Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема магнитосферы Земли

Канадский геокосмический мониторинг (CGSM) - это канадская программа космической науки, которая была начата в 2005 году. CGSM финансируется в основном Канадским космическим агентством и состоит из сетей формирователей изображений, меридиональных сканирующих фотометров , риометров, магнитометров , цифровых ионозондов и высокочастотного SuperDARN. радары. Общая цель CGSM - обеспечить синоптические наблюдения за пространственно-временной эволюцией ионосферной термодинамики и электродинамики на авроральных и полярных широтах в большом регионе Канады .

Фон [ править ]

Взаимодействие солнечного ветра и магнитного поля Земли имеет ряд последствий. Вкратце, это формирование земной Магнитосферы , обеспечение энергией и материей [магнитосферы], подпитка крупномасштабных электрических токов и тесно связанное с этим явление полярного сияния . Физические процессы в околоземном космическом пространстве представляют интерес по экономическим причинам и из-за того, что мы можем узнать о нашей окружающей среде и космосе. Эти процессы связаны вдоль магнитного поля с ионосферой Земли , где они приводят к полярным сияниям, нагреву, изменению состава и крупномасштабной плазме.движения. Все эти ионосферные процессы интересны сами по себе. Кроме того, растет понимание соответствия между ионосферными процессами и процессами, происходящими дальше в околоземном космическом пространстве. Таким образом, наблюдения ионосферных процессов могут быть использованы для дистанционного зондирования динамики в околоземном космическом пространстве.

Контуры постоянной магнитной широты и долготы. Изолинии широты соответствуют 65, 70 и 75 градусам. Большая часть авроральной области северного полушария, которая может быть удалена с Земли, находится над Канадой.

Взаимодействие существенно на субавроральных, авроральных и полярных широтах, где большие области магнитосферы отображаются вдоль магнитного поля в относительно небольшие области ионосферы, и где динамика магнитосферы контролируется в основном плазмой, а не магнитным полем. . Эта организация фактически основана на магнитной широте, а не на географической широте (см. Baker and Wing, [1] и ссылки в ней для описания магнитных и географических координат). Aurora , например, наиболее часто наблюдается при магнитных широтах между примерно 60 и 80 градусов (см Eather [2]). В северном полушарии Канада имеет самый большой массив суши на магнитных широтах. В результате этого так называемого «преимущества Канады» Канада на протяжении десятилетий была мировым лидером в области наземных исследований полярных сияний и ионосферы.

CGSM задумывалась как национальная программа, направленная на получение ионосферных наблюдений мирового класса , с непосредственным изучением динамики ионосферы и косвенно динамики магнитосферы . Он был разработан с руководящими принципами, воплощенными в пяти важных научных темах (см. «Информационный бюллетень по науке CGSM» ). Таким образом, научные темы связаны с циклом пересоединения и конвекции, магнитосферной нестабильностью, формированием полярных сияний , а также ускорением, переносом и потерей магнитосферной плазмы.. Это научные темы, которые пронизывают практически все крупные инициативы в области космической науки в мире, и CGSM дает Канаде и, что еще более важно, канадским исследователям уникальную возможность внести свой вклад в новую и инновационную науку.

Техническое описание приборной сети [ править ]

Дополнение к приборам CGSM после завершения текущих усовершенствований канадской сети приборов для наземной космической науки. Обратите внимание на контуры постоянной магнитной широты от 60 до 80 градусов, показывающие значительную часть авроральной области, которая находится над Канадой.

Научные цели CGSM диктуют требования к наблюдениям. Короче говоря, программа предназначена для определения высыпания частиц (полярных сияний), электрических токов и конвекции плазмы в ионосфере на большой территории Канады. Для этого требуются сети наземных магнитометров , ионозондов, высокочастотных радаров, формирователей изображений всего неба, меридиональных сканирующих фотометров и риометров. Более того, эти сети должны иметь перекрывающиеся поля обзора, охватывающие широты от полярной области через зону полярных сияний до субавроральных широт. Наблюдения должны иметь достаточное временное и пространственное разрешение и достаточное качество (то, что определяет качество, зависит от рассматриваемого прибора), чтобы на основе наблюдений могла быть выведена новая наука.

