авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Результаты радиофизических исследований процессов, предшествующих явлениям солнечной активности

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ШЕЙНЕР Ольга Александровна

РЕЗУЛЬТАТЫ

РАДИОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ЯВЛЕНИЯМ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

01.04.03 – радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора физико-математических наук

Нижний Новгород – 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский радиофизический институт» (ФГБНУ НИРФИ) Министерства образования и науки РФ

Научный консультант доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник

Снегирев Сергей Донатович

Официальные оппоненты: Яснов Леонид Васильевич,

доктор физико-математических наук

профессор

заведующий лабораторией космического

радиоизлучения научно-исследовательского

института Радиофизики Санкт-Петербургского

государственного университета (НИИРФ СПбГУ)

Шапошников Владимир Евгеньевич

доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник

ученый секретарь

Федерального государственного бюджетного

учреждения науки Института прикладной физики

Российской академии наук (ИПФ РАН)

Алтынцев Александр Тимофеевич

доктор физ.-мат. наук, старший научный сотрудник,

заместитель директора по научной работе

Федерального государственного бюджетного

учреждения науки Института солнечно-земной

физики Сибирского отделения Российской академии

наук (ИСЗФ СО РАН)

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН), Московская обл., г. Троицк.

Защита состоится 29 мая 2012 года в 15:00 на заседании диссертационного совета Д 212.161.01 при федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский радиофизический институт» Министерства образования и науки РФ (ФГБНУ НИРФИ) по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Большая Печерская, 25/12а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБНУ НИРФИ

Автореферат разослан 25 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор физ.-мат.наук А.Н. караштин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена исследованию вызывающих большой научный и прикладной интерес проявлений солнечной активности. Основу диссертации составили экспериментальные и статистические исследования микроволнового излучения Солнца, наблюдаемого на предвспышечной стадии и во время вспышек, явлений в радиоизлучении, предшествующих корональным выбросам массы. В значительной мере прогресс в результатах исследований определялся проведенными уcовершенствованиями методов получения данных о характеристиках различных компонент радиоизлучения, использованием и обоснованием моделей солнечных структур и механизмов радиоизлучения в них, объясняющих наблюдаемые характеристики, а также современных сценариев развития солнечных явлений.



Результаты проведенных исследований использованы для развития на этой основе методов определения физических параметров в областях генерации радиоизлучения, методов диагностики и прогнозирования солнечных вспышек и корональных выбросов массы по результатам наблюдений микроволнового излучения Солнца.

Актуальность темы и предмет исследования

Солнце является постоянным объектом научных исследований. Это связано как с тем, что Солнце – ближайшая к Земле звезда и на нем реализуются многие физические процессы, характерные для других плазменных сред и астрофизических объектов, так и с тем, что Солнце оказывает определяющее воздействие на многие околоземные и земные процессы. С описанием явлений на Солнце во многом связаны такие динамично развивающиеся области физики, как физика плазмы и магнитная гидродинамика, что стимулирует интерес исследователей к процессам на Солнце.

Исследования Солнца ведутся во всем спектре электромагнитных волн, при этом исследования солнечного радиоизлучения занимают значительное и важное место. Отметим, что, поскольку энергия, выделяющаяся при радиоизлучении (около 1025 эрг/сутки спокойным Солнцем без учета всплесков) существенно меньше потока излучения в видимой области спектра (порядка 1038 эрг/сутки), то ценность изучения радиоизлучения состоит, в первую очередь, не в оценке переносимой им энергии, а в возможности получения информации об условиях в источниках излучения и их динамике.

Проводя такие исследования, можно получить информацию из слоев солнечной атмосферы, зачастую недоступных другим методам наблюдений – в радиоизлучении находят отражение многие процессы, происходящие на всех высотах хромосферы и короны Солнца. Таким образом, радиоастрономические исследования дают возможность проводить комплексное изучение структур атмосферы Солнца и процессов, охватывающих все ее слои. Решение подобных задач связано с такими проблемами как генерация, распространение, взаимодействие и трансформация электромагнитных волн, то есть рассматривается общность радиофизических закономерностей плазменной среды солнечных структур и происходящих в них процессов.

