ISSN: 1811-0045, eISSN: 2311-9578, https://elibrary.ru/title_about.asp?id=10234; http://gpb.ifz.ru/

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА. 2017. T. 16, № 4. С. 67−80. DOI: 10.21455/GPB2017.4-6

УДК 523-62, 523.9

БАЗА ИСТОРИЧЕСКИХ ДАННЫХ О ГЕОМАГНИТНОЙ
И АВРОРАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ, ОРИЕНТИРОВАННАЯ
НА ИЗУЧЕНИЕ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫХ СВЯЗЕЙ

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы
и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, г. Санкт Петербург, Россия

Полученные в последние годы in situ данные о геомагнитной и авроральной активности способствовали бóльшему пониманию солнечно-земных процессов. Но поскольку освоение космоса началось только в середине XX в., полученных in situ данных недостаточно для анализа геомагнитных вариаций и вариаций солнечной активности во временном масштабе от десятилетий до столетий. Российская сеть магнитных и метеорологических обсерваторий обеспечивает один из самых длинных рядов данных. Например, магнитограммы станций «Санкт-Петербург» (SPE), «Павловск» (SLU) и «Воейково» (LNN) − это многолетние серии непрерывных записей вариаций склонения (D), горизонтальных (H) и вертикальной (Z) компоненты геомагнитного поля. Цель статьи − сделать эти данные общедоступными. Для этого разработана специализированная база данных, ориентированная на изучение различных аспектов солнечно-земных связей, включая гелиобиомагнитологию. База содержит: 1) цифровые изображения аналоговых магнитограмм станций SPE
(1869–1877 гг.) и SLU (1878–1921 гг.; сканирование для 1921−1941 гг. продолжается);
2) ежечасные величины склонения D, горизонтальной H и вертикальной Z компонент геомагнитного поля, полученные на станциях SPE и SLU в 1869–1914 гг.;
3) данные о геомагнитных бурях на станции SLU в 1878–1941 гг. и на станции LNN в 1947–1954 гг.; 4) данные о полярных сияниях, наблюдавшихся на 141 станции Российской метеорологической сети в 1837–1909 гг. База данных предназначена для обеспечения доступа в Интернете к российской коллекции исторических сведений о геомагнитной и авроральной активности. На этой основе можно проводить исследования различных аспектов космической погоды и климата, используя ее
в том числе для решения задач гелиомагнитобиологии. Пользователю предоставляется легкий доступ к отдельным магнитограммам при различных уровнях масштабирования. Онлайн-доступ позволит использовать данные базы для решения задач, связанных с космической погодой в прошлом, широкому кругу исследователей.

Ключевые слова: база данных, цифровые изображения, магнитограммы, магнитные бури, полярные сияния, исторические данные о геомагнитной и авроральной активности.

Цитируйте эту статью как: Птицына Н.Г., Соколов С.Н., Солдатов В.А., Тясто М.И. База исторических данных о геомагнитной и авроральной активности, ориентированная на изучение солнечно-земных связей // Геофизические процессы и биосфера. 2017. Т. 16, № 4. С. 67–80. DOI: 10.21455/GPB2017.4-6.

Литература

Афанасьева В.И., Бычкова А.К. Сводный каталог магнитных бурь за 1949–1958 годы.
М.: ИЗМИРАН, 1979. С. 7–93.

Бенькова Н.П., Калинин Ю.Д. Каталог магнитных бурь Слуцкой магнитной обсерватории // Космические данные: Декадный обзор. Л.; М.: Гидрометеоиздат, 1941. Вып. 125. C. 8; Вып. 126. C. 5; Вып. 127. C. 5.

Бреус Т.К., Рапопорт С.И. Магнитные бури: Медико-биологические и геофизические аспекты. М., 2004. 253 с.

Бреус Т.К., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Медицинские эффекты магнитных бурь // Клиническая медицина. 2005а. № 3. С. 4–12.

Бреус Т.К., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Рапопорт С.И. Возможное биотропное влияние геомагнитных пульсаций Рс1 (0.2–5.0) на сердечно-сосудистую систему // Материалы 3-й Междунар. конф. «Болезни цивилизации в аспекте учения В.И. Вернадского», г. Москва, 10–12 октября 2005 г. М.: Изд-во РУДН, 2005б. C. 50.