Предполагаемые заинтересованные стороны CGSM встретились в Эдмонтоне в июне 2002 года, чтобы начать планирование программы. Был разработан амбициозный план, требующий развертывания множества новых инструментов различных типов в сложных удаленных средах. Приборы должны будут работать автономно в течение длительных периодов времени и иметь небольшое количество поломок. Большую часть данных необходимо будет восстанавливать в режиме реального времени, чтобы CGSM превратилась в важную программу по космической погоде в дополнение к ее целям космической науки. Новые инструменты необходимо будет приобрести, оснастить и установить на существующих и новых площадках. Для этого команда решила использовать высокоскоростной спутниковый Интернет HSi от Telesat Canada.система в сочетании с инфраструктурой информационных технологий (в основном это прославленная локальная сеть с дополнительными возможностями, включая ИБП , GPS и подключенное хранилище на жестком диске). Кроме того, члены команды обратились в Канадский фонд инноваций с просьбой о выделении средств на новые инструменты и добились успеха по всем направлениям. Полученное финансирование позволило развернуть (которое все еще продолжается) дополнительные 8 формирователей изображения всего неба, 14 феррозондовых магнитометров , 8 магнитометров с индукционной катушкой и два дополнительных радара SuperDARN (новые радары «PolarDARN»). В дополнение к объектам, которые уже существовали в 2002 г.Программа CANOPUS [3] Канадского космического агентства, массив магнитометров CANMOS от Natural Resources Canada и поддерживаемые NSERC программы NORSTAR, SuperDARN и CADI), окончательный массив, безусловно, будет соответствовать научным требованиям.

Формально CGSM начала с заключения контрактов с командами из Университета Калгари (фотометры, риометры, ASI), Университета Альберты (моделирование, управление данными, феррозондовые магнитометры) и Университета Саскачевана (ВЧ-радары SuperDARN с субподрядом на Университет Западного Онтарио для цифровых ионозондов), Министерство природных ресурсов Канады (операции по изучению космической погоды) и Национальный исследовательский совет (мониторинг солнечной активности). Кроме того, Университет Калгари разработал новую систему для управления информационными технологиями на удаленных объектах. В 2007 году CSA запросило предложения по второй фазе CGSM. В октябре 2007 г. было подано более 20 предложений, а в 2008 г. были присуждены контракты на продолжение и усиление деятельности CGSM.

Синергия со спутниковыми миссиями [ править ]

В недавнем обзоре крупных канадских проектов в области космической науки Liu et al. [4] указали, что CGSM является уникальным объектом, отчасти из-за вышеупомянутого факта, что большая часть авроральной области северного полушария, которая может быть удалена с земли, находится над территорией Канады, а отчасти из-за значительного инвестиции в новую экспериментальную инфраструктуру, которая осуществляется и будет реализована в период 2004-2010 гг.

CGSM дополняет многочисленные спутниковые и международные наземные программы. Например, очень важна синергия между CGSM и спутниковыми миссиями. Спутники измеряют плазменные процессы, происходящие в магнитосфере и ионосфере, напрямую с помощью магнитометров и детекторов электрического поля, плазменных волн и частиц. Однако эти процессы действительно многомасштабны, с важными масштабами от километров и менее до десятков тысяч километров. Спутниковые наблюдения важны, потому что они являются нашим единственным прямым взглядом на интересующие нас процессы. В то же время спутники подобны «иголкам в стоге сена» из-за огромных масштабов магнитосферы.система и тот факт, что все шкалы кажутся важными в общей динамике.

