Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Исследованы вариации потоков заряженных частиц (электронов, протонов) в широком диапазоне энергий (от единиц кэВ до десятков ГэВ) в магнитосфере Земли и их воздействие на высокоширотную атмосферу. Проведен комплексный анализ отклика верхней, средней и нижней атмосферы на воздействие потоков заряженных частиц, имеющих магнитосферное, солнечное, галактическое происхождение. Рассмотрены электроны внешнего радиационного пояса Земли, авроральные частицы, солнечные и галактические космические лучи. В работе использованы различные подходы для решения поставленных задач: экспериментальный, теоретический подход, численное математическое моделирование. Использованы экспериментальные данные Полярного геофизического института (ПГИ) на Кольском полуострове и архипелаге Шпицберген. Исследован вклад УНЧ и ОНЧ волновых возмущений в ускорение электронов до релятивистских энергий (несколько МэВ) во внешнем радиационном поясе Земли. Регистрация потоков электронов в диапазоне энергий от 50 кэВ до > 2 МэВ осуществлялась по данным геостационарных спутников GOES. Для характеристики ОНЧ волновой активности в магнитосфере использованы данные японского спутника ERG, данные спутников RBSP. Анализ показал, что наземная регистрация ОНЧ волн не может быть надежным индикатором увеличения мощности ОНЧ волн в магнитосфере вследствие их затухания в ионосфере. Использован УНЧ индекс для характеристики волновой активности магнитосферы в Pc5 диапазоне. Рассмотрены периоды как с магнитными бурями, так и без них. Необходимым условием ускорения электронов до релятивистских энергий является длительная суббуревая активность, сопровождающаяся инжекцией электронов с энергией 50-100 кэВ. Возрастание потоков релятивистских электронов происходит после периодов с высокой скоростью солнечного ветра. При этом величина роста МэВ электронов не зависит от интенсивности геомагнитной бури и может происходить без бури. Наличие высокой скорости солнечного ветра является причиной для возбуждения тороидальных МГД волн Pc5 диапазона в магнитосфере. Корреляция между периодами с высокой скоростью солнечного ветра и ростом потоков релятивистских электронов с задержкой в 1-3 дня подтверждает идею о важной роли дрейфового резонанса магнитосферных электронов с МГД колебаниями Pc5 диапазона. Рост потоков релятивистских электронов на 1.5-2 порядка происходит через 1-2 дня после роста УНЧ индекса, роста мощности ОНЧ излучений в магнитосфере. То есть рост мощности как УНЧ, так и ОНЧ волн в магнитосфере происходит на начальной стадии ускорения электронов. Синергетическое влияние мощности УНЧ и ОНЧ излучений на потоки релятивистских электронов выше, чем сумма раздельных вкладов этих факторов. Исследовано взаимодействие низкочастотных УНЧ волн Pc4 диапазона и заряженных частиц в магнитосферной плазме с использованием данных спутника ERG, спутников GOES. Данный тип волн генерируется при очень спокойных геомагнитных условиях, пульсации имеют очень монохроматичную форму, при этом пульсации не видны на наземных магнитометрах из-за затухания в ионосфере. Вопрос о механизме генерации данного вида пульсаций остается открытым. Детально исследовано событие 4 мая 2017 года. Показано, что частота данных колебаний уменьшается с увеличением L-оболочки, то есть пульсации имеют резонансную природу. Обнаружено, что пульсации в потоках электронов находятся в фазе с геомагнитными пульсациями, а пульсации в потоках протонов в противофазе. Показано, что инжекция электронов из ночной стороны магнитосферы может приводить к генерации УНЧ колебаний Pc4 диапазона в утреннем секторе магнитосферы. Проведены расчеты воздействие высыпающихся релятивистских электронов на состояние молекулярного азота, являющегося основной составляющей атмосферы Земли. Неупругое взаимодействие высыпающихся в атмосферу высокоэнергичных частиц с молекулами азота приводит к возбуждению различных электронно-возбужденных состояний N2. В проекте впервые представлена кинетическая модель триплетных электронно-возбужденных состояний молекулярного азота на высотах верхней и средней атмосферы Земли во время высыпаний релятивистских электронов. При расчетах рассмотрена