Вильд Г.И. Инструкция для метеорологических станций. СПб.: Тип. Императ. Акад. наук, 1869. 98 с.

Владимирский Б.М. Большие минимумы солнечной активности и социодинамика культуры // Геофизические процессы и биосфера. 2011. Т. 10, № 4. С. 30–44.

Владимирский Б.М. Большие максимумы солнечной активности и социокультурная динамика // Геофизические процессы и биосфера. 2012. Т. 11, № 4. С. 47–58.

Клейменова Н.Г. Пульсации в геомагнитном поле как важный биотропный фактор космической погоды // Влияние космической погоды на человека в космосе и на Земле: Тр. Междунар. конф., г. Москва, 4–8 июня 2012 г. / Под ред. А.И. Григорьева, Л.М Зеленого. М.: ИКИ РАН, 2013. Т. 1. С. 163–183.

Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Бреус Т.К., Рапопорт С.И. Сезонные вариации инфарктов миокарда и возможное биотропное влияние коротопериодных пульсаций геомагнитного поля на сердечно-сосудистую систему // Биофизика. 2007. Т. 52, вып. 6. С. 1112–1119.

Комаров Ф.И., Бреус Т.К., Рапопорт С.И., Мусин М.М., Наборов И.В. Гелиогеофизические факторы и их воздействие на циклические процессы в биосфере. М., 1989. 175 с. (Итоги науки и техники. Сер. Медицинская география. Т. 18).

Купфер А.Я. Наставление к производству магнитных и метеорологических наблюдений, составленное директором Главной физической обсерватории для магнитных обсерваторий Горного ведомства: Прибавление к Своду наблюдений за 1852 г. Изд. 2-е / Ред. А.Я. Купфер. СПб.: Изд. Корпуса горн. инженеров, 1855. С. 35–53.

Купфер А.Я. Руководство к производству метеорологических наблюдений, составленное А.Я. Купфером, директором Главной физической обсерватории. СПб.: Тип. А. Якобсона, 1857. 16 с.

Летописи Главной физической обсерватории. Тома за 1849–1852 гг. / Под ред. А. Купфера, СПб.: Изд-во А. Якобсона, 1852–1855.

Летописи Главной физической обсерватории за 1870 г. / Изд. Г. Вильд. СПб.: Тип. Императ. Акад. наук, 1872.

Птицына Н.Г., Тясто М.И., Храпов Б.А. Очень большие геомагнитные бури в 1841–1870 гг. по данным сети Российских геомагнитных обсерваторий // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 52, № 5. С. 649–659.

Птицына Н.Г., Тясто М.И., Храпов Б.А. 22-летний цикл в частоте появления полярных сияний в XIX веке: Широтные эффекты // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. № 57 (2). С. 208–216.

Птицына Н.Г., Виллорези Дж., Дорман Л.И., Юччи Н., Тясто М.И. Естественные и техногенные низкочастотные магнитные поля как факторы, потенциально опасные для здоровья // Успехи физ. наук. 1998. Т. 168, № 7. С. 767–791.

Птицына Н.Г., Виллорези Дж., Копытенко Ю.А., Тясто М.И. Магнитные поля на электротранспорте и экология человека. СПб.: Изд-во Нестор-История, 2010. 120 с.

Рапопорт С.И., Бреус Т.К., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Малиновская Н.К. Геомагнитные пульсации и инфаркты миокарда // Терапевтический архив. 2006. № 4. С. 56–60.

Свод наблюдений, произведенных в Главной физической и подчиненных ей обсерваториях под руководством академика А. Купфера. Тома за 1848, 1853–1862 гг. СПб.: Изд-во А. Якобсона, 1851, 1855–1865.

Справочник по переменному магнитному полю СССР / Под ред. В.И. Афанасьевой. Л.: Гидрометеорол. изд-во, 1954. С. 212–266.

Темурьянц Н.А., Владимирский Б.М., Тишкин О.Г. Сверхнизкочастотные электромагнитные сигналы в биологическом мире. Киев: Наук. думка, 1992. 188 с.

Тясто М.И., Птицына Н.Г., Веселовский И.С., Яковчук О.С. Экстремально сильная геомагнитная буря 2–3 сентября 1859 года по архивным магнитным данным российской сети наблюдений // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49, № 2. С. 163–168.

Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. Изд. 2-е / Отв. ред. П.А. Коржуев. М.: Мысль, 1976. 555 с.

