B E I T P ~ A G ZUI~ FP~AGE D E S Z U S A M M E N H A N G E S DEI~ P U L S A T I O N E N D E S E L E K T R O M A G N E T I S C H E N F E L D E S DEt~ EP~DE U N D D E R S O N N E N T A T I G K E I T * )

JAROSLA'r HaLENKA, JA~-A P~COVi Geophysikalisches Institut der TschechosI. A/cad. d. Wiss., Praha**)

Wir standen vor der Aufgabe, die Abh/~ngigkeit der Pulsationen des geo- lnagnetisehen und elektrotellurisehen Feldes v o n d e r Sonnenti~tigkeit zu un- tersuehen. Bei der Prtifung dieser Abh~Lngigkeiten verwendet.en wir die iibliehe Teilung der Pulsationen in 2 grundlegende Gruppen, die mit :pc und pt be- zeiehnet werden. Beim VergIeieh der verschiedenen Au[3erungen der Sonnen- t~tigkeit mit den dutch sic hervorgerufenen Erseheinungen im elektromagne- tischen Feld der Erde bewerteten wir die Wahrseheinliehkeit einer Emission der geoaktiven Korpuskularstrahlung der Sonne mit Rtieksieht auf die Hypo- thesen fiber den Effekt der SonnentS, tigkeit auf die geomagnetisehe Aktivit~t, die yon B. Bedn~,~ovs [1] vorgesehlagen w-arden. Die Zusammenh~mge wurden vorwiegend dutch statistisehe und graphisehe Methoden sowohl ftir die Gesamt- heit der Daten, als aueh far einige spezielle F'~lle gepriift.

Wir verwendeten ftir den Vergleieh das Material yon 1958, also einem Zeit- absehnitt kurz naeh dem Maxhnum der Sonnent~tigkeit. Von den Sonnendaten bentitzten wit die Relativzahlen der Sonnenfleeken [2] und die Angaben tiber ehromosph~risehe Eruptionen und aktive Gebiete in den t~glichen Sonnen- karten [3, 4], welehe aueh eine l~bersieht tiber die gesamte Sonnentg, tigkeit botch.

Die Korpuskularstrahiung der Sonne, die sieh in der geomagnetisehen Aktivit/~t ~ul3ert, wurde dutch den geomagnetisehen planetarisehen Index A. und den Index A~ ftir Prfhoniee dargestellt. Der Index A~ (ev. A~), der dureh einen einfaehen Vorgang aus den dreisttindigen Indizes K , (ev. K~) ge- wonnen wird, wurde yon Barrels eingeftihrt, um die geomagnetisehe Aktivit~t in tSgliehen Intervallen zu eharakterisieren [5].

Die Angaben tiber die Pulsationen des elektromagnetisehen :Feldes der Erde wurden dem naeh den Instruktionen des IGJ verarbeiteten ~[aterial des geomagnetisehen und elektrotellurisehen Observatoriums des Geophysika- lisehen Insti tuts der Tseheehosl. Akad. d. Wiss. in Budkov entnommen. Die kurzperiodisehen Variat.ionen des geomagnetisehen Feldes wurden in den D- und H-Komponenten mit der La Cour-Apparatur, und die Variationen des t.ellurisehen Feldes in den NS- und EW-Komponenten mi t sehnellregi- strierenden Gerat.en verfolgt.

:Beret wir an die Analyse der Teilvergleiehe herantreten, wollen wir betonen, d~d~ alle lZesultate unt.er speziellen Bedingungen gewonnen wurden: die kurz- periodisehen Variationen des elmg. Feldes wurden blol3 an einem Punkt der Erdoberfl/iehe in mittlerer geogr. Breite w/i, hrend eines Jahres zur Zeit der maximalen Sonnenthtigkeit, d. h. bei einem erhShten Niveau der geomagne- tisehen Aktivit~t, verfolgt.