кинетика 5 триплетных электронно-возбужденных состояний A3Σu+, B3Πg, W3Δu, B'3Σu–, C3Πu. В модели учитываются внутримолекулярные и межмолекулярные процессы переноса электронной энергии при неупругих столкновениях с молекулами N2 и O2. Модель рассматривает как излучение полос Вегарда-Каплана (VK), первой положительной системы (1PG), Ву-Бенеша (WB), послесвечения (AG), второй положительной системы (2PG). Данная модель электронной кинетики N2 позволила рассчитывать колебательные населенности всех рассмотренных состояний на различных высотах средней и верхней атмосферы Земли при высыпании энергичных (энергии до 100 кэВ) и релятивистских (энергии от 100 кэВ и выше) высокоэнергичных электронов. Расчеты показали, что увеличение плотности атмосферы влияет на рассчитанные колебательные населенности состояния B3Πg. Приведены результаты расчетов интенсивностей свечения полос первой (750 нм и 670 нм) и второй (337 нм) положительных систем молекулярного азота в атмосфере Земли во время высыпания энергичных и релятивистских высокоэнергичных электронов (10 кэВ – 10 МэВ). Впервые показано, что для полос первой положительной системы N2 наблюдается значительное уменьшение скоростей излучения на нижних высотах по сравнению со свечением полос второй положительной системы. Проведен анализ двух крупных GLE (ground level enhancement) событий, связанных с вторжением солнечных космических лучей (СКЛ) в атмосферу Земли, для текущего 24 цикла солнечной активности – 17.05.2012 и 10.09.2017. Были использованы данные высокоширотных нейтронных мониторов ПГИ (Апатитах и Баренцбург). С помощью разработанной в ПГИ методики решения обратной задачи были определены основные характеристики СКЛ по данным сети нейтронных мониторов: спектр, ширина питч-углового распределения и положение оси анизотропии. Для расчетов была использована модели магнитосферы Цыганенко-01 и -03, модель IGRF. Расчеты выполнены с шагов в 5 минут. В целом полученные спектры соответствуют спектрам в GLE событиях предыдущих циклов. В первом событии спектр имел экспоненциальную форму на протяжении всего возрастания и был мягким, во втором спектр был смешанный: среднее между экспонентой и степенной формой и очень жестким, подобным событиям. Сравнение спектров с данными прямых измерений в стратосфере на шарах-зондах, полеты которых производит ПГИ, и с данными спутника GOES показало хорошее согласие. Расчет спектров GLE событий будет использован для изучения эффектов, производимых СКЛ в атмосфере Земли, в том числе, для расчета профилей ионизации от 80 км до уровня земли. Выше 80 км вклад космических лучей в ионизацию атмосферы мал. Также полученные спектры могут быть использованы при расчете доз облучения при авиа перелетах. С использованием моделирования прохождения протонов СКЛ через атмосферу Земли, их взаимодействия с окружающим веществом и последующего развития каскадов были получены кривые скорости ионизации в зависимости от высоты для географических координат 65.57 N, 33.39 E и значения жесткости геомагнитного обрезания Rcutoff = 0.65 ГВ для события GLE-61 (18 апреля 2001). Расчеты выполнялись при помощи программного комплекса RUSCOSMICS, разработанном в ПГИ. В качестве входных параметров использовались первичные спектры СКЛ, рассчитанные по данным нейтронных мониторов. Участниками проекта был изготовлен небольшой мюонный детектор и протестирован в Апатитах. Планируется во время командировки на Шпицберген во второй половине 2019 года установить его в Баренцбурге. Мюонный детектор позволит проводить прямые измерения ионизующих потоков заряженных частиц космических лучей на уровне земли в арктическом регионе. Исследовано влияние высокоширотных ионосферных возмущений на сигналы глобальных навигационных спутниковых систем GPS. Рассмотрены такие параметры как полное электронное содержание (ПЭС) ионосферы, производная ПЭС – ROT (rate of TEC), амплитудный (S4) и фазовый индексы сцинтилляций. Произведено сравнение воздействия на GPS сигналы наиболее мощных возмущений в высокоширотной ионосфере: суббуревых высыпаний заряженных частиц и патчей полярной шапки (polar cap patch). Использованы данные двухчастотного GPS приемника на станции NYA (архипелаг