Annuaire magnetique et meteorologique du corps des ingenierus des mines de Russie. Annee 1841–1846 / Ed. А.T. Kupffer. St.-Petersbourg: l’Imprimerie de A. Jacobson, 1843–1849.

Cherry R. Schumann resonances – a plausible biophysical mechanism for the human health effects of Solar/geomagnetic activity // Natural Hazards. 2002. V. 26. P. 279–331.

Chibrikin V.M., Samovichev E.G., Kashinskaia I.V. Dynamics of social processes and geomagnetic activity. 1. Periodic components of variations in the number of recorded crimes in Moscow // Biofizika. 1995. V. 40. P. 1050–1053.

Curto J.J., Araki T., Alberca L.F. Evolution of the concept of sudden storm commencements and their operative identification // Earth Planets Space. 2007. V. 59. P. i–xii.

Feigin V.L., Parmar P.G., Barker-Collo S., Bennett D.A., Anderson C.S., Thrift A.G., Stegmayr B., Rothwell P.M., Giroud M., Bejot Ya., Carvil P., Krishnamurthi R., Kasabov N. Geomagnetic storms can trigger stroke: Evidence from 6 large population-based studies in Europe and Australasia // Stroke. 2014. V. 45, N 6. P. 1639–1651.

Friedman H., Becket R.O., Bachman C.H. Geomagnetic parameters and psychiatric hospital admissions // Nature. 1953. V. 200. P. 626–628.

Handbook of biological effects of electromagnetic fields. 3rd ed. / Eds F.S. Barnes, B. Geenebaum. CRC Press, 2006. 960 p.

Goldberg R.B, Creasey W.A. A review of cancer induction by extremely low frequency electromagnetic fields: Is there a plausible mechanism? // Med. Hyp. 1991. V. 35. P. 265–274.

Lindsay G.M., Luhmann J.G., Russell C.T., Gaziz P.R. On the sources of interplanetary shocks at 0.72 AU // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 11–17.

Lockwood M., Nevanlinna H., Vokhmyanin M., Ponyavin D., Sokolov S., Barnard L., Owens M.J., Harrison R.G., Rouillard A.P., Scott C.J. Reconstruction of geomagnetic activity and near-Earth interplanetary conditions over the past 167 yr. Pt. 3: Improved representation of solar cycle 11 // Ann. Geophys. 2014. N 32. P. 367–381. DOI 10.5194/angeo-32-367-2014.

Mayaud P. A hundred year series of geomagnetic data, 1868–1967: Indices aa, storm sudden commencements // IAGA Bull. N 33. Paris: IUGG Publ. Office, 1973. P. 256.

McNish A.G. Sudden commencements at Watheroo // Comptes rendues Assemblee de Lisbone. 1933. IATME Bull. 1934. N 9. P. 234–238.

Moos N.A.F. Magnetic observations made at the Government Observatory for the period 1846 to 1905. Pt. II. The phenomenon and its discussions. Bombay: Printed at the Government Central Press by order of His Majesty's Government, 1910. P. 452–453, 457–459.

Newton H.W. «Sudden commencements» in the Greenwich magnetic records (1879–1944) and related sunspot data // Mon. Not. R. Astron. Soc. 1948. V. 5. P. 159–185.

Ptitsyna N.G., Kopytenko Y.A., Villoresi G., Pfluger D.H., Ismaguilov V.S., Iucci N., Kopytenko E.A., Zaitzev D.B., Voronov P.M., Tyasto M.I. Waveform magnetic field survey in Russian DC- and Swiss AC-powered trains: A basis for biologically relevant exposure assessment // Bioelectromagnetics. 2003. V. 24. P. 546–556.

Randall W., Randall S. The solar wind and hallucinations: A possible relation due to magnetic disturbances // Bioelectromagnetics. 1991. V. 12, N 1. P. 67–70.

Roederer J.G. Are magnetic storms hazardous to your health? // EOS Transactions, Amer. Geoph. Union. 1995. V. 76. P. 441–456.

Sadafi H.A., Mehboodi Zh., Sardar D. A review of the mechanisms of interaction between the extremely low frequency electromagnetic fields and human biology // Symp. on Progress in electromagnetics research, Cambridge, USA, 2006. March 26–29. Cambridge, 2006.

