Научно-исследовательская лаборатория
«Физика солнечно-земных связей»

Заведующий лабораторией – Николай Александрович Бархатов, доктор физико-математических наук, профессор.

Основной целью научных исследований является установление связей магнитосферной активности с крупномасштабными событиями в солнечном ветре, обусловленными явлениями солнечной активности.

Под решаемыми научными задачами понимается создание методов диагностики явлений космической погоды и прогнозирования  геомагнитных возмущений, создание стандартов для описания событий космической погоды в рамках изучения солнечно-земных связей. Применяемые исследовательские инструменты - численное моделирование и искусственные нейронные сети.

Образовательная цель работы лаборатории заключается в подготовке научно-педагогических кадров высшей квалификации на исследовательском материале изучения солнечно-земных связей.

Основными образовательными задачами являются: организация научно-исследовательской работы аспирантов и студентов, получающих физическое  образование; реализация условий для высококвалифицированной подготовки молодых преподавателей и ученых; научно-методическое обеспечение разработки новых учебных курсов, отвечающих современным учебным планам.

Лаборатория является базой для выполнения научных проектов в рамках основных направлений развития научных исследований поддерживаемых РАН (гранты РФФФ (N 94-02-06106, 98-05-64380, 00-05-64689, 00-05-74767, 03-05-65137), МАС РФФИ (NN 00-05-06121, 00-05-06096, 00-05-06097, 03-05-06449, 03-05-06450), Университеты России (2000) и INTAS - CNES (N 97-1450).

1. ВАЖНЕЙШИЕ ПРИКЛАДНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ИНДЕКСА ГЛОБАЛЬНОЙ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ Dst
   На основе техники искусственных нейронных сетей разработана методика эффективного, с качеством 85%, часового прогноза динамики глобальных геомагнитных возмущений по параметрам околоземной  плазмы,  получаемым  с находящихся в солнечном ветре  космических аппаратов.
3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАПИСЕЙ МАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ НА НИЗКОШИРОТНЫХ СТАНЦИЯХ МЕТОДОМ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
   Создана методика восстановления записей возмущений горизонтальной составляющей геомагнитного поля на выбранной магнитной станции по данным других магнитных станций расположенных вблизи геомагнитного экватора. В качестве обрабатываемого материала рассматривались магнитные данные по станциям Kakioka, Kanoya, Alma-Ata, Hermanius, San Juan, Tacson, Honolulu. Восстановление горизонтальной составляющей магнитных возмущений на станции Kakioka по записям на остальных 6 станциях происходит с объективной оценкой качества в 95%. Отмечено улучшение восстановления магнитных возмущений при введении в число входных величин для искусственной нейронной сети одновременных данных о концентрации и скорости солнечном ветре, а также Bz компоненты межпланетного магнитного поля. Созданная программа также позволяет по данным, полученным на спутниковой системе OMNI, с хорошей точностью проводить прогноз зависимости асимметрии кольцевого тока от времени, прошедшего с момента начала (SC) магнитной бури.
4. КОРРЕКЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНДЕКСОВ ИНТЕНСИВНОСТИ АВРОРАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТРУЙ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ПО ДАННЫМ МЕНЬШЕГО ЧИСЛА МАГНИТНЫХ ОБСЕРВАТОРИЙ, ЧЕМ БЫЛИ ПОЛУЧЕНЫ КЛАССИЧЕСКИЕ ИНДЕКСЫ АЕ
   Разработан способ восстановления индексов АЕ(12), получаемых ранее по данным 12 магнитных обсерваторий, по современным индексам АЕ(N), где N<10. В качестве примера такой коррекции демонстрируется способ восстановления АЕ(12) по АЕ(8). Алгоритм восстановления опирается на метод искусственных нейронных сетей, а его эффективность достигает 90%.
5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ИОНОСФЕРНОГО СЛОЯ F2 МЕТОДОМ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
   На основе технологии искусственных нейронных сетей разработан алгоритм прогнозирования критической частоты ионосферного слоя F2 на интервалы времени - 1 час, 2 часа, 3 часа, 12 часов и 24 часа. Дополнительное  использование параметров солнечного ветра, межпланетного магнитного поля и индексов геомагнитной возмущенности при прогнозировании позволяет существенно улучшить эффективность прогнозирования. Практическая ценность работы заключается в применении ее результатов для оперативной коррекции ионосферной модели для улучшения ионосферной коротковолновой радиосвязи.
6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МАКСИМАЛЬНО НАБЛЮДАЕМОЙ ЧАСТОТЫ ИОНОСФЕРНОГО КОРОТКОВОЛНОВОГО РАДИОКАНАЛА МЕТОДОМ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
   Разработан алгоритм прогнозирования на интервал 0,5-3 часа одного из основных параметров ионосферного КВ радиоканала – максимально наблюдаемой частоты  (МНЧ). Для этого использованы данные наклонного ЛЧМ зондирования, полученные на трассе Inskip (Англия) – Ростов-на-Дону. Исследования охватили временной интервал, содержащий различные геофизические условия. Установлена связь МНЧ с изменениями ключевых параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля, определяющих последовательность развития магнитосферно-ионосферных возмущений, приводящих к изменению условий КВ радиосвязи. Определены характерные времена ионосферной реакции. Практическая ценность выполненной работы заключается в применении ее результатов для повышения надежности ионосферной КВ радиосвязи.

Функционирует регулярный научный семинар.

Подробнее о достижениях и сведениях о текущей работе лаборатории см.  http://www.spacelab.nnov.ru