Шпицберген), работающего на частоте 50 Гц. Для идентификации ионосферных возмущений использованы данные радара некогерентного рассеяния EISCAT на архипелаге Шпицберген. Использованы данные магнитометров сети IMAGE. Были рассмотрены ионосферные возмущения за 2010-2017 года. Анализ данных показал, что амплитудный индекс сцинтилляций (S4) практически не изменялся во время рассматриваемых возмущений. Показано, что суббуревые высыпания приводят к заметно большим значениям фазового индекса сцинтилляций (до 3 радиан), чем патчи полярной шапки, что порой приводит даже к потере сигнала. В то время как патчи полярной шапки во время суббурь приводят к более значительному росту производной ПЭС (ROT). Разные типы ионосферных возмущений приводят к появлению неоднородностей различного масштаба. Методами численного эксперимента исследована задача определения характеристик электромагнитных волн ИНЧ, СНЧ диапазона, распространяющихся в волноводе Земля-ионосфера, при появлении неоднородностей в распределении электронной плотности, вызванных высыпанием заряженных частиц в ионосферу. Профили концентрации, используемые в численных экспериментах, базируются на данных радара частичных отражений ПГИ, расположенного на радиофизическом полигоне Туманный на Кольском полуострове и модели IRI-2016. Рассмотрена магнитная буря 17 марта 2013 и предшествовавшая ей солнечная вспышка 15 марта 2013 г. Используемая в представленной работе модель распространения электромагнитных сигналов разработана авторами. Эта модель основана на численном интегрировании системы уравнений Максвелла в проводящей среде при помощи новой явной схемы. Выявлено значительное влияние вида вертикального профиля электронной концентрации на волновое сопротивление среды и разность фаз между магнитной и электрической компонентами. Показано, что в случаях увеличения концентрации электронов в D-области волновое сопротивление среды увеличивается, а компонента электромагнитного поля E начинает запаздывать относительно H. Выявлено влияние горизонтальных градиентов концентрации электронов на амплитуду электромагнитных сигналов ИНЧ диапазона при переходе между областями с различными характеристиками волновода Земля-ионосфера.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Проведен комплексный анализ отклика высокоширотной атмосферы на воздействие релятивистских электронов радиационных поясов Земли, авроральных частиц, солнечных и галактических космических лучей. Данные заряженные частицы занимают энергетический диапазон от единиц кэВ до десятков ГэВ. В работе использованы различные подходы для решения поставленных задач: экспериментальный, теоретический подход, численное математическое моделирование. Использованы экспериментальные данные Полярного геофизического института (ПГИ) на Кольском полуострове и архипелаге Шпицберген. Произведено сравнение потоков захваченных в магнитосфере и высыпающихся в атмосферу релятивистских электронов. Для регистрации захваченных релятивистских электронов использованы данные геостационарных спутников GOES, а также спутников ERG, RBSP. Для регистрации высыпающихся релятивистских электронов использованы данные низковысотных спутников NOAA POES, имеющих солнечно-синхронную орбиту. Показана тесная связь роста потоков высыпающихся релятивистских электронов с ростом потоков захваченных релятивистских электронов, рост потоков высыпающихся релятивистских электронов происходит через десятки часов после начала геомагнитного возмущения. Отсутствие заметного роста потоков высыпающихся релятивистских электронов после импульсов динамического давления солнечного ветра говорит о том, что механизм, основанный на взаимодействии электронов с ионно-циклотронными волнами, является далеко не основным механизмом высыпания захваченных в магнитосфере релятивистских электронов в атмосферу, как считалось ранее. Представлена модель электронной кинетики для синглетных состояний a'1Σu–, a1Πg, w1Δu в верхней и средней атмосфере Земли во время высыпаний авроральных и релятивистских электронов. Внутримолекулярные и межмолекулярные процессы переноса электронной энергии при неупругих столкновениях с молекулами N2 и O2 учитываются в модели. Расчеты показали, что