*) Vorge t ragen am 24. 6. 1959 auf der Arbe i t s b e r a t u n z fiber die r a s ch en gcomagne- �9 t ischen and teUurischen Var ia t ionen ~,in Geophysil~alischen ]nst i tut . tier Tschechosl . Akad.

d. Wiss.

**) Anschrift: Bodn{ If., Praha 13-Spof'ilov.

4 .) Studia geoph, et geod. 4 (1960}

Bei trag des Z~,~ammenhange.~' der P ul,sat[o~e,~ des elekt, romagneti,~chen 2~'ehles der E r d e . . .

Ein Vergleich der Graphen des j~hrliehen Verlaufs der Indizes A~, der Rela- t ivzahl der Sonnenflecken und der t~glichen Dauer der geomagnetisehen und tellurischen Pulsationen pc und pt, der zu Orientierungszwecken durchgefiihrt wurde, fiihrte zu keinen klaren Ergebnissen. Wir verwendeten daher sp~ter in weitem Mal~e die graphische Methode der Verarbeitung mittels 27-tSgiger Diagramme, die uns die fallweise Tendenz yon 27-t~gigen Rekurrenzen im untersuchten Material ermSglichen sollten. Wie bekannt, setzt diese Methode voraus, da{~ die geoa.ktive Sommnstrahlung nur von einem begTenzten Gebiet ,~uf der Sonnenoberflache ausgeht, das seine heliographische Lage nicht wesentlieh '~ndert, an der 27-tggigen Sonnenrotation teilnimmt und seine Geoaktivit~t ftir die Dauer einiger Rotationen aufrechterhhlt. Das Auftreten einer 27-t~igigen gekurrenz fiihrt zur Schluf3folgerung, dab das Gebiet auf der SonnenobeHl~ehe die geoaktive S~rahlung nur in einer giehtung ~,usseudet, d. h. dab es sich mit. grol~er Wahrscheinlichkeit um Korpusknlar- und keines- wegs um Wellenstrahlung handelt. Auf diese Art werden, wie bekannt, die 27-t~gigen gekurrenzen der geomagnetischen rekurrenten Stiirme erkl'~rt, die besonders h~,ufig auf dem absteigenden Ast der Sonnent~ktigkeit auftreten.

P u l s a t i o n e n ve to T y p u s pc

In den 27-t/igigen Diagrammen sowohl der Indizes A~, als auch der tSglichen Dauer der geomagnetisehen und teliurischen Pulsationen pc (Abb. 1) iugern sieh deutlich 2 ausgepr~tgte rekurrente Gebiete in der ersten H~lfte des unter- suchten Jahres, die den Son~eng~bieten in heliogcaphischen L~ngen -con un- gef~,hr 90 ~ und 300 ~ entsprechen. AuBerdem erscheint hier noch eine Reihe iso]ierter Zunahmen der angefiihrten Erscheinungen, die jedoeh schleeht oder gar nicht iibereinstimmen. Z. B. entspricht einer erhShten geomagneti- sehen Aktivitt~,t am 11. und 12. II. 1958 keine Verl~,ngerung der Periode eincs Auftreten yon Pulsationen: ein umgekehrter :Fall yon Nichttiberein- stimmung trit t bei der letzten Sonnenrotation auf. Bei einer genaueren Verfolgung der Abh~nggkeit des Auftretens yon geomagnetischen ]?ulsationen veto Index A, wird es deurlich, dab ~n Tagen yon lgngerer Pulsationsdauer die geomagnetisehe Thtigkeit im Durchsehnitt hSher ist.

