Введение к работе
Актуальность темы. Исследования корональних дыр (КД)-областей низкой шготноств и пониженной температуры верхних слоев солнечной атмосферы, начатые в начале 70-х годов, интенсивно продолжаются я представлявт актуальную задачу по сей день. Понимание природи физических процессов, происходящих в КД, может способствовать разрешению таких важных проблем физики Солнца как структура и физические.условия солнечной короны, перенос тепла и выделение энергии, вращение и эволюция корональних униполярных магнитных областей и проблемы формирования солнечного ветра (СВ). В настоящее время сами КД остаются малоизученными структурными образованиями и до окончательного решения ряда вопросов, связанных с механизмами возникновег.яя, исчезновения и причины существования КД, по-видимому пока еще далеко.
Существенным фактором, обусловливающим практическое значение исследований КД, является то, что КД - наиболее хорошо отождествленные корональные источники реккурентных высокоскоростных потоков (ВСП) СВ, воздействуяцих на ионосферу и магнитосферу Земли.
Между тем средства оптических наземных наблюдений всех структурных образований солнечной короны крайне ограничены, а в рентгеновском и УФ-диапазонах наблюдения Солнца с помощью космических аппаратов проводятся лишь эпизодически. В то же время радиоастрономические наблюдения КД не зависят от погодных условий и позволяют исследовать тленно те слои их атмосферы, где формируются ВСЯ СВ. Однако до сих пор ра-диоиаблюдеиия КД на крупных антенных системах проводились, как правило, одновременно только на одной или двух .волнах, что ограничивало возможность изучения их трехмерной структуры.
Очевидно, что для однозначного и надежного выделения КД на фоне спокойного Солнца и для детального исследования их необходим достаточно большой ряд однородных регулярных наблюдений Солнца в период пониженной солнечной активности,
t -
выполненных с высоким угловым разрешением в широком диапазоне волк. На РШБ-600 в диапазоне 2-32 см на 9 волнах накоплен наблюдательный материал, отвечающий вышеуказанным требованиям в охватывающий полный цикл солнечной активности. Анализ этого материала может выявить особенности проявления,основные радиохарактеристики ВД на см-, дм-х волнах и, следовательно, дать ценную информацию для выбора адекватной модели их атмосферы. Эти результаты могут быть использованы для создания научно обоснованных методов и критериев предсказания появления КД а связанных с ними реккурентных ВСП СВ, в прогнозировании которых имеется большая потребность в народном хозяйстве.
Целью работы является:
-
Исследование особенностей проявления КД на основе многолетних наблюдений Солнца на антенне с высоким пространственным разрешением РАТАН-600 в широком диапазоне волн (2-32 см).
-
Сравнение радаохарактеристик КД и других источников депрессии радиоизлучения Солнца - волокон и полостей волокон в см- и да- диапазонах радиоволн.
-
Исследование эволюционных характеристик КД по радио-наблюдениям на различных масштабах времени.
-
Сопоставление характеристик радиоизлучения КД и невозмущенного Солнца в см- и до- диапазонах волн.
-
Выбор согласованных моделей атмосфер КД и невозмущенного Солнца, удовлетворяющих как радионаблэдениям, так и оптическим и УФ-дашыи.
-
Рассмотрение возможности прогнозирования КД и связанных с ними геоэффективных явлений на основе радионаблюдений Солнца.
Научная новизна работы.
I. Впервые радиохарактеристики КД исследованы на большом однородном наблюдательном материале (использовано около 15000 записей Солнца), полученном на РАТАН-600 за 1882-1990 гг., охватывающем почти полный 11-летний цикл солнечной активности, на волнах 2.0, 2.3, 2.7, 3.2, 4.0, 8.2,11.7,20.7
_ 5 -
и 31.6 см.
-
Впервые проведено сравнение радиохарактеристик различных источников депрессии радиоизлучения на Солнце - КД, волокон и полостей золокон - по одновременным наблюдениям в широком диапазоне см- и да- радиоволн.
-
Впервые исследована эволюция КД по радиоданным за ра~ зличные интервалы времени: прослежено изменение радиохарактеристик КД на различных фазах 11-летнего цикла солнечной активности, за несколько оборотов Солнца и за короткие интервалы времени (15-30 мин).
-
Впервые сопоставлены радиохарактеристики КД и соседних с ними областей невозмущенного Солнца ка см- и дм- волнах, полученные одновременно на основе одних и тех же наблюдений на РАТАН-600.
-
Впервые исследовано распределение радиояркости по диску невозмущенного Солнца в широком диапазоне см- и да-волн на основе обширного однородного наблюдательного материала. Создан и реализован алгоритм восстановления распределения радаояркости по диску из одномерных сканов Солнца.
-
Впервые проведен анализ спектральных особенностей проявлений КД на лимбе на основе модельных расчетов.