увеличение плотности атмосферы влияет на рассчитанные колебательные населенности состояния a1Πg и интенсивности свечения полос Лаймана-Бирджа-Хопфилда. Приведены результаты расчетов интенсивностей свечения полос Лаймана-Бирджа-Хопфилда (146, 138, 135 нм) молекулярного азота в атмосфере Земли во время высыпания авроральных и релятивистских высокоэнергичных электронов (10 кэВ – 10 МэВ). Впервые показано, что для полос Лаймана-Бирджа-Хопфилда N2 наблюдается значительное уменьшение скоростей излучения на нижних высотах по сравнению со свечением полос второй положительной системы. Показано влияние метастабильного молекулярного азота N2(A3Σu+) на кинетику синглетного кислорода O2(a1Δg, b1Σg+) во время высыпаний авроральных и релятивистских электронов. На основе доработанной методики были найдены решения обратной задачи для событий GLE-42 (29.09.1989), GLE-44 (22.10.1989). Событие GLE-42 является вторым по мощности за всю историю наблюдений. Была проведена существенная модификация расчета асимптотических конусов приема станций. Асимптотические конусы приемы вычислялись с малым шагом (0.001 ГВ) по жесткости. Методом решения обратной задачи по разработанной в ПГИ методике из данных мировой сети нейтронных мониторов получены спектры солнечных космических лучей. Далее спектры были использованы для расчета профилей ионизации атмосферы с использование модели RUSCOSMICS, разработанной в ПГИ на основе пакета GEANT-4. Был оценен вклад быстрой (PC – prompt component) и медленной компоненты (DC–decay component) спектра солнечных космических лучей в ионизацию высокоширотной атмосферы. Быстрая компонента космических лучей характеризуется экспоненциальным спектром, медленная – степенным спектром. Показано, что для быстрой компоненты характерно почти пропорциональное увеличение величины ионообразования относительно галактических космических лучей (являющихся фоновым уровнем) с максимумом ионизации на высоте около 12-15 км. Для медленной компоненты максимум ионизации смещен вверх по высоте относительно галактических космических лучей и наблюдается на высоте около 25 км. Это вызвано тем, что спектр быстрой компоненты содержит большее число более низкоэнергичных частиц (с энергией менее 1 ГэВ). Полученные результаты могут быть использованы при создании прогностических моделей оценки радиационной безопасности при авиа перелетах в высоких широтах. В результате моделирования прохождения ядер кислорода и азота галактических космических лучей через атмосферу Земли были получены стандартные высотные профили потоков вторичных частиц, а также скорость ионизации. Основной целью проведенной работы являлась количественная оценка вклада ядер элементов с Z>2 в скорость образования ионов в нижней атмосфере для области высоких широт. Моделирование показало, что в абсолютной величине скорости ионизации имеется прирост, начиная от высот в 30 км (в 2-3 раза), принимающий значительную величину на 70-80 км (до двух порядков). Увеличение потока вторичных частиц в 1.5-2 раза наблюдается на протяжении всех высот. Предположительно, такое различие профилей обусловлено большим числом образующихся гамма-квантов. Таким образом, можно говорить о влиянии тяжелых ядер на скорость ионообразования в средней мере, однако стоит предполагать, что если поток этих частиц увеличится, то вклад будет весьма существенным (http://ruscosmics.ru/SCR.htm). Был создан и поставлен на непрерывную регистрацию мюонный телескоп. Данные мюонного телескопа в реальном времени, его описание представлены на сайте (http://db.pgia.ru/muondata/index.html). Данный прибор регистрирует низкоэнергичные частицы (электроны, позитроны, мюоны и гамма-кванты), возникающие в приземном слое атмосферы от вторичных космических лучей, а также энергичные мюоны, возникающие в атмосфере на высотах 10-20 км. Данные мюонного телескопа используются для верификации моделей прохождения космических лучей через атмосферу, поскольку телескоп непосредственно измеряет энергичные заряженные частицы. В настоящее время телескоп установлен на станции космических лучей в Апатитах и проходит всестороннюю проверку на стабильность и надежность работы, определяются его характеристики. Несмотря на то, что созданный