Sokolov S.N., Soldatov V.A. Geomagnetic observations at Pavlovsk Observatory in 1878–1914 // Proc. of the 10th Inter. conf. «Problems of geocosmos», Oct. 6–10, 2014, St.-Petersburg, Russia.
St.-Petersburg, 2014. P. 407–409.

Stewart B. An account of the construction of the self-recording magnetographs at present in operation at the kew Observatory of the British Association // Rep. of the British Assoc. for the advancement of sci. for 1859. London: Taylor & Francis, 1860.

Sunspot and geomagnetic-storm data derived from Greenwich observations 1874–1954. London:
Her Majesty's Stationery Off., 1955. App. 1. P. 102–103.

UK DATA. URL: http://www.bgs.ac.uk/data/Magnetograms/home.html. Дата обращения: 01.09.2016 г.

Valberg P.A. Designing EMF experiments: What is required to characterize «exposure»? // Bioelectromagnetics. 1995. V. 16. P. 396–401.

Villoresi G., Dorman L.I., Ptitsyna N.G., Iucci N., Tyasto M.I. Forbush decreases as indicators of health-hazardous geomagnetic storms // Proc. 24 Inter. cosmic ray conf. Roma, 1995.

Vincze G., Szasz A., Liboff A.R. New theoretical treatment of ion resonance phenomena // Bioelectromagnetics. 2008. V. 29. P. 380–386.

Сведения об авторах

ПТИЦЫНА Наталья Григорьевна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 5Б. Тел.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: nataliaptitsyna@ya.ru

PTITSYNA Natalia G. – Ph.D., senior researcher, St.-Petersburg Branch of Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences. St.-Petersburg, Russia. Tel.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: nataliaptitsyna@ya.ru

СОКОЛОВ Сергей Николаевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 5Б. Тел.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: sergnsokolov@yandex.ru

SOKOLOV Sergei N. – Ph.D., senior researcher, St.-Petersburg Branch of Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences. St.-Petersburg, Russia. Tel.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: sergnsokolov@yandex.ru

СОЛДАТОВ Вадим Алексеевич – ведущий инженер, Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 5Б. Тел.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: Vadim.A.Soldatov@gmail.com

SOLDATOV Vadim A. – M.Sci., leading engineer, St.-Petersburg Branch of Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences. St.-Petersburg, Russia. Tel.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: Vadim.A.Soldatov@gmail.com

ТЯСТО Марта Ильинична – заведующая Лабораторией магнитосферных возмущений, Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 5Б. Тел.: +7 (812)323-78-45. E-mail: mtyasto@mail.ru

TYASTO Marta I. – D.Sci., Head of Laboratory of Magnetospheric Disturbances, St.-Petersburg Branch of Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences. St.-Petersburg, Russia. Tel.: +7 (812) 323-78-45. E-mail: mtyasto@mail.ru

DATABASE OF HISTORICAL GEOMAGNETIC AND AURORAL ACTIVITY ORIENTED FOR SOLAR-TERRESTRIAL RESEARCH

N.G. Ptitsyna, S.N. Sokolov, V.A. Soldatov, M.I. Tyasto

St.-Petersburg Branch of Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation, Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg, Russia

Abstract. In recent years in situ data have resulted in explosive growth in our knowledge and understanding of solar-terrestrial processes. However, the space era began only in the mid-20th century and thus in situ data alone is not enough for analyses of the solar driven geomagnetic variations from decades to centuries. The Russian network of magnetic and meteorological observatories provides one of the longest data series. The magnetograms of St.-Petersburg (SPE, 1869–1877), Pavlovsk (SLU, 1878–1941) and Voeikovo (LNN, 1946–2016) provide a multi-year series of continuous records of variations of the declination (D), horizontal (H) and vertical (Z) components of the geomagnetic field. We created an archive of the collection of magnetograms as digital images and made these images available online. The database also includes data for geomagnetic storms from the catalogues of Pavlovsk (1878–1941) and Voeikovo (1947–1954) as well as data on the auroras registered by 141 Russian meteorological stations in 1837–1909. Our database is designed for providing web access to the Russian collection of historical geomagnetic and auroral activity information. It is targeted specifically for the research in various aspects of the space weather and climate, including heliomagnetobiology. User is given an easy access to the individual magnetograms at various zoom levels.

Keywords: database, digital image, magnetogram, magnetic storm, aurora borealis, historical data on geomagnetic and auroral activity.