НЕРЕГУЛЯРНОСТИ В СМЕЩЕНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛЮСА ЗЕМЛИ И ДЖЕРКИ В ГЕОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

There are presented the results of analysis of some irregularities in the series of displacement coordinates on the Earth’s surface for the geographic North Pole in order to relate them temporally to some global jerks in the geomagnetic field. The calculations were made using the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) data on the average daily motions of the North Pole from 1962 to 2021 and the information on global jerks in the geomagnetic field measured by the magnetic observatories throughout the world. The identification and analysis of the irregularities in the pole displacement along the Earth’s surface were performed by the Fourier Method and wavelet methods for time series analysis, methods of fixed threshold determination and minimax analysis of the non-Gaussian noise, phase and pseudo-phase space methods, and stroboscopic methods of construction of Poincare maps.The analysis of local Fourier spectra and wavelet-spectra reveals irregularities in the displacement of the North Pole in the time intervals from 1967.04.09 to 1967.11.30, from 1974.03.29 to 1974.09.12, and from 2005.11.03 to 2006.03.07. It is supposed that energy reconstructions which caused short-term pole deviations from the trajectory and starting to follow its previous trajectory at the return points are related to the specific features of oscillatory interactions in the process of the translational-rotational motion of the Earth’s in the Solar System. The time of marking specific points on graphs of the displacement of the pole along the surface of the Earth in 1967 and 1974 is ahead of global geomagnetic jerk occurrence times.Приведены результаты анализа некоторых нерегулярностей в сериях координат смещения по поверхности Земли географического Северного полюса c целью установления временной связи их появления с некоторыми глобальными джерками в геомагнитном поле. В расчетах использовались среднесуточные данные о движении Северного полюса Международной службы вращения Земли (IERS) с 1962 по 2021 г., а также информация о появлении глобальных джерков в геомагнитном поле на всех магнитных обсерваториях земного шара. Для выявления и анализа нерегулярностей в движении полюса по поверхности Земли использовались методы Фурье и вейвлет-анализа временных рядов, методы определения порога фиксированной формы и минимаксный в процедуре анализа негауссовского шума, методы фазового и псевдофазового пространства, а также стробоскопический метод построения отображения Пуанкаре.Анализ локальных спектров Фурье и вейвлет-спектров выявляет нерегулярности в смещении Северного полюса по поверхности Земли на интервалах времени: 1967.04.09 – 1967.11.30, 1974.03.29 – 1974.09.12, 2005.11.03 –2006.03.07 гг., сопоставимые с появлением глобальных джерков в 1969, 1978 гг. и локального джерка в 2005 г. Полагается, что энергетические перестройки, вызвавшие кратковременные отклонения смещения полюса от траектории и возвращение на прежнюю траекторию в точках возврата, связаны с особенностями взаимодействия колебаний в процессе вращательно-поступательного движения Земли в Солнечной системе. Время появления особых точек на графиках смещения полюса по поверхности Земли в 1967 и 1974 гг. опережает время появления глобальных джерков в геомагнитном поле

Вікові варіації геомагнітного відміни в пункті Карадаг і глобальні геліогеодінаміческіе процеси