мюонный телескоп имеет упрощенную конструкцию по сравнению со стандартным мюонным телескопом, его установка и запуск в работу являются значимым фактом. Это единственный мюонный детектор в высоких широтах в России. Его асимптотический конус приема принимает потоки космических лучей из направлений, близких к северному полюсу эклиптики. Непосредственно телескоп детектирует мюоны с энергиями от 250 МэВ, при этом первичная частица космических лучей, от которой образуются мюоны, должна иметь энергию более ~5 ГэВ. А средняя эффективная энергия составляет 50-100 ГэВ. Мюонный детектор позволяет проводить верификацию различных моделей взаимодействия космических лучей с атмосферой Земли путем непосредственного измерения потоков энергичных заряженных частиц на уровне земли. Методами численного эксперимента проведены расчеты воздействия суббуревых высыпаний заряженных частиц на распространение электромагнитных волн в волноводе Земля – ионосфера, возбуждаемых реально действующими источниками ОНЧ сигналов, в полярных широтах. Детально рассмотрена полярная суббуря 11 декабря 2015 года с использованием магнитометров сети IMAGE, радара EISCAT 42m на архипелаге Шпицберген, луч которого направлен вдоль геомагнитного поля, оптических данных. Разработана модернизированная схема интегрирования уравнений Максвелла для решения задач распространения широкополосного электромагнитного сигнала в волноводе Земля – ионосфера. Обнаружено существенное влияние состояния ионосферы на разность фаз между основными электрическими и магнитными компонентами сигналов РСДН-20 и на волновое сопротивление среды, рассчитанное по максимальным амплитудам напряженности электрического и магнитного полей. Разность фаз между основными электрическими и магнитными компонентами на частоте 11905 Гц изменяется на 2,5 радиана при изменении условий в волноводе со спокойных к условиям, соответствующим суббуревым высыпаниям. На частотах 12649 Гц и 14881 Гц изменения не превышают 1 и 0,5 радиана соответственно. Амплитуда электрического поля на расстоянии 180 км от источника, в зависимости от силы суббури может увеличиваться до 10 раз, амплитуда магнитного поля до 5 раз. Наблюдается частотная зависимость изменений амплитуд: чем ниже частота, тем сильнее реакция на высыпания заряженных частиц в полярную ионосферу. Волновое сопротивление демонстрирует сложную зависимость от интенсивности высыпаний на частоте 11905 Гц: волновое сопротивление возрастает на 20 Ом при незначительном изменении профилей концентрации электронов и частоты столкновений с нейтралами, при дальнейшем усилении суббури снижается на 10 Ом. На частотах 12649 Гц, 14881 Гц волновое сопротивление возрастает на 10 Ом во время суббури. Произведена оценка вклада высыпаний заряженных частиц во время суббури в изменение полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы, определяемого по данным GPS приемников. Использованы данные радара некогерентного рассеяния UHF EISCAT в Тромсе, данные GPS приемников на станциях TRO, SKI, расположенные вблизи радара EISCAT. Для идентификации геомагнитных суббурь использованы данные магнитометров сети IMAGE. Значения концентрации ионосферной плазмы, определяемой по данным радара UHF EISCAT в Тромсе, интегрировались по высоте (примерно от 90 до 500-550 км) и пересчитывались в единицы измерения ПЭС [TECU]. Во время спокойных геомагнитных условий вклад интегральной концентрации на высотках от 100 до 500 км составлял 10%. Анализ показывает, что суббуревые высыпания способны давать до 50-90% в изменения ПЭС ионосферы. Основной вклад в ПЭС во время суббуревых возмущений обеспечивается ионосферой, а не плазмосферой.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
