Дослідження кореляційних зв’язків параметрів іоносфери із сонячною та магнітною активностями

Abstract

Іоносфера Землі є середовищем, що формується під впливом геліогеофізичних чинників, тому під час її моніторингу необхідно зважати та враховувати вплив сонячної і геомагнітної активності. Параметри іоносфери можна визначити різними методами, зокрема і за кодовими і фазовими GNSS-спостереженнями. Тому встановлення зв’язків між визначеними параметрами іоносфери та показниками сонячної і магнітної активності становить значний інтерес в області сонячно-земних зв’язків та прогнозуванні “космічної погоди”. На основі аналізу публікацій, в яких частково висвітлені питання, що стосуються цієї проблеми, наведені деякі числові характеристики зв’язків між тривалістю сонячного циклу і величиною магнітних полів, а також даними іонозонда за різної магнітної активності. У роботі розраховані числові характеристики кореляційних зв’язків між параметрами іоносфери, визначеними за даними кодових і фазових GNSS-вимірювань на перманентній станції SULP, даними вертикального іонозонда та даними сонячної і магнітної активності. На основі отриманих даних: сонячної активності (з травня по серпень 2013 року), магнітної активності (з травня по серпень 2013 року), “Індексу 95” (червень, жовтень 2013 року), загального вмісту електронів ТЕС (з травня по вересень 2013 року) та вертикального іонозонда (вересень 2013 року) наведено результати практичної реалізації алгоритму визначення електронного розподілу іоносфери за даними кодових і фазових GNSS-вимірювань і порівняння їх з даними вертикального іонозонда та сонячною і магнітною активністю. Наведено кореляційні матриці та графічні зображення точкових функціональних залежностей. Експериментально встановлено значущий коефіцієнт кореляції між даними загального вмісту електронів (ТЕС) і вертикального іонозонда; даними “Індексу 95” і магнітної активності та незначну кореляційну залежність між даними сонячної та магнітної активностей та “Індексу 95”. Отримані результати кореляційних зв’язків вказують на можливість дослідження “космічної погоди” за даними мережі GNSS-станцій за виміряними значеннями ТЕС та “Індексу 95”. Ионосфера Земли является средой, которая формируется под влиянием гелиогеофизических факторов, поэтому при ее мониторинге необходимо учитывать влияние солнечной и геомагнитной активности. Параметры ионосферы можно определить различными методами, в том числе и по кодовым и фазовым GNSS-наблюдениям. Поэтому установление связей между определенными параметрами ионосферы и показателями солнечной и магнитной активности представляет значительный интерес в области солнечно-земных связей и прогнозировании “космической погоды”. На основе анализа публикаций, в которых частично освещены вопросы, касающиеся данной проблемы, приведены некоторые числовые характеристики связей между продолжительностью солнечного цикла и величиной магнитных полей, а также данными ионозонда при разной магнитной активности. В работе рассчитаны числовые характеристики корреляционных связей между параметрами ионосферы, определенными по данным кодовых и фазовых GNSS-измерений на перманентной станции SULP, данным вертикального ионозонда и данными солнечной и магнитной активности. На основе полученных данных: солнечной активности (с мая по август 2013 года), магнитной активности (с мая по август 2013 года), “ Индекса 95” (июнь, октябрь 2013 года), общего содержания электронов ТЕС (с мая по сентябрь 2013) и вертикального ионозонда (сентябрь 2013 года) приведены результаты практической реализации алгоритма определения электронного распределения ионосферы по данным кодовых и фазовых GNSS-измерений и сравнение их с данными вертикального ионозонда и солнечной и магнитной активностью. Приведены корреляционные матрицы и графические изображения точечных функциональных зависимостей. Экспериментально установлено значимый коэффициент корреляции между данными общего содержания электронов (ТЕС) и вертикального ионозонда; данными “Индекса 95” и магнитной активности и незначительная корреляционная зависимость между данными солнечной и магнитной активности и “Индекса 95”. Полученные результаты корреляционных связей указывают на возможность исследования “космической погоды” по данным сети GNSS-станций по измеренным значениям ТЭС и “Индекса 95”. Ionosphere is an environment that is influenced by factors heliogeophysical, so when monitoring it is necessary to consider and take into account the influence of solar and geomagnetic activity. Parameters of the ionosphere can be determined by various methods, including code and phase GNSS observations. Therefore, to establish links between certain parameters of the ionosphere and indices solar and magnetic activity is of considerable interest in solarterrestrial relations and predicting “space weather”. Based on the analysis of publications in which issues relating to this problem are partially covered, some numerical characteristics of relationships between solar cycle length and quantity of magnetic fields and data from ionozond at different magnetic activity are presented. In the paper it is calculated numerical characteristics of correlations between the parameters of the ionosphere determined according to the code and phase measurements on permanent GNSS stations SULP, data from vertical ionozond and the data of solar and magnetic activity. Based on the obtained data: solar activity (from May to August 2013), magnetic activity (from May to August 2013), “Index 95” (June, October 2013), the total electron content TEC (May to September 2013 ) and vertical ionozond (September 2013) the results of practical implementation of the algorithm for determining ionospheric electron distribution according to the code and phase GNSS measurements are shown and compared with data from vertical ionozond and solar and magnetic activity. The correlation matrix and graphics of point functional dependencies are shown. It was experimentally proved the significant coefficient of correlation between the total electron content (TEC) and vertical ionozond, according to “Index 95” and magnetic activity and insignificant correlation dependence between the data and the solar magnetic activity and “Index 95”. The obtained results of correlations suggest the possibility in the researches “space weather” according to the network GNSS stations measured values of TEC and “Index 95”. Key words: correlation matrix and solar magnetic activity,