To study the changes in the local variations of geomagnetic field, the Karadag point was chosen due to the fact that we found previously on increased insolation and the surface temperature of the earth at this point over the last century (compared to other Crimea points). For the analysis, the data calculated by the authors with a calculator of the 12th model of the International Geomagnetic Standard Field (The International Geomagnetic Reference Field — IGRF-12) were used. A polynomial model of the sixth order of secular variations of geomagnetic declination was constructed at the Karadag point for the period 1900—2017. The estimates of the accuracy of approximation by this model of the data calculated with the IGRF-12 calculator are as follows: R-square = 0.8892 (most of the variance is taken into account by the model); corrected R-square = 0.8833; mean square error of approximation RMSE = 0.01395. When comparing the graphs of secular variations of geomagnetic declination at the Karadag point calculated by means of the IGRF-12 calculator and using a polynomial order model, a leap in 1969 is detected. In addition, it was found that the most drastic changes in geomagnetic declination occurred at intervals of 1944—1945 and 1974—1975. Coherent variations are established. An analysis of the calculated coherence functions suggests the existence of a statistical connection between variations with a period of 36.4 years (the square of the coherence modulus is 62 %) in the secular variations of geomagnetic declination at Karadag and in changes from year to year of day duration; between variations with periods of 10.5 years (the square of the coherence modulus is 86 %) in the secular variations of geomagnetic declination at Karadag and changes in the number of sunspots from year to year. There is a similarity between the tendency of changes in the secular variations of geomagnetic declination at Karadag and the tendencies of changes in the northern component of the velocity of the geomagnetic pole in the Northern Hemisphere during recent years.Для изучения изменений локальных вариаций геомагнитного поля выбран пункт Карадаг в связи с обнаруженными нами ранее повышенной (по сравнению с другими пунктами Крыма) солнечной инсоляцией и температурой земной поверхности в этом пункте за последнее столетие. Для анализа использованы данные, вычисленные авторами на калькуляторе 12-й модели Международного геомагнитного стандартного поля (The International Geomagnetic Reference Field  -  IGRF-12). Построена полиномиальная модель шестого порядка вековых вариаций геомагнитного склонения в пункте Карадаг за период 1900 - 2017 гг. Оценки точности приближения этой моделью вычисленных на калькуляторе IGRF-12 данных  следующие: R-квадрат  -  0,8892 (большая часть дисперсии учитывается моделью); скорректированный R-квадрат  -  0,8833; среднеквадратическая ошибка приближения RMSE = 0,01395.  При сопоставлении графиков вековых вариаций геомагнитного склонения в пункте Карадаг вычисленных на калькуляторе IGRF-12 и   с помощью полиномиальной модели  порядка обнаруживается скачок в 1969 г. Кроме того, обнаружено, что наиболее резкие изменения геомагнитного склонения происходили на интервалах 1944 - 1945 и 1974 - 1975 гг. Установлены когерентные вариации.  Анализ вычисленных функций когерентности позволяет предположить наличие статистической связи между вариациями с периодом 36,4 года (квадрат модуля когерентности 62 %) в вековых вариациях геомагнитного склонения в пункте Карадаг и изменениях из года в год длительности суток; между вариациями  с периодами 10,5 лет (квадрат модуля когерентности 86 %) в вековых вариациях геомагнитного склонения в пункте Карадаг и изменениями из года в год числа солнечных пятен.Отмечается сходство тенденции изменений вековых вариаций геомагнитного склонения в пункте Карадаг и тенденции изменений северной составляющей скорости геомагнитного полюса в Северном полушарии за последние годы.  Для вивчення змін локальних варіацій геомагнітного поля обраний пункт Карадаг у зв'язку з виявленими нами раніше підвищеної (у порівнянні з іншими пунктами Криму) сонячної інсоляцією і температурою земної поверхні в цьому пункті за останнє сторіччя. Для аналізу використані дані, обчислені авторами на калькуляторі 12-ї моделі Міжнародного геомагнітного стандартного поля (The International Geomagnetic Reference Field - IGRF-12). Побудована поліноміальна модель шостого порядку вікових варіацій геомагнітного відміни в пункті Карадаг за період 1900 - 2017 рр. Оцінки точності наближення цією моделлю обчислених на калькуляторі IGRF-12 даних наступні: R-квадрат - 0,8892 (велика частина дисперсії враховується моделлю); скоригований R-квадрат - 0,8833; среднеквадратическая помилка наближення RMSE = 0,01395. При зіставленні графіків вікових варіацій геомагнітного відміни в пункті Карадаг обчислених на калькуляторі IGRF-12 і за допомогою поліноміальної моделі порядку виявляється стрибок в 1969 р Крім того, виявлено, що найбільш різкі зміни геомагнітного відміни відбувалися на інтервалах 1944 - 1945 і 1974 - 1975 pp . Встановлено когерентні варіації. Аналіз обчислених функцій когерентності дозволяє припустити наявність статистичного зв'язку між варіаціями з періодом 36,4 року (квадрат модуля когерентності 62%) в вікових варіаціях геомагнітного відміни в пункті Карадаг і зміни з року в рік тривалості доби; між варіаціями з періодами 10,5 років (квадрат модуля когерентності 86%) в вікових варіаціях геомагнітного відміни в пункті Карадаг і змінами з року в рік числа сонячних плям.Відзначається схожість тенденції змін вікових варіацій геомагнітного відміни в пункті Карадаг і тенденції змін північній складової швидкості геомагнітного полюса в Північній півкулі за останні роки