За третий года выполнения проекта проведен комплексный анализ отклика высокоширотной атмосферы на воздействие солнечных и галактических космических лучей, а также авроральных частиц. Данные заряженные частицы занимают энергетический диапазон десятков ГэВ до единиц кэВ. В работе использованы различные подходы для решения поставленных задач: экспериментальный, теоретический подход, численное математическое моделирование. Рассмотрены следующие вопросы: - воздействие протонов космических лучей фотохимию высокоширотной атмосферы; - ионизация атмосферы солнечными и галактическими космическими лучами; - воздействие авроральных частиц на ОНЧ радиосигналы от наземных передатчиков; - связь естественных ОНЧ излучений на земной поверхности и в магнитосфере. Впервые рассмотрена кинетика триплетных состояний молекулярного азота на высотах средней атмосферы Земли (20-80 км) во время высыпаний высокоэнергичных протонов. В представленной модели электронной кинетики N2 впервые учитываются как внутримолекулярные процессы квазирезонансного переноса энергии между триплетными состояниями молекулярного азота при столкновениях с молекулами N2 и О2, так межмолекулярные процессы переноса энергии. Данная модель позволяет рассчитать интенсивности свечения полос первой и второй положительных систем на всех высотах проникновения высокоэнергичных частиц. Впервые в мировой практике рассмотрена кинетика синглетного кислорода O2(a1Δg, b1Σg+) на высотах средней атмосферы Земли во время высыпаний высокоэнергичных протонов. При этом учтены как процессы прямого возбуждения вторичными электронами (образованных при ионизации молекул N2 и О2), так процессы переноса энергии электронного возбуждения с метастабильного молекулярного азота N2(A3Σu+) на молекулярный кислород O2(X3Σg–) при неупругих столкновениях. Показано, что все рассмотренные триплетные состояния вносят вклад в возбуждение синглетного кислорода O2(a1Δg, b1Σg+) посредством процессов переноса энергии между триплетными состояниями N2 и неупругих молекулярных столкновений метастабильного азота с О2 и О2-О2. Впервые исследована важная роль неупругих столкновительных процессов в перераспределении колебательной населенности основного состояния N2(X1Σg+,v">0) на различных высотах средней атмосферы Земли. Численно показано, что неупругие столкновения с молекулами N2 и О2 сказываются на колебательных населенностях состояния X1Σg+ на рассмотренных высотах 20-80 км. Данное влияние приводит к перераспределению относительных населенностей колебательных уровней с понижением высоты и увеличением плотности атмосферы. Впервые исследован вопрос о резонансе колебательных квантов молекулы N2 с малыми атмосферными составляющими (CO, CO2, O3) и роли колебательного возбуждения молекулярного азота в балансе инфракрасного излучения средней атмосферы Земли во время возмущений, вызванных высыпанием высокоэнергичных частиц. Проведены расчеты профилей ионизации атмосферы для ряда GLE событий с глобальной сеткой, в частности, для GLE события №72 (10.09.2017) – последнего зарегистрированного GLE события. Рассчитывались энергетические спектры, питч-угловые распределения и направления потока солнечных космических лучей во время GLE событий по методике решения обратной задачи, разработанной в ПГИ. На основе полученных спектров рассчитаны профили ионизации с помощью численной модели прохождения солнечных космических лучей через атмосферу Земли (RUSCOSMICS), разработанной в ПГИ. Результат в виде высотных профилей ионизации получен как для локальных географических координат, так и на глобальной сетке. Результаты моделирования были верифицированы с экспериментальными данными, полученными во время запуска стратосферных шаров-зондов с установленными на них счетчиками Гейгера. Запуск шаров-зондов осуществляется регулярно вблизи города Апатиты Полярных геофизическим институтом совместно с ФИАН. Наблюдается хорошее согласие в области высот 6-20 км, которых преимущественно достигают протоны космических лучей. С использованием программного комплекса RUSCOSMICS было проведено моделирование прохождения ядер гелия, входящих в состав первичных галактических космических лучей, через атмосферу Земли. Произведена количественная оценка вклада ядер 2He в общий вклад скорости образования ионов и вторичных частиц в атмосфере Земли в области высоких широт, для которых характерно малое значение жесткости геомагнитного обрезания R < 0,65 ГВ. Космические лучи на более чем 90% состоят из протонов. Тем не менее, результаты расчетом показывают, что на определенных высотах вклад ядер гелия в ионизацию атмосферы достаточно существенный. Показано, что вклад ядер гелия в ионизацию атмосферы на высотах 35-40 км становится