-
Впервые построены согласованные эмпирические модели верхних слоев атмосфер КД и спокойного Солнца, удовлетворяю*-щие наблюдениям как в радио-, так и в УФ- и оптическом диапазонах.
Научное и практическое значение работы.
Полученные основные радиохарактерйстики КД и вывода относительно их проявления на радиолимбе имеют ватаое значение для лучшего понимания структуры солнечной атмосферы, особенно ее корональних слоев. Совокупность результатов исследований КД, волокон и полостей волокон является важным критерием при выборе моделей^тих образований.
Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для обнаружения и прогнозирования ВД и связанных с ними геомагнитных явлений, что имеет важное практическое значение для народного хозяйства. Выявленные в результате настоящего
исследования новые данные о распределении яркости на радио-лимбе спокойного Солнца на ряде волн см- и дм- диапазонов создают наблюдательную основу для существенного улучшения модели атмосферы переходной области хромосфера-корона и ниж*-ней короны. Созданный алгоритм для расчета двумерного радиоизображения Солнца с ВД, расположенной как на диске, так и на лимбе, с учетом рефракции радиоволн, который реализован в виде программ для ЭВМ, может быть использован для расчета двумерного радионзображения других корональних образований.
Разработанная и реализованная методика восстановления распределения радиояркости по диску спокойного Солнца может бнсь применена для восстановления радаоизображения других протяженных радиоисточников.
Полученные в диссертации профили распределения яркости по диску спокойного Солнца в настоящее время используются на РАТАН-600 для разделения спорадической и В-комлонентов радиоизлучения Солнца с целью оперативной обработки и представления астрофизических результатов.
Автор выносит на защиту: ^1. Обобщенные наблюдательные характеристики КД - проявление их в центре диска и на лимбе-на основе радионаблюдений Солнца с высоким пространственным разрешением на РАТАН-600 на девяти волнах в диапазоне 2-32 см за 1982-1990 гг.
-
Результаты сравнения радиоизлучения КД, волокон и полостей волокон в см- и дм- диапазонах радиоволн.
-
Исследования эволюции ДЦ по радионаблвдениям на различных масштабах времени.
-
Спектры яркостных температур пяти КД и соседних с ними участков спокойного Солнца на 9 волнах в диапазоне 2-32 см.
-
Результаты исследования распределения радиояркости ло диску невозмущенного Солнца на волнах 2.0, 2.3, 2.7, 3.2, 4.0, 8.2, ІІ.7, 20.7 и 31.6 см.
-
Результаты анализа наблюдательных эффектов,связанных с нахождением Щ на лимбе на основе модельных расчетов.
-
Согласованные модели верхних слоев атмосферы КД и
спокойного Солнца, удовлетворяющие как радаонаблюдениям, так и УФ-, оптическим данным.
8. Рекомендации по составлению методики прогнозирования прохождения КД центральной части диска и сопутствующих геоэффективных явлений на основе радионаблюдений Солнца.
Апробация работы» Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 13-ом консультативном совещании и 5-ом симпозиуме соцстран по физике Солнца и солнечно-земной физике (Одесса, 1988; Самарканд, 1989), Всесоюзных конференциях "Физика Солнца" (Алма-Ата, 1987; Ашхабад, 1990), научном семинаре соцстран по солнечной радиоастрономии (ГДР, Потсдам, 1989), Всесоюзных конференциях "Радиофизические исследования солнечной системы" (Симферополь, 1988; Пущино, 1990), Всесоюзном совещании "Наблюдательные и физические основы гелио-геофизического прогнозирования" (Калуга, 1988), Всесоюзном семинаре "Солнечные протуберанцы" (Ленинград , 1989), Международном совещании "Космические и наземные исследования солнечной короны" (Ленинград, 1991), а также были представлены в виде докладов на научных семинарах ГАО АН СССР, РАТАН-600 (САО АН СССР) и кафедры астрофизики Ленинградского госуниверситета.
публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 научных работах (вклзиая тезисы), перечнь которых приведен в конце автореферата. В работах Cl-6, 8, 10, I2Q автору принадлеяит участие в обработке наблюдательного материала, интерпретации полученных результатов и частичное участие в наблюдениях на РАТАН-600, а в [10 ] , кроме того, - в проведении модельных расчетов. В СII] автор участвовал в разработке алгоритма, в выполнении модельных расчетов на ЭВМ и интерпретации результатов; С7, 9І написаны без соавторов.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Ее объем составляет 168 страниц, включая 45 рисунков на 43 страницах, 9 таблиц на 13 страницах и список цитируемой литературы, содержащий Т40 наименований на 14 страницах.
Похожие диссертации на Исследование корональных дыр на солнце по радионаблюдениям с высоким пространственным разрешением
