов солнечного ветра, определенные по данным эксперимента ТАУС за - I час до пересечения Фронта ударной волны эдоль третьей эллиптической орбиты спутника "'1ю0ос-2".

и наблюдаемым торможением солнечного ветра могло быть достигнуто при в ~ 5 раз большей плотности горячей кислородной короны, чем по существующей модели, соответствующей максимуму цикла солнечной активности. Принимая во внимание отсутствие прямых наблюдений кислородной короны, возможную неопределенность данных, на которых основана модель, а также тот факт, что измерения на "Фобосе-2" проводились в период вблизи максимума солнечной активности, эта возможность не кажется невероятной. Следует, тем не. менее, отметить, что ввиду пренебрежения возможным торможением солнечного ветра, вызванным протонами, отраженными от фронта ударной волны, и/или присутствием водородной короны, результаты, относящиеся к кислородной короне Марса, следует рассматривать только как верхние пределы.

Оценки верхнего предела плотности горячей кислородной короны Марса позволяют оценить и скорость диссипации кислорода п освещенного полушария планеты: ~ 10гб с"1. Эта величина

соответствует массовым потерям кислорода -2.5 кг/с или скорости уменьшения атмосферного давления — 7-Ю"56 мбар/с. В таком случае атмосфера Марса, давление в которой в настоящее время составляет ~ 7 мбар, исчезнет за ~ 3-Ю8 лет. Это время сравнимо с возрастом планеты, поэтому рассматриваемый процесс мотет быть существенным с точки зрения эволюции Марса.

Главы III и IV сопровождаются обсуждением полученных результатов и краткими выводами.

В Заключении сформулированы основные результаты выполненной работы:

1) Проведена обработка информации, полученной с помощью энергоспектрометра модуляционного типа Д-137А на борту КА "Прогноз-9" и энерго-масс-спектрометра ТАУС на борту КА "Фо-бос-2". В течение значительных интервалов времени данные "Прогноза-9" являются единственным источником информации о солнечном ветре вблизи орбиты Земли. Сопоставление результатов измерений плазмы солнечного ветра на "Прогнозе-9" и на "Фо-босе-2" с данными спутника IMP-8 за те интервалы времени, когда имеются и те и другие данные, показало, что данные спутников "Прогноз-9" и "Фобос-2" могут надежно дополнить общий мировой ряд данных по солнечному ветру.

2) Анализ результатов измерений на спутнике "Прогноз-9" показал, что в солнечном Еетре на фазе спада 21-го цикла солнечной активности наблюдались рекуррентные высокоскоростные потоки; эти потоки были устойчивы на протяжении 5-6 оборотов Солнца; как правило, за солнечный оборот наблюдалось 4 высокоскоростных потока в соответствии с 4х-секторной структурой межланетного магнитного поля в плоскости эклиптики; величина скорости в некоторых из этих потоков достигала 700-800 км/с. Был сделан вызод о возобновлении регулярной структуры высокоскоростных потоков в солнечном ветре на Фазе спада 21-го цикла солнечной активности. Это свидетельствует о том. что наличие рекуррентных высокоскоростных потоков на фазах спада 11-летних циклов закономерно и является одним из проявлений этих циклов.

8) Анализ результатов измерении, провелешшк на .-.путнике "Фобос-2". показал, что в этот период времени ысокоскороетныг-

i ал оки били не столь устойчивы, как на фазах спада: они наблюдались в течение 1-3 солнечных оборотов. За один оборот Солнца наблюдалось обычно 2 высокоскоростных потока в соответствии с 2*-секторной (в основном) структурой межпланетного магнитного поля.

4) На основе измерений солнечного ветра на спутнике "Прог-ноз-9" количественно исследована зависимость скорости солнечного ветра V от углового расстояния X до межпланетного токового слоя. Зависимость V(X), определенная по полному массиву измерений V на "Прогнозе-9", аппроксимирована следующим эмпирическим выражением: V(km/c) = 410 + 305з1пг(Х).

5) Показано, что в отдельных случаях корреляция между переносной скоростью солнечного ветра и угловым расстоянием до ге~ лиосферного токового слоя можно улучшить, если в простой процедуре "кинематического проецирования" профиля скорости солнечного ветра на "поверхность источников" использовать предположение о том, что средняя скорость солнечного ветра на пути от "поверхности источников" до орбиты Земли меньше, чем скорость, измеренная на 1а.е.