S o n n e n t ~ t i g k e i t

Wit wollen nun die 27-t~i.gigen Diagramme untersuchen, cLie die Durchggnge verschiedener Sonnenfleckentype:x durch den ZentrMmeridian innerhalb einer heliographischen Breite yon _~-'~0 ~ welters die Durehg~nge groBer Flecken- gruppen und schliel31ich das Auftreten yon Eruptionen innerhalb yon _--'_25 ~ veto ZentrMmeridian darstellen (Abb. 2).

kbb. 2a zeigt, dab ~ueh bei Eint.eilung der Sonnenflecken in frtihe, maxi- male und sp/~te keine Ansammlung yon Flecken in rekurrenten Gebieten wie im Fall der magnetischen AkivitSt stat.tfindet. [n Abb. 2b kann man das kttftreten grol]er Fleckengruppen an dem er r des ersten rekurrenten Gebietes der magnetisehen Akti~'it~t. beobachten, w~t~rend zur Zeit des zweiten Gebietes d,~s Anftreten yon Fleekengruppen bedeutend kleiner ist. In Abb. 2c reihen sich die chromosphs Eruptionen "~hnlich wie der Index A~, doeh ist das Auftreten ehromosphSMscher Eruptionen im zweiten Gebiet bedeutend geringer als im ersten Gebiet, was ~mch mit dem verringerten Auftreten gro~er Fleekengruppen tibereinstimmt.

S t u d i a g e o p h , eL geod . 4 (1969) ~.~

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d. Halenka, J. P~5ovd

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A b b . t ,

~ : S t u d i a g e o p h , e t g e o d . 4 (1960)

Beitrag des Zusamn~,enhanges der PuIsationen des elektromagnetischen Feldes der E rde . . .

P u l s a t i o n e n v o m T y p u s pt Beim Vergleich der 27-t~gigcn Diagramme der titglichen Pulsationsdauer

~-om Typus pt des geomagnetisehen und tellurischen Feldes mit dem Diagramm dcr maximalen Amplituden pt des tellurischen Feldes in der NS-Komponente (Abb. 3) sieht man, dal3 in den geomagnetischen pt-Pulsationen beide rekurren- ten Gebiete der ersten Hi~]fte des Jahres fehlen. In den Diagrammen der tellu- rischen pt-Pulsationeu sind diese Gebiete wenig ausgepr~gt, wobei das zweite Gebiet iiberwiegt. In den Abb. 3a,b,e hat sich nfit Rtieksicht auf die pc-Pulsa- tionen das Maximum der Pulsationsaktivit~tt in die zweite Its des Jahres versehoben, was besonders in den Diagrammen der Pulsationsdauer bemerk- bar ist. Vergleiehea wir diese Tatsache mit dem js Verlauf der geomag- netisehen Aktivits die in der ersten Jahreshalfte durch l~ngere rekurrente Stiirme charakterisiert ist, w~thrend in der zweiten H~,lfte gr6i]tenteits kfirzere Stfirme und h~ufige l~uhepausen eintreten, so folgt daraus, dab die pt-Pulsa- tionen die Tendenz haben, bei mittlerer oder geringer geomagnetischer Aktivi- t~ t aufzutreten.

Das e r s t e u n d z w e i t e G e b i e t

Der erw'~hnte Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Gebiet in Bezug auf das Auftreten beider Pulsationsarten bei meist gleichem Verha]ten der geomagnetischen Aktivit~t fiihrte uns zu dem Versuch, die Erscheinung aus dcr Sonnensituat.ion zu erkl~tren. Bei der Analyse der Sonnensituation zur Zeit beider Gebiete wurde der verhi~ItnismitBig gut definierte Beginn der rekurrenten StSrungen in den einzelnen Rotationen zur Grundlage genommeu. Die Sonncnkarten zur Zeit des St6rungsbeginnes wurden dann zur Unter- suehung der Sonnent~tigkeit in der nahen Umgebung der ~Iitte der Sonnen- seheibe genommen, wobei wir zwischen der Emission der Korpuskularstrah- lung und dem St6rungsbeginn ein zweit~igiges Intervall in Betracht zogen..