В магнитосферной динамике проецируется вдоль магнитных силовых линий в ионосферу и видна, например, в изменении полярного сияния и крупномасштабных ионосферные плазменных движениях. Таким образом, мы получаем двухмерную картину динамики магнитосферы, которая существенно дополняет спутниковые наблюдения. Эта синергия и ее ценность для развития науки в последние годы получает все большее признание. В Европейском космическом агентстве миссия кластера включала рабочую группу Наземной , которая была создана с явной целью получения максимальной отдачи от скоординированных наземных наблюдений (см Amm и др., [5]для описания воздействия Кластерной наземной рабочей группы). Миссия NASA THEMIS с пятью спутниками, запущенная 17 февраля 2006 года, включает наземный компонент, состоящий из 20 наземных обсерваторий (некоторые из которых включают данные магнитометра CGSM), что свидетельствует о признании важности скоординированных наземных наблюдений.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Бейкер, К., С. Винг, Новая магнитная система координат для сопряженных исследований в высоких широтах, J. Geophys. Res., 94 (A7), 9139–9143, 1989.
  2. ^ Eather, Роберт Х., Величественный Свет: Аврора в науке, истории и искусство. Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз. ISBN  0-87590-215-4 . (323 стр.), 1980.
  3. ^ Rostoker et al., Canopus - наземный набор инструментов для дистанционного зондирования ионосферы высоких широт во время программы ISTP / GGS, Space Sci. Ред., Том 71, номера 1-4, страницы 743-760, 1995 г.
  4. ^ Лю В. и др., Солнечная и космическая физика в эпоху международной жизни со звездой, Physics in Canada, Volume 61, No. 1., 2005.
  5. ^ Амм, О., Е. Ф. Донован, Х. Фрей, М. Лестер, Р. Накамура, JA Дикий, А. Aikio, М. Данлоп, К. Kauristie, А. Marchaudon, ИВ МакКри, HJ Opgenoorth, и А. Стрёмме , Скоординированные исследования геокосмической среды с использованием кластерных, спутниковых и наземных данных: промежуточный обзор, Annales Geophysicae, 23: 2129-2170, 2005.

Внешние ссылки [ править ]

  • Элементы программы CGSM и CGSM
    • Веб-страница программы CGSM
    • Веб-страница CADI (Цифровой ионозонд)
    • Отдел природных ресурсов Канады по геомагнитным опасностям
    • Сеть магнитометров CARISMA
    • F10.7 Монитор солнечного радиопотока
    • Программа оптики и риометрии NORSTAR
    • Канадская ионосферная сеть высоких арктических широт
    • Канадские SuperDARN и PolarDARN
    • Канадский центр космической погоды "spaceweather.ca"
    • Канадский портал данных по космическим наукам
    • Средство для усвоения данных и моделирования
  • Международные программы по космической физике
    • Международная жизнь со звездой
    • Жизнь со звездой
    • ICESTAR
    • SuperDARN
    • Международная программа солнечно-земной физики
    • Наземная рабочая группа по кластерам и двойным звездам
    • КЕДР
    • ДРАГОЦЕННЫЙ КАМЕНЬ
    • Интермагнит
  • Избранные соответствующие спутниковые миссии
    • ФЕМИДА (неизбежно)
    • Полярный
    • Ветер
    • Geotail
    • БЫСТРЫЙ
    • ePoP (ожидается в 2008 г.)
    • Магнитосферный Мультимасштаб (будущее)
    • Штормовые зонды радиационного пояса (в будущем)
    • Рой
  • Избранные сайты общего интереса
    • Учебник космической физики Оулу
    • spaceweather.com
    • Космическая погода сегодня
    • SOHO Images
    • Страница общего интереса "Северное сияние"
    • Веб-страница фильма о полярных сияниях цвета радуги
    • Авроральные изображения, сделанные Джоуни Юссилой.
    • Авроральные изображения Яна Кертиса
  • Агентства, поддерживающие CGSM
    • Канадское космическое агентство
    • Совет по естественным наукам и инженерным исследованиям (Канада)
    • Канадский фонд инноваций