Измерения, проведенные в околомарсиансксм пространстве с помощью энерго-масс-спектрометра ТАУС, установленного на борту космического аппарата "Фобос-2", в феврале-марте 1989 г. выявили ряд ранее неизвестных особенностей взаимодействия солнечного ветра с Марсом.

6) На основе плазменных измерений, выполненных с помощью энерго-масс-спектрометра ТАУС на борту космического аппарата "Фобос-2" на 56 круговых орбитах около Марса, впервые количественно проанализирована зависимость положения границы марсианской магнитосферы от динамического давления солнечного ветра. Обнаружена сильная зависимость положения иапштопаузи от давления солнечного ветра.

7) Коэффициент к в выражении D - (pV2)~1/K, описывающем зависимость толщины магнитного хвоста Марса D от динамического давления солнечного ветра, оказался равным 5,9 ± 0.5. Зта величина близка к коэффициенту к = 6, характерному для дипольнс-го магнитного поля Земли. Это обстоятельство, а также тот С-экт. что диаметр магнитного хвоста Марса достаточно большой ~

~ 2-5, 5'R , свидетельствуют о том, что собственное дигюлыюе

М

магнитное поле, вероятно, играет существенную роль во взаимодействии солнечного ветра с Марсом.

8) С другой стороны, положение ударной волны около Марса вблизи плоскости терминатора практически не зависит от динамического давления солнечного ветра. Это может быть связано с устойчивым положением подсолнечной точки магнитопаузн. Относительная неподвижность подсолнечной магнитопаузы и очевидные индукционные эффекты, обнаруженные по данным магнитного эксперимента МАГМА в хвосте магнитосферы, говорят о том, что наведенное магнитное поле также играет существенную роль при взаимодействии солнечного ветра с Марсом.

9) По данным энерго-масс-спектрометра ТАУС, полученным на эллиптических орбитах космического аппарата "Фобос-2". было обнаружено сильное торможение потока солнечного ветра перед ударной волной около Марса. Этот эффект, возможно, частично связан с нагружением потока солнечного ветра.ионами кислорода О*, образующимися в нем при ионизации нейтральных атомов кислородной короны Марса. Величина наблюдаемого торможения (•» 100 км/с) говорит о тем, что плотность горячей кислородной короны б период наблюдения вблизи максимума цикла солнечной активности могла быть в нс\:1:<>лько раз выше, чем ожидалось.

Процесс потери планетного кислорода через корону, по-видимому, является основным процессом потерь тяжелых ионов Марсом. Скорость диссипации кислорода через корону <~10гб атомов/с или <" 2,5 кг/с.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Grlngauz К.I., Вгеиг Т.К., VeriglnM.I., Ко tova G.А., Reml-zov А.P., Smlrnova L.Р., The magnetosphere plasma boundary at various latitudes, according to Prognoz-3 and Mars-5 data. Preprint D-263, Space Research Institute, Moscow. 1978.

Грингауз К. И., Безруких В. В.. ВеригинМ.И., КотоваГ. А., Наблюдения рекуррентных высокоскоростных потоков солнечного ветра на фазе спада 21-го цикла солнечной активности при помощи широкоугольного энергоспектрометра ионов на спутнике

"Прогноз-9". - Космич. исслед., 1987, т.25, К 1, с. 86-92.

Котова Г. А., Грингауз К. И., Безруких Б. В., ЕеригинМ.И.. Шва-чунова Л.А., Ридлер В., Швингеншу К., Зависимость скорости солнечного ветра от расстояния до гелиосферного токового слоя но данным спутника "Прогноз-9". - Космич. исслед., 1987. т. 25, N 1, с.93-102.

Крисилов Ю. Д., Безруких В. В., БойчукМ.К.. Венедиктов Ю. И., Веригин М.И., Волков Г.И., Грингауз К.И., Денщикова Л.И., Емельянов С.Л., Котова Г.А., Собченко Ю.Е., Старцев В.И., Исследование солнечного ветра при помощи широкоугольного энергоспектрометра заряженных частиц на спутнике "Прог-ноз-9". - В кн.: "Научная аппаратура для космических исследований", 1987, с.53-64.