Das erste Gebiet war whhrend der ersten 5 Rotationen im aktiven Intervall yon 90 ~ (mit Ausnahme der dritten Rotation) durch das Auftreten yon Sonnen- flecken charakterisier~, die in der zweiten und vierten ILotation yon chromo- sph~trischen Eruptionen begleitet waren. Die Fleckent~tigkeit ging yon der n5rdlichen auf die siidliche Halbkugel fiber. In allen P~otationen gab es Fila- mentendurchg'~nge durch den Mittelpunkt.

Im zweiten Gebiet in der Umgebung yon 300 ~ traten keine Fleckengruppen in nhchster N~he der Mitte auf. Ill etwas h6heren heliographischen Breiten erschienen gr6Bere Fleekengruppen mit eruptiver T~tigkeit. In allen Fi~llen kam ca zu Durehggngen yon Filamenten durch dell Mittelpunl~t, die im Ver- gleich mir dem ersten Gebiet gr5Ber waren und einem andern Typus angeh6rten.

Abb. 1. 27-t~giges D i a g r a m m a) der Indizes Av; b) der t / ig l ichen D a u e r de r geomagne- t i s ehen Pu l sa t j onen ; c) der tgg l ichen Daue r der t e l lu r i schen P u l s a t i o n e n pc

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c) 0 - - ( Z 3 3 - - ~ 6 6 - - ~ 8 8 - - ~ 1 0 1 0 - . ( 1 2 1 2 - - ~ 1 6 16 - -24 S t u n d e n

x u n t e r b r o c h e n e t~egies t r ierung

Studia geoph, e~ geod. 4 (1960) 45

J, Halet~ka, J. P6~.ovd

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30

~(]' St~.Idia geoph, et geo4. 4 (1960>

Bei t rag des Z u s a m m e n h a ~ g e s der P u l s a t i o n e n des e lek t romagne t i schen F e ~ e s de r E r d e . . .

Es ist interessant , dab es sieh bei den ers ten 3 Ro ta t ionen u m ein und dasse lbe F i l ament handel te , das sieh wghrend der ganzen Zeit mi t blog ger ingen ~ n d e - rungen der Lage und F o r m erhielt. Abb. 4 zeigl; eharakter is t i sehe Beispiele, die die untersehiedl iehen Sonnens i tua t ionen ftir beide Cebie te i l lustrieren.

Wenn aueh unsere Analyse nieht als durohaus genau bezeiehnet werden kann (was un te r den kompl iz ier ten Bed.ingungen zur Zeit eines M a x i m u m s der Sonnentg t igkei t begreiflieh ist), so kann m a n doeh den Untersehied zwisehen den Si tua t ionen in beiden In te rva l l en als reell be t raeh ten .

N e g a t i v e r E f f e k t in d e r g e o m a g n e t i s c h e n A k t i v i t g t u n d P u l s a t i o n e n b e i d e r T y p e n

Als weitere M6gliehkeit e ine rUnte r suchung anderer Quellen beider Pu lsa t ions - t ypen bot sich das Verfolgen der Pulsa t ionen an Tagen eines ausgepr i ig ten Rtiekganges der geomagnet i schen Akt iv i tg t ((lie 5fter auch Nul lwer te erreicht) , oder an Tagen eines nega t iven Effekt, s. An solchen Tagen wgre zu e rwar ten , d~[3 die geoakt ive Korpus ku l a r s t r ah l ung der Sonne bedeu tend geringer ist, wobei einige schwiichere Quellen gefunden werden kSnnten (die bei hShere r Akt iv i tg t t iberdeekt sind), und es k6nnte festgestel l t werden, ob ctie die Pulsa- t ionen erregende Korpus ku l a r s t r ah l ung gleichfalls v e r m i n d e r t wurde.

