ГОСТ 25645.135-86

Группа Т27

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОЛЕ МАГНИТНОЕ МЕЖПЛАНЕТНОЕ

Пространственная модель регулярного поля

Interplanetary Magnetic Field.
Spatial model of regular field

ОКСТУ 0080

Дата введения 1987-07-01

     
     
     ИСПОЛНИТЕЛИ:
     
     С.И.Авдюшин, д-р техн. наук; А.Е.Антонова, канд. физ.-мат. наук; Ю.А.Винтенко, канд. техн. наук; Е.В.Горчаков, д-р физ.-мат. наук; В.И.Домрин, канд. физ.-мат. наук; Е.Г.Ерошенко, канд. физ.-мат. наук; Г.А.Жеребцов, д-р физ.-мат. наук; И.П.Иваненко, д-р физ.-мат. наук; В.А.Коваленко, канд. физ.-мат. наук; Н.П.Коржов; Е.Н.Лесновский, канд. техн. наук; В.В.Мигулин, чл.-кор. АН СССР; И.Я.Ремизов, канд. техн. наук; Н.М.Руднева, канд. физ.-мат. наук; П.М.Свидский, канд. физ.-мат. наук; Л.Н.Степанова; И.Б.Теплов, д-р физ.-мат. наук; М.В.Терновская, канд. физ.-мат. наук
     
     СОГЛАСОВАНО с Государственной службой стандартных справочных данных (протокол от 11 ноября 1985 г. N 22)
     
     УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 марта 1986 г. N 715
     
     
     1. Настоящий стандарт устанавливает пространственную модель регулярного межпланетного магнитного поля (ММП) в плоскости эклиптики на гелиоцентрических расстояниях от 0,3 до 10 астрономических единиц (а.е.).
     
     Стандарт предназначен для использования в расчетах при определении условий функционирования технических устройств в космическом пространстве.
     
     2. Пространственная модель регулярного ММП построена в гелиоцентрической системе координат в предположении радиального сферически симметричного истечения солнечного ветра с постоянной скоростью.
     
     3. Магнитную индукцию регулярного межпланетного магнитного поля в сферической гелиоцентрической системе координат представляют в виде вектора , разложенного на радиальную , меридиональную  и азимутальную  составляющие.
     
     4. Магнитную индукцию регулярного ММП оценивают вектором магнитной индукции межпланетного поля  (, ), усредненным по времени за одни сутки.
     
     Изменение вектора индукции ММП  за один оборот Солнца вблизи максимума солнечной активности, в ходе 11-летнего цикла солнечной активности, а также относительная частота появления среднесуточных значений индукции в минимуме и максимуме солнечной активности приведены в справочном приложении 1.
     
     5. В модели меридиональную составляющую  принимают равной нулю, а радиальную составляющую  и азимутальную составляющую считают не зависящими от времени и вычисляют по формулам
     

,                                       (1)

     
,                                           (2)

     
где  - гелиоцентрическое расстояние, равное 1 а.е. (расстояние от Солнца до Земли);
     
      - гелиоцентрическое расстояние, а.е.;
     
      - среднее значение радиальной составляющей  на орбите Земли, равное 3,54 нТл в минимуме солнечной активности и 4,95 нТл в максимуме;
     
      - полярный угол, отсчитываемый от оси вращения Солнца, рад.;
     
      - угловая скорость вращения Солнца, равная 2,7·10 рад/с;
     
      - средняя скорость солнечного ветра, м/с, - по ГОСТ 25645.136-86.
     
     6. Модуль вектора индукции регулярного ММП , нТл, вычисляют по формуле
     

.                             (3)

     
     Значения средней индукции регулярного ММП на различных расстояниях от Солнца в минимуме и максимуме солнечной активности приведены в справочном приложении 2.
     
     7. Силовые линии ММП имеют вид спиралей Архимеда, закрученных против вращения Солнца. Угол наклона спирали относительно радиального направления на орбите Земли в среднем равен 45°.
     
     8. Направление регулярного ММП определяется вращающейся вместе с Солнцем секторной структурой. Вблизи плоскости эклиптики наблюдается четное число секторов (обычно два или четыре), в которых магнитное поле направлено к Солнцу или от Солнца.
     
     Вид силовых линий регулярного ММП и секторная структура ММП приведены в справочном приложении 3.
     