сопоставимым с вкладом протонов. Выше 40 км вклад ядер гелия уже превосходит вклад протонов в ионизацию атмосферы. А на высоте около 70 км вклад ядер гелия превосходит вклад протонов уже в 3-4 раза. Таким образом, можно говорить о влиянии тяжелых ядер на скорость ионообразования в средней мере, однако стоит предполагать, что если поток этих частиц увеличится, то вклад будет весьма существенным (http://ruscosmics.ru/SCR.htm). Разработана методика пересчета данных мюонного телескопа, изготовленного в рамках проекта и установленного в городе Апатиты, в величину потока заряженных частиц в абсолютных единицах (http://db.pgia.ru/muondata/index.html). Полученный результат использован для верификации результатов расчета прохождения протонов космических лучей через атмосферу Земли при помощи программного комплекса RUSCOSMICS. Для совместного использования со стандартными детекторами на станции космических лучей г. Апатиты разработан и установлен нейтронный спектрометр с тремя каналами по энергиям и углом приема частиц, составляющим 15º. Такая конфигурация устройства позволяет изучать степень анизотропии потока частиц. Характеристики детектора (функция отклика и угол приема частиц), а также геометрические размеры были получены численным моделированием при помощи пакета программ GEANT4. Проведены численные эксперименты по воздействию высыпаний заряженных частиц, связанных с приходом межпланетной ударной волны, с развитием суббури на ОНЧ радиосигналы от наземного передатчика. Частоты модельного источника сигнала соответствовали частотам радиотехнической системы дальней навигации РСДН-20 «Альфа» постоянно вещающей в диапазоне ОНЧ на территории Российской Федерации. Была доработана модель распространения электромагнитных волн для получения возможности моделирования прохождения электромагнитных сигналов в волноводе Земля-ионосфера с произвольным направлением геомагнитного поля. Для определения параметров ионосферы использованы данные радара EISCAT вблизи г. Тромсе. Обнаружено существенное влияние суббуревых высыпаний на разность фаз между основными электрическими и магнитными компонентами сигналов радионавигационной системы «Альфа» и волновое сопротивление среды, рассчитанное по максимальным амплитудам напряженности электрического и магнитного поля. Так, при переходе от спокойных условий к условиям суббури разность фаз между электрической и магнитной компонентами электромагнитного сигнала меняется следующим образом: для сигналов на частотах 14881 Гц на 30 градусов, 12649 Гц на 70 градусов, 11905 Гц на 150 градусов. Волновое сопротивление среды для всех трех частот меньше в спокойных условиях, чем в возмущенных условиях. При существенном увеличении концентрации электронов в нижней ионосфере волновое сопротивление среды на частотах 11905 Гц, 12649 Гц и 14881 Гц увеличивается на 10–15 Ом, то есть на 3–5%. Сравнение результатов модельных расчетов с результатами экспериментальных наблюдений сигналов системы РСДН-20 в обсерватории Ловозеро показало хорошее соответствие в поведении волнового сопротивления и разности фаз электрической и магнитной компоненты во время суббури 11 декабря 2015 г. Обнаружены одновременные QP эмиссии, представляющие из себя низкочастотную модуляцию ОНЧ излучений, по данным станции ПГИ Ловозеро и данным японского спутника Arase (ERG). Случаи одновременного наблюдения QP эмиссий на земной поверхности и в магнитосфере достаточно редки, поэтому рассмотрение каждого случая представляет большой интерес. Спутник Arase находился вблизи геомагнитно сопряженной точки по отношению к станции Ловозеро. QP эмиссии с периодом около 45 секунд наблюдались в течение 1.5 часов в ночном секторе. Наблюдается высокая корреляция между QP эмиссиями на земной поверхности и в магнитосфере. QP эмиссии не сопровождались одновременными геомагнитными пульсациями на земной поверхности, но сопровождались геомагнитными пульсациями в магнитосфере с вдвое большим периодом. Предложен механизм генерации QP эмиссий, согласно которому появление QP эмиссий связано с мелкомасштабными Pc3 пульсациями, наблюдаемыми спутником Arase в магнитосфере и не наблюдаемыми на земной поверхности вследствие их затухания в ионосфере.