Экспериментальные результаты и теория радиоизлучения Солнца в настоящее время достигли уровня, при котором компоненты излучения получили не только качественное, но и количественное объяснение (например, см. монографии [1–6], обзоры [7–12] и публикации трудов конференций [13-16]).

Для современного этапа экспериментальных исследований радиоизлучения Солнца характерно использование имеющихся новых данных для получения информации о более тонких структурах солнечной атмосферы и связанных с ними явлениях активности (отдельных солнечных пятен, протуберанцев, петель, пор), происходящих в них процессах и физических параметрах областей излучения

При этом основное внимание до недавнего времени уделялось самим событиям, связанным с мощным энерговыделением (вспышкам и корональным выбросам массы) и структурам, охватывающим центры активности в целом. В то же время изучение процессов, связанных с формированием условий, приводящих к последующим мощным солнечным событиям, является важным направлением современных исследований Солнца.

В настоящее время общепринятым считается, что корональные выбросы массы, эрупция волокон, вспышки – все это различные проявления одного физического процесса, который включает в себя разрушение коронального магнитного поля (например, см. [17]). Очевидно, что процессы, отражающие эволюцию корональной магнитной топологии перед дестабилизацией, должны проявляться в различных диапазонах излучения, что и наблюдается как в фотосферной магнитной эволюции, эволюции волокон и протуберанцев, так и в Н-альфа, рентгеновском и радио излучении [1828].

Отражением таких процессов в радиоизлучении являются временные, спектральные и поляризационные особенности, возникающие в периоды активизации центров солнечной активности, на предвспышечных стадиях и стадиях формирования и начального распространения корональных выбросов массы.

Особенностью таких подготовительных процессов является то, что большинство из них связано с небольшими, относительно последующих событий, энергиями и, таким образом, представляет собой малые по величине сигналы на фоне больших сигналов от общего радиоизлучения Солнца. Это приводит к необходимости постановки наблюдений с реализацией предельных чувствительностей и точностей измерений, созданию специальных методик получения и обработки данных и их анализа.

Актуальными являются и вопросы геоэффективности происходящих на Солнце событий с мощным энерговыделением и прогноз наиболее важных из них.

Создание прогнозов геоэффективных явлений на Солнце, в том числе и на основе эффектов в радиоизлучении, также лежит в сфере изучения условий и физических процессов в различных структурах солнечной атмосферы на стадиях, предшествующих мощным солнечным событиям. Поскольку солнечные вспышки и корональные выбросы массы – наиболее энергичные явления на Солнце, воздействия тех и других ассоциируются с геомагнитной активностью: авроральными явлениями, геомагнитными бурями, вызванными большими токами, текущими в земной магнитосфере. Мощные вспышки и корональные выбросы массы ассоциируются и с высокими потоками энергичных частиц (протонные события) в околоземном пространстве.

Таким образом, исследование явлений, предшествующих возникновению солнечных вспышек и корональных выбросов массы, направленное на понимание условий их возникновения, представляет важную актуальную задачу современных солнечных исследований.

Цель работы

Развитие радиофизических методов и определение параметров структур солнечной атмосферы и происходящих в них процессов на основе экспериментальных и теоретических исследований радиоизлучения Солнца в периоды, предшествующие событиям с мощным энерговыделением, развитие методов диагностики физических параметров областей излучения.

Научная новизна диссертационной работы определяется полученными оригинальными результатами и состоит в следующем.

1.  Выполнен значительный объем работ по исследованию радиоастрономическими методами процессов на Солнце, предшествующих мощным событиям на Солнце – вспышкам и корональным выбросам массы:

  • найдены проявления этих событий в радиодиапазоне в широком спектре микроволнового излучения, которые интерпретированы и классифицированы как микроволновые предвестники солнечных вспышек и корональных выбросов массы;
  • проведены широкие экспериментальные исследования с использованием созданной к началу этих работ аппаратуры – спектрографов последовательного анализа в диапазоне 8-17 ГГц;
  • проведены статистические исследования с использованием данных, охватывающих сантиметровый и дециметровый диапазоны, радиоастрономической станции НИРФИ «Зименки» и данных станций Мировой службы Солнца в радиодиапазоне в отдельные периоды трёх одиннадцатилетних циклов солнечной активности;
  • исследованы спектрально-временные характеристики спорадической компоненты радиоизлучения на предшествующей мощным солнечным событиям стадии.

