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.
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 ]
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 ]
- ^ Бейкер, К., С. Винг, Новая магнитная система координат для сопряженных исследований в высоких широтах, J. Geophys. Res., 94 (A7), 9139–9143, 1989.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Лю В. и др., Солнечная и космическая физика в эпоху международной жизни со звездой, Physics in Canada, Volume 61, No. 1., 2005.
- ^ 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