Wir wghl ten 9 Fglle eines nega t iven Effekts , gr613tenteils yon zwei- ode r mehr tgg iger Daue r (3., 4., I . ; 23., 24. V.; 4 . - -6 . VI I I . ; 12.--14. I X . ; 18.--24. IX. ; 9 . - -12. X.; 5., 6. XI . ; 21, 22 . XI. ; 30. X I . - - 1 . XI I . ) . Eine gr t tndl iehe Analyse der Sonnens i tua t ion 2 Tage vor dem nega t iven Ef fek t in der nahen U m g e b u n g des Mi t t e lpunk tes ft ihrte zu folgenden Ergebnissen: I n einem Fall handelt, e es sieh unl einen einfaehen nega t iven Effekt , he rvorge ru fen du reh das N ieh tvo rha ndens e i n yon Quellen einer K o r p u s k u l a r s t r a h l u n g im unter -

Abb. 2. 27-tiigige Diag-ramme a) der Durchgitnge verschiedener Typen yon Sonnenfleeken dutch den ZentrMmeridian

innerhalb einer heliographischen Breite yon 420 ~

I iL 2 o �9 [ ] ~ = - - "['ypus A B C D E 1" G H I

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friihe maximaie spgte b) Dt, rehgang grofaer Fleekengruppen dutch den ZentrMmeridian. A t,,merkt~ng: Bei dem Durehgang zweier oder dreier FIeekenaruupen dutch den Zent, rM- meridian wurden folgende Symbole gewShlt: ~,Venn eine der 2 Fleekengruppen (lie .Fleeken- zahl 10--29 hatte, wawde (as Svmbol der ngehst, h6heren Ordnun~ gewii, hlt, bei einer l?leekenzahl yon ~30 in lmiden Gruppen wurde das S.vnahol der zwTeit~h6herert Ordnung gewghlt. Ein /ihnlieher Vorgang wurde ein.gesehlagen, wean dutch die ~Iitte gleiehzeit.ig 3 C, ruppen duvehgingen. e) Auftreten yon Eruptionen im Oebiet yon -I_25 ~ yore Zentralmevidian. A n'merku.mj: Bcim Auftreten von Eruptionen verschiedener Importanz wurde das Symbol entsproche.M der h6heren Importanz gewii, hlt.

b ) o ,.~ ,:~ 0 | ~ @

Fleekenzahl in 10-- t9 20---20 30 -39 4 0 - 49 .50--59 60 -69 70--79 >80 der Gruppe

e) Anzahl der 1 "2 3 >4 I '2 )/3 l'],'uptionen 1 ' 2 - - 3 [ l l : l} } o I ' t o , D,Z

Studia geoph, et geod. ~ (1960) 47

J. Halenka, J . P~Eovd

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Abb. 3.

4 8 Studia geoph, et geod. 4 (1960)

Beitrag des Z~l~amme'nhanges tier Pulaatio,e~ des elektromagneti~'cher, Fe&tes der Erde . . .

suehten Gebiet der Sonne, in einem andern Fall ging dureh die Mitre der Son- ne blo13 ein gebundenes Filament. Bei diesen 2 negativen Effekten kam es weder zu /~:-, noeh pt-Pulsationen. Aus der Untersuehung der iibrigen F/i, lle erfliel3t, daft bei einem Durehgang yon eruptiven Fleekengruppen dutch den Mittelpunkt bei auftretenden Negativeffekten etne Tendenz zum Auftreten geomagnetiseher und telluriseher pc-Pulsationen herrseht. Treten jedoeh irn Seheibenmittelpunkt Filamente auf, so finden wit bei Negativeffekten eine Tendenz zum Auftreten yon pt-Pulsationen.