2.  Разработаны новые методы диагностики параметров плазмы в областях слабого энерговыделения на основе спектральных данных радиоизлучения с высоким частотным разрешением и определения характеристик плазмы солнечных вспышек на основе совместных спектральных наблюдений с высоким временным разрешением в радио и рентгеновском диапазонах излучений.

3.  Предложены на основании проведенных расчетов и имеющихся новых экспериментальных результатов усовершенствованные модели вспышечных петель.

4.  Показано на основании модельных расчётов спектрально-поляризационных характеристик теплового циклотронного излучения корональной магнитной петли, что спектр излучения тонкой петли содержит циклотронные линии на длинах волн, соответствующих гармоникам электронной гирочастоты, отвечающих магнитному полю в горячей петле.

4.  Развит метод прогноза мощных солнечных вспышек, использующий динамику изменений характера солнечного радиоизлучения за 1-3 дня до события – рост амплитуды долгопериодных (Т>30минут) пульсаций радиоизлучения. Получен патент на изобретение этого метода.

5.  Разработан и развит ряд методов обработки и анализа экспериментальных спектрографических данных, позволивший обнаружить «узкополосную» компоненту радиоизлучения на стадиях предвестников и импульсной фазе всплесков, определять двухкомпонентный состав излучения и относительный вклад этих компонент.

Методы и подходы, используемые в диссертации

Использование экспериментальных данных в широком спектре микроволнового излучения, включая спектрографические данные в отдельных участках спектра.

Проведение статистических исследований, использующих данные Мировой Службы Солнца в радиодиапазоне, охватывающих значительные временные периоды (до 3-х циклов солнечной активности).





Использование современных методов обработки и анализа данных, их развитие и применение специально разработанных программ для решения задач поставленных исследований.

Применение современных компьютерных методов расчета для развития модельных представлений и их согласования с имеющимися экспериментальными данными. Привлечение развитых другими авторами современных моделей солнечных структур и сценариев развития солнечных событий.

Верификация полученных результатов с имеющимися данными в научной литературе и каталогах во всем спектре электромагнитного излучения.

Научное и практическое значение диссертационной работы.

Для понимания природы таких сложных явлений как солнечная вспышка и корональные выбросы массы, необходимо накопление информации о физических условиях, происходящих в солнечной атмосфере, как во время самой вспышки и регистрации выбросов, так и в периоды, предшествующие указанным явлениям. Задачи, рассмотренные в диссертации, являются вкладом в решение этой проблемы.

В частности, по данным спорадического микроволнового излучения Солнца, имеющего характерные времена жизни порядка единиц и десятков секунд, определены параметры вспышечной петли, на бульших временных интервалах (от суток до десятков минут) выявлены свойства и параметры нестационарных явлений в радиодиапазоне, предшествующих регистрации корональных выбросов массы и вспышек, предложены и рассчитаны модели микроволнового излучения на предвспышечной стадии.

Показана перспективность использования выявленных спектрально-временных характеристик отчетливых предвспышечных явлений с характерными временами несколько десятков минут до начала импульсной фазы всплеска для выяснения механизмов накопления и выделения энергии во вспышке и задач оперативного прогноза и диагностики параметров вспышек.

Разработанный метод диагностики физических параметров вспышечных петель может быть применен для получения новой информации о существующих вариациях основных параметров петель, а также при исследованиях конкретных вспышечных событий и условий их возникновения и развития.

Разработанный метод краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек по долгопериодным пульсациям радиоизлучения может быть внедрен и использован в задачах информационного обеспечения безопасности космических полетов и функционирования аппаратуры космических и летательных аппаратов, работы энергетических сетей, профилактической медицины и др.

Обоснованность научных положений и выводов, достоверность полученных результатов обусловлены:

    • применением современных методик регистрации и обработки экспериментальных данных;
    • использованием апробированных методов исследования;
    • использованием современного математического аппарата теоретических исследований;
    • сопоставлением результатов экспериментальных исследований с существующими теоретическими моделями, а теоретических результатов – с результатами экспериментальных исследований;
    • сопоставлением результатов статистических исследований с теоретическими представлениями и результатами других авторов;
    • экспертными оценками при публикации основных результатов исследований в рецензируемых научных изданиях.

На защиту выносятся:



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.