Bezruklkh V.V., Verlgin М.I., Kotova G.A.. Hourly averaged solar wind parameters: Prognoz-9, July 1983 - February 1984. Preprint - 1379, Space Research Institute, 1988.

Rosenbauer II., Shutte N.. Apathy I.,'Galeev A., Gringauz K., Gruenwaldt H., Hemmerlch P., Jockers K., Klraly P., Kotova G., Llvl S., Marsh E., Rlchter A., Riedler W.. Remizov A., Schwenn R., Schwlngenschuh K., Steller M., Szego K., Verlgin M., and Witte M., Ions of martlan origin and plasma sheet In the martlan magnetotall: Initial results of TAUS experiment. - Mature, 1989, v. 341, No.6243, p.612-614.

Розенбауэр X., Шютте H., Апати А., Веригин М., Витте М., Гале-ев А., Грингауз К., Грюнвальд X., Йокас К., Кирай П., Котова Г., Ливи С., Марш Е.-, Ремизов А., Рихтер А., Ридлер В., Сёге К., Хеммерих П., Швенн Р., Швингеншу К., Штеллер М., Первые результаты измерений ионов марсианского происхождения и обнаружение плазменного слоя в магнитосфере Марса. -- Письма в АЖ, 1990, т. 16, N 4, с.368-377.

Kotova G. A., Grlngauz К. I., Verlgin М. I.. Rosenbauer Н., Llvl S., Rlchter А., Riedler W., Szego К., Dependence of the Martian magnetotall thickness on the parameters of the solar wind according to TAUS ion spectrometer data onboard Phobos-2, XVI General Assembly, European Geophysical Society, Annales Geophlslcae, 1991, Supplement to v. 9. C394-C395.

Verlgln M.I.. Rosenbauer H.. Shutte N.M.. Apathy H.. Galeev A.A.. Grlngauz K.I., Hemmerlch P.. Kotova G.A., Llvl S.. Remlzov A. P., Richter A.K., Rledler W.. Schwlngenschuh K., Steller M.. Szego K., Yeroshenko Ye.G.. Ions of planetary origin in the martlan magnetosphere (Phobos-2/TAUS experiment); In: First results of the Phobos-Mars mission and future space exploration of Mars. International symposium, Oct. 23-27. 1989. Paris, France. Abstracts, p. 30., preprint KFKI, 1990-23/C. Budapest, Plan. Space Scl.. 1991. V.39. No. 1/2. p.131-137.

VeriglnM.I., Grlngauz K.I.. Kotova G.A., Shutte N.M., Rosenbauer H., Llvi S., Richter A.K., Rledler W.. Schwlngenschuh K.. Szego K., On the problem of the martlan atmosphere dissipation: Phobos-2/TAUS spectrometer results. J.Geophys.Res.. 1991. v. 96. No. All. p. 19315-19320.

VeriglnM.I.. Grlngauz K. I.. Kotova G.A.. Remlzov A. P., Shutte N.M.. Rosenbauer H.. Llvl S.. Richter A.. Rledler W., Schwlngenschuh K.. Szego K.. Apathy I., Ta'trallyay M.. The dependence of the Martian magnetopause and bow shock on solar wind ram pressure according to Phobos 2 / TAUS Ion spectrometer measurements. Preprint KFKI-1991-22/C, J. Geop'nys. Res., 1993. v.93. No.2.

Verlgln M., Rosenbauer H., Shutte N.. Galeev A., Grlngauz K., Kotova G., Llvl S., Remlzov A.. Richter A.. Rledler W., Schwlngenschuh K.. Szego K.. Yeroshenko Ye.G., The martlan atmosphere dissipation problem: Phobos-2 TAUS experiment evidences. Abstracts COSPAR publ.. Hague. Netherlands. 1990, p.17. Adv. Space Res.. 1992, v. 12. No.9. p.(9)23-(9)26.

055(02^2 Ротапринт ИКИ PAH

Москва, 117810, Профсоюзная, 84/32

Подписано к печати 5.02.93

заказ 9i

70 х 108/32 Тираж 100 экз. 0,9 уч.-изд. л.