сзфопрез

1.

РЕАКЦИЯ ИОНОСФЕРЫ НА
НОЧНУЮ СОЛНЕЧНУЮ
ВСПЫШКУ 19 ИЮНЯ 2025
ГОДА В РЕГИОНАХ РФ
Автор: Сорокин Михаил,
Ученик 11 класса МБОУ МПЛ
Научные руководители:
Черняков Сергей Михайлович,
научный сотрудник
ФГБНУ «Полярный геофизический институт»;
Клименко Мария Геннадьевна
МБОУ «Мурманский Политехнический лицей»

2.

ЧТО ТАКОЕ СОЛНЕЧНАЯ
ВСПЫШКА?
Солнечная вспышка — это катастрофический взрыв на Солнце,
мощнейший выброс энергии в магнитных полях активных областей
(пятен), который охватывает весь электромагнитный спектр.
Длительность: От минут до часов.
Проявление: Внезапное повышение яркости в широком диапазоне
излучения (радио-, УФ-, рентгеновские лучи).
2

3.

ПРОБЛЕМА И АКТУАЛЬНОСТЬ
Солнечные вспышки, происходящие регулярно, серьезно влияют
на Землю, технику, навигацию и здоровье людей. Поэтому
изучение их характеристик, включая полное электронное содержание,
критически важно для прогнозирования последствий и разработки мер
по предотвращению негативного воздействия.
3

4.

ПРОБЛЕМА И АКТУАЛЬНОСТЬ
Объём перевозок по СМП за последние 10 лет
Объём перевозок, тыс. тонн
40000
30000
20000
10000
0
2014
2015
2016
2017
2018
2019
год
2020
2021
2022
2023
2024
4

5.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ЗАКАЗЧИКИ
Компанииоператоры
спутниковой
навигации и связи
Органы
государственной
власти и МЧС
Научноисследовательские
институты
5

6.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ЦЕЛЬ
Исследовать реакцию ионосферы на ночную солнечную вспышку 19 июня
2025 года путем анализа вариаций полного электронного содержания (ПЭС) и
разработать программный комплекс для обработки спутниковых данных
ГЛОНАСС.
ЗАДАЧИ
1. Изучить природу солнечных вспышек, их классификацию и индексы
геомагнитной активности.
2. Разработать программное обеспечение на Python и MATLAB для
обработки RINEX-файлов, расчета вариаций ПЭС и визуализации результатов.
3. Проанализировать данные со станций на территории РФ, выявить
пространственную неоднородность реакции ионосферы на вспышку и
интерпретировать полученные результаты.
6

7.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
СРАВНЕНИЕ
АНАЛИЗ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
КОСВЕННЫЕ
ИЗМЕРЕНИЯ
ИЗУЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРЫ
7

8.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
8

9.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
9

10.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
RINEX - файл
ПО на Python
10

11.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
11

12.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
12

13.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
13

14.

ЭТАПЫ РАБОТЫ
ФАЙЛЫ
ПРОЕКТА
14

15.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Сравнительная таблица
15

16.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Сортировка по углу
16

17.

РЕЗУЛЬТАТЫ
17

18.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Максимальное изменение ПЭС:
Мурманск — 1.4 TECU
Минимальное изменение ПЭС:
Калининград — 0.3 TECU
Минимальный зенитный угол (спутник
ближе к зениту): ПетропавловскКамчатский — 37.0°
Максимальный зенитный угол
(спутник ближе к горизонту):
Калининград — 101.6°
18

19.

РЕЗУЛЬТАТЫ
1. ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ:
Ночной отклик составляет 39% от
дневного
Полярное усиление: +14%
Дальневосточное усиление: +37%
2. ПОДГРУППЫ ОСВЕЩЕННЫХ
СТАНЦИЙ:
2.1 ПОСТОЯННО ОСВЕЩЕННЫЕ
(n=6):
ΔTEC = 0.967 ± 0.441 TECU
Станции: Мурманск, Мончегорск,
Мурмаши, Кандалакша, Воркута,
Норильск
2.2 НОЧНЫЕ (n=6):
ΔTEC = 0.850 ± 0.308 TECU
Станции: Анадырь, Кобань,
Мирный, Петропавловск-Камчатский,
Якутск, Иркутск
Усиление в полярных регионах:
+13.7%
19

20.

РЕЗУЛЬТАТЫ
20

21.

РЕЗУЛЬТАТЫ
21

22.

РЕЗУЛЬТАТЫ
22

23.

РЕЗУЛЬТАТЫ
23

24.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Статистические показатели
1. Амплитуда отклика уменьшается в
3 раза при переходе от дня к
ночи.
2. Дальний Восток показал на 39%
более сильный отклик, чем
Европейская часть России
3. Арктические станции оказались в
2 раза чувствительнее
среднеширотных.
24

25.