Аналіз періодичних коливань інсоляції і температури землі Криму

According to the 22-year-old series of climatology NASA Surface meteorology and Solar Energy, the results of the analysis of the temporal series of local changes in insolation and the temperature of the earth and ground air in the Crimea are carried out. A statistical analysis was carried out and a continuous time-frequency wavelet analysis revealed increased (compared to other Crimean points) insolation and heating of the earth’s surface at Kara-Dag.Using the time-and-frequency continuous wavelet analysis, six regular astronomical fluctuations, the periods of which are comparable with the periods of seasonal fluctuations, lunar and lunar-solar tidal waves, were found in the spectral structure of data on the average daily insolation incident on the horizontal surface of the earth at Kara-Dag. Periodic oscillations comparable with fluctuations in solar activity and the dynamics of rotation of the Earth-Moon system are described by sinusoidal functions, the parameters of which are determined from observations. In the data on the average daily total insolation falling on the surface of the earth at the Kara-Dag point, regular periodic fluctuations were found over an interval of periods of ~(87―402) days. The most powerful harmonic oscillations are distinguished in the interval of periods ~(231―452) days; in the time interval ~(1995―2005) years, an increasing local increase in the vibrational energy is observed. An increase in the average annual average surface temperature in the Crimea in a southeastern direction has been recorded. In individual points, deviations from the general trend are observed, which may be associated with local geological processes. The greatest warming of the earth’s surface is observed at Kara-Dag, which corresponds to increased general insolation at this point.Using the method of calculating the functions of the mutual (two-channel) power spectral density, we established mutual correlations between the time sequences of observations of local changes in insolation and changes in the length of the day, the number of sunspots, and global temperature indices.По данным 22-летнего ряда климатологии NASA Surface meteorology and Solar Energy приведены результаты анализа временных рядов локальных изменений инсоляции и температуры земной поверхности и и приземного воздуха в Крыму. Статистический и непрерывный частотно-временной вейвлет анализы выявили повышенное (по сравнению с другими пунктами Крыма) инсоляцию и прогрев земной поверхности в пункте Кара-Даг.С помощью частотно-временного непрерывного вейвлет-анализа выявлены в спектральной структуре данных среднесуточной инсоляции, падающего на горизонтальную земную поверхность в пункте Кара-Даг, шесть регулярных астрономических колебаний, периоды которых можно сравнить с периодами сезонных колебаний, месячных и лунно-солнечных приливных волн . Периодические колебания, сопоставимые с колебаниями солнечной активности и динамикой вращения системы Земля-Луна, описано синусоидальными функциями, параметры которых определены по наблюдениям. В данных среднесуточной общей инсоляции, падает на земную поверхность в пункте Кара-Даг, обнаружено регулярные периодические колебания на интервале периодов ~ (87-402) суток. Самые мощные гармонические колебания выделяются в интервале периодов ~ (231-452) суток; на временном интервале ~ 1995-2005 годов наблюдается локальное рост энергии колебаний. Зарегистрирован рост средней среднегодовой температуриземнои поверхности в Крыму в юго-восточном направлении. В отдельных пунктах наблюдаются отклонения от общей тенденции, что может быть связано с локальными геологическими процессами. Больше всего прогревание земной поверхности наблюдается в пункте Кара-Даг, что соответствует есть повышенной общей инсоляции в этом пункте.Методом вычисления функций взаимной (двухканальной) спектральной плотности мощности установлено взаимные корреляции между временными последовательностями наблюдений локальных изменений инсоляции и изменениями продолжительности суток, чисел солнечных пятен, индексов глобальной температуры.За даними 22-річного ряду кліматології NASA Surface meteorology and Solar Energy наведено результати аналізу часових рядів локальних змін інсоляції і температури земної поверхні та і приземного повітря в Криму. Статистичний і безперервний частотно-часовий вейвлет- аналізи виявили підвищену (порівняно з іншими пунктами Криму) інсоляцію і прогрів земної поверхні в пункті Кара-Даг.За допомогою частотно-часового безперервного вейвлет-аналізу виявлено в спектральній структурі даних середньодобової інсоляції, що падає на горизонтальну земну поверхню в пункті Кара-Даг, шість регулярних астрономічних коливань, періоди яких можна порівняти з періодами сезонних коливань, місячних і місячно-сонячних приливних хвиль. Періодичні коливання, зіставні з коливаннями сонячної активності і динамікою обертання системи Земля—Місяць, описано синусоїдальними функціями, параметри яких визначено за спостереженнями. У даних середньодобової загальної інсоляції, що падає на земну поверхню в пункті Кара-Даг, виявлено регулярні періодичні коливання на інтервалі періодів ~(87—402) діб. Найпотужніші гармонічні коливання виділяються в інтервалі періодів ~(231—452) діб; на часовому інтервалі ~1995—2005 років спостерігається локальне зростання енергії коливань. Зареєстровано зростання середньої середньорічної температуриземної поверхні в Криму у південно-східному напрямку. В окремих пунктах спостерігаються відхилення від загальної тенденції, що може бути пов’язано з локальними геологічними процесами. Найбільше прогрівання земної поверхні спостерігається в пункті Кара-Даг, що відповіда є підвищеній загальній інсоляції в цьому пункті.Методом обчислення функцій взаємної (двоканальної) спектральної щільності потужності встановлено взаємні кореляції між часовими послідовностями спостережень локальних змін інсоляції і змінами тривалості доби, чисел сонячних плям, індексів глобальної температури