     9. Сравнение пространственной модели регулярного ММП с результатами измерений на различных космических аппаратах на гелиоцентрических расстояниях от 0,3 до 5 а.е. приведено в справочном приложении 4.
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

     
ИЗМЕНЕНИЕ ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ ММП

     
     Пример изменения вектора индукции ММП на орбите Земли за один обоpот Солнца приведен на черт.1 в геоцентрической солнечно-эклиптической системе координат.
     
     

      - среднечасовое значение индукции ММП, нТл;
     
      - угол между вектором ММП и плоскостью эклиптики, град;
     
      - угол между проекциями на плоскость эклиптики вектора ММП и направления из точки наблюдения на Солнце, град;
     
      - среднечасовая -составляющая индукции ММП в геоцентрической магнитосферной системе координат.
     

Черт.1

     
     
     2. Изменение среднего значения индукции ММП  и модуля составляющей  на орбите Земли в зависимости от фазы солнечной активности в ходе 11-летнего цикла солнечной активности приведено на черт.2.
     
     

1 - среднегодовая индукция ММП , нТл; 2 - среднегодовое значение модуля
 -составляющей ММП , нТл; 3 - среднегодовое число
Вольфа  - по ГОСТ 25645.302-83

Черт.2

     
     
     3. Гистограммы распределения вероятности наблюдения среднесуточных значений модуля и составляющих индукции ММП в минимуме и максимуме солнечной активности приведены на черт.3-6.
     
     

Черт.3

Черт.4

Черт.5

Черт.6

     
где тонкая линия - вероятность наблюдения в минимуме солнечной активности, а толстая - в максимуме солнечной активности;
     
      - отношение времени наблюдения данного значения ко всему интервалу измерений ММП, %;
     
     - среднесуточное значение модуля индукции ММП, нТл;
     
     , ,  - среднесуточные значения составляющих вектора индукции ММП в солнечно-магнитосферной системе координат, нТл.
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

     
СРЕДНЯЯ ИНДУКЦИЯ РЕГУЛЯРНОГО ММП
НА РАЗЛИЧНЫХ РАССТОЯНИЯХ ОТ СОЛНЦА

     
     В таблице приведены вычисленные по формуле (3) настоящего стандарта средние значения индукции регулярного ММП в минимуме  и максимуме  солнечной активности на различных гелиоцентрических расстояниях.
     
     

     
     
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

     
СТРУКТУРА РЕГУЛЯРНОГО ММП В МОДЕЛИ

     
     В модели регулярного ММП полагают, что основания силовых линий ММП жестко связаны с вращающимся Солнцем.
     
     Условие совместного вращения магнитного поля с Солнцем задается уравнением
     

,

     
где  - угол между радиальным направлением и касательной к силовой линии магнитного поля в данной точке.
     
     Вид силовой линии ММП представлен на черт.1.
     
     

Черт.1

     
     
     При постоянных скоростях  и  магнитные силовые линии определяются уравнениями:
     

,

.

     
     При 90° силовые линии ММП располагаются в плоскости гелиоэкватора.
     
     При других значениях полярного угла  нитки спирали располагаются на поверхности конуса const.
     
     Наклон спирали относительно радиального направления вычисляют по формуле
     

.

     
     На орбите Земли при скорости солнечного ветра , равной 4·10 м/с, и , равной 1, абсолютное значение  равно 45°.
     
     2. Секторная структура ММП вращается вместе с Солнцем со средним периодом обращения, равным 27 сут.
     
     Индукция ММП достигает максимума при пересечении границы сектора и уменьшается внутри сектора.
     
     Схематическое представление секторной структуры ММП показано на черт.2.
     
     

где знак "+" соответствует направлению ММП от Солнца;
     
     знак "-" соответствует направлению ММП к Солнцу;
     
     направление ММП показано внутри каждого сектора стрелкой;
     
     граница секторов показана сплошной линией.
     

Черт.2

     
     
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное

     
СРАВНЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ МОДЕЛИ РЕГУЛЯРНОГО ММП
С РЕЗУЛЬТАТАМИ ИЗМЕРЕНИЙ

     
     1. Результаты обработки измерений радиальной составляющей  и азимутальной составляющей  приведены в таблице. Зависимость составляющих ММП от гелиоцентрического расстояния определяется формулами:
     

,                                        (1)

     
,                                       (2)

     
где  и  - коэффициенты для радиальной азимутальной составляющих, нТл;
     
      и  - показатели степени радиальной зависимости составляющих  и ; в модели регулярного ММП -2, -1.