S c h l u l 3 f o l g e r u n g

Fassen wir die Resultate der durehgefiihrten Vergleiehe zusammen, so kern- men wit za folgenden S::hlulHolgerungen: Das Auft~reten yon pc- und :pt- Pul- sagionen hitngt im gro!~en und ganzen yon der ge0magnegisehen Aktivitgt und der Sonnenggtigkeig ab, wobei sieh beide Typen in dieser Beziehung von- einander ungerseheiden, u. zw. wahrseheinlieh im gusammenhang mit dem Char'akter des Sonnensiguagion in der Umgebung des Mitgelpunkts der Sonnen- seheibe. Nine durch Nruptivt.'gtigkeit eharakterisierge Sonnensituation ist, gtinsgiger fiir das Auftreten yon Pulsationen vom Typus pc, w'ghrend eine dureh das Vorhandensein yon Filament, en auBerhalb des Faekelfeldgebiets eharakgerisierte Sonnensituation d_ie Tendenz zum Auftreten yon Pulsationen vom Typus pt aufweist,. Bei der Bewergung der Resultate muft man allerdings auf die spezifisehen Bedingungen Riic~ksicht. nehmen, die in der Ninleigung erw'ghnt werden.

Wir kamen zu der Sehluftfolgerung, dr*I} einige M6gliehkeigen gefunden wurden, die bei weiterer Verarbeigung an Hand eines ausgiebigeren Materials zu tlesultaten ftihren k6nnten, die zur Aufklt~,rung des Zusammenhanges der Pulsationen des elektromagnetisehen Feldes der Erde und der Sonnentittigkeit ftihren k6nnen.

Einge, gangen am 17. 8. 1959 Reze~i.sent,~t~: A. Janddlcov(i, M. Kopeck,~

Abb . 3. 27-tiigbzes D i a g r a m m a) der t / igl iehen Dauor der g e o m a g n e t i s c h e n P u l s a t i o n e n pt ; b) der t / igl iehen D a u e r der pt*Pulsat, ionen des te l lur i sehen NeMes; e) dee m a x i m a l e n Amplit , uden der pt-TPulsal~ionen des te l lur isehen Fehtos in dee N S - K o m p o n e n t e .

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a- u n t e r b r o e h e n e Regis t r ie rung .

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> 5 0 - 6 0 >6(3-- .70 > 7 0 Min.

50-- < 7 0 _2>__70 ~I[n.

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Studia geogh, e~ geod. ~ (1960) ~9

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A b b . 4. S o n n e n a k t i v i t / i t n a c h den F r e i b u r g e r t/s S o n n e n k a r t e n : a ) v o m 28. I I I . 1958 - - e r s t e s Gebiet ; b) y o r e 14. I I . 958 -- zwe i t e s G e b i e t .

50 Studia gcoph, et geod. 4 (1960)

Beitrag. des Zt~sammenhanges der Pulsat ionen des elektromagnetischen Fehles der Erde . . .

Li teratur

[1] B. B e d n g ~ o v d : S l e d o v g n i souv i s los t i mez i s lune6ni a g e o m a g n e t i e k o u a k t i v i t o u v roce 1953. T r a v a u x de F l n s t . G6ophys . de l 'Acad . Tch6cos l . Sci. N o 28, Geofys ikAln i s b o r n l k 1955, N ~ S A V , P r a h a 1956.

[2] M. W a l d m e i e r : P r o v i s i o n a l S u n s p o t - N u m b e r s . J . G e o p h y s . Res . , V. 63, 1958, 417, 553, 830. (FSr d ie M o n ~ t e X . , X I . u n d X I I . 1958 w u r d e n d ie S o r m e n f l e c k e n - R e l a t i v - z ~ h l en aus d e n f r e i b u r g s c h e n K a r t e n ben f i t z t . )

[3] Co~me,~Hh~e ;xa~n~;e 1958 r . , I43~ AH CCCP, Mochila 1958. 1959 ,Tie~mnrpa~t. [4] M a p of t h e Sun . F r a u n h o f e r I n s t . , F r e i b u r g h n B re i sgau 1958. [5] J . B a r r e l s , ,I. V e l d k a m p : G e o m a g n e t i c I n d i c e s K a n d C, 1951, I A T M E Bull .

N o 12f, W a s h i n g t o n 1952.

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[[OCTymtno 18. 8. 1959.

Studia g e o p h , eL g e od . ~ (IS.~0) 5 1