ВЫВОДЫ
1. Наблюдается статистически значимая зависимость ΔTEC от зенитного угла Солнца, соответствующая теории
Чапмана для фотоионизации
2. Обнаружено усиление ионосферного отклика в полярных регионах (>65°N) со средним ΔTEC=0.97 TECU.
Эффект статистически значим в множественной регрессии
3. Зафиксированы измеримые возмущения на части России, не освещаемой солнцем в данный период
(ΔTEC=0.35 TECU), указывающие на вторичные механизмы - транспорт плазмы и влияние нейтральных ветров
4. Различная реакция на вспышку областей, которые были все время освещены обусловлена эффектами
рекомбинации
5. Максимальные возмущения зарегистрированы в Мурманске и Норильске (1.4 TECU), минимальные - на
«ночных" станциях (0.3 TECU), что демонстрирует явную зависимость реакции ионосферы от освещённости
6. Разработано и успешно протестировано собственное уникальное программное ПО, а также сайт для
визуализации исследований
7. Обнаружен значимый ночной отклик ионосферы (0.3-0.4 TECU) при отсутствии прямого солнечного освещения,
что свидетельствует о действии косвенных механизмов переноса возмущения
8. Выявлен долготный градиент отклика: станции Дальнего Востока показали амплитуды на ≈37% выше по
сравнению с европейской частью, что объясняется различием в условиях освещенности.
25

26.

MAIL TO: sorokinm1306@mail.ru
Спасибо за внимание!
26

27.

Расчеты (доп. 1)
Формула: cos(θz) = sin(φ)*sin(δ) + cos(φ)*cos(δ)*cos(ω)
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ (пример)
Мурманск: 69.0025° с.ш., 33.0725° в.д.
Мончегорск: 67.9397° с.ш., 32.9159° в.д.
Мурмаши:
68.8154° с.ш., 32.8162° в.д.
Кандалакша: 67.1560° с.ш., 32.4113° в.д.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА
1. ПРИВЕДЕНИЕ ВРЕМЕНИ К UTC
МСК = UTC+3 → UTC = 02:30 - 3 = 23:30 (19.06.2025)
2. РАСЧЕТ ДНЯ ГОДА (n)
n = 31(янв) + 28(фев) + 31(мар) + 30(апр) + 31(май) + 19(июн) = 170
3. РАСЧЕТ СКЛОНЕНИЯ СОЛНЦА (δ)
δ = 23.44° × sin(360° × (284 + n) / 365)
δ = 23.44° × sin(360° × 454 / 365) ≈ 23.44° × sin(447.78°)
δ ≈ 23.44° × 0.99927 ≈ 23.43°
sin(δ) ≈ 0.3976, cos(δ) ≈ 0.9175
4. РАСЧЕТ УРАВНЕНИЯ ВРЕМЕНИ (EoT)
B = 360° × (n - 81) / 365 ≈ 87.78°
EoT = 9.87×sin(2B) - 7.53×cos(B) - 1.5×sin(B) ≈ -1.036 мин
EoT_deg = -1.036 × 0.25 ≈ -0.259°
5. РАСЧЕТ ЧАСОВОГО УГЛА (ω)
ω = (23.5 - 12)×15 + долгота + EoT_deg
ω = 172.5° + долгота - 0.259°
27

28.

Теоритическая информация (доп. 2)
28

29.

Литература (доп. 3)
1. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. - М,:Наука, 1988. - 528 с.
2. Солнечная и солнечно-земная физика. Иллюстрированный словарь терминов. Под ред. А. Бруцека и Ш. Дюрана. - М.: Мир, 1980.
- 254 с.
3. Яновский Б.М. Земной магнетизм. - Л.: Издательство Ленинградского университета, 1978. - 592 с.
4. Дубов Э.Е. Индексы солнечной и геомагнитной активности. Материалы Мирового центра данных Б. - М.: Междуведомственный
геофизический комитет при Президиуме АН СССР, 1982. - 35 с.
5. Заболотная Н.А. Индексы геомагнитной активности. - М.: Гидрометеоиздат, 1977. - 59 с.
6. https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/kp/index.html
7. Афраймович Э.Л., Перевалова Н. П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. - Иркутск: ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.
8. https://russianspacesystems.ru/bussines/navigation/glonass/
9. https://www.gnssplanning.com/#/settings
10. Немецкий исследовательский центр. URL: https://kp.gfz.de/kpdata?startdate=2025-06-19&enddate=2025-0620&format=kp1#kpdatadownload-143 (дата обращения 08.09.2025).
11. Chapman S. The absorption and dissociative or ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere on a rotating earth // Proc.
Phys. Soc. 1931. V. 43. P. 26-45.
12. Hines C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights // Canadian Journal of Physics. 1960. V. 38. P. 1441-1481.
13. Hunsucker R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: A review // Reviews of Geophysics. 1982. V. 20. N.
2. P. 293-315.
14. Zhang D.H., Xiao Z. Study of ionospheric response to the 4B flare on 28 October 2003 using international GPS service network data //
Journal of Geophysical Research. 2005. V. 110. A03307.
15. Tsurutani B.T., et al. The extreme Halloween 2003 solar flares (and Bastille Day, 2000 Flare), ICMEs, and resultant extreme ionospheric
effects // Advances in Space Research. 2006. V. 38. P. 1347-1354.
16. Afraimovich E.L., et al. A review of GPS/GLONASS studies of the ionospheric response to natural and anthropogenic processes
29and
phenomena // Journal of Space Weather and Space Climate. 2013. V. 3. A27.

30.

Теоритическая информация (доп. 4)
30