Диагностика вспышечной плазмы по высокоэнергичному нейтральному излучению солнечных вспышек Гугленко, Вадим Геннадьевич

Введение к работе

Актуальность темы диссертаиги

Одной из важнейших оадач современной астрофизики является исследование наиболее мощных, проявлений солнечной активности: солнечных вспышек. Процессы, протекающие во время вспнззк, такие, как трансформация магнитной энергии в тепловув и механическую энергию плазмы, ускорение частиц, генерация ударных золн и др., характерны для многих небесных объектов. С другой стороны, многообразное влияние солнечной активности на процессы на семле и в ближайшем космосе и необходимость прогнозирования радиационной обстановки на орбите Земли определяет актуальность прикладного аспекта исследования солнечных вспыг.ек. В результате многолетних исследований достигнут значительный прогресс в понимании природы явления всяьиек, однако целый рад принципиальных вопросов до сих пор не решен. Так, неизвестны геометрия и физические характеристики ускорительной области, не установлен конкретный механизм превращения энергии магнитного поля в тепловую и механическую энергии плазмы. Высокоэнер-гачное нейтральное излучение солнечных вспышек, такое, как нейтроны, гамма-излучение от распада 5Г-мезонов, тормозное гамма-излучение ультрарелятивистских электронов несет прямую информацию о процессах ускорения и распространения в солнечной атмосфере ионов и высокоэнергичных электронов. Ба последние десять лет выполнен цикл космических экспериментов по изучению указанных видов вксокоэнергичного излучения солнечных вспышек. При анализе наблюдательного материала, как правило, не учитывались конкретные условия излучения в солнечной атмосфере, такие, как конфигурация магнитного поля, плазменные эффекты и т.д.

Цель работы состояла в теоретическом изучении процесса генерации вксокоэнергичного излучения вспышек в магнитной арке при наличии плазменной турбулентности, приложении полученных

результатов для объяснения экспериментальных данных по вспышкам с зарегистрированными потоками высонсэнергачных нейтронов к V-квантов, "определении на этой основе характеристик ускорительного процесса во зспышке и диагностике параметров области распространения ускоренных частиц.

Научная новизна работы

1. Впервые исследовано влияние .'.іГД-туобулектности на характер распространения ускоренных во вспыние ионов в арочной магнитной ловупке в солнечной атмосфере.

2. Рассчитан процесс генерации нейтронов и ^-квантов

от распада ЗҐ-мезонов зо вспыиечшх петлях с учетом МГД-тур-буленгностк и получены угловые и временные характеристики потоков излучения для различных значений плотности энергии турбулентности и параметров арки.

3. Впервые с учетом конфигурации магнитного поля и рассеяния частиц на плазменной турбулентности проведена интерпретация наблюдательных данных по регистрации потоков солнечных нейтронов и Y¹ -излучения. Установлены энергетические спектры ускоренных частиц и динамические особенности процесса ускорения для различных характеристик области ускорения (уровень турбулентности, градиент магнитного поля в хромосфере и т.д.).

4. Впервые дане объяснение задержанных (до нескольких десятков секунд) иаксго.!уг.10в высоксэнергкчнэго нейтрального излучения анизотропным начальний распределением ускоренных частиц поперек магнитного поля при слабой турбулентности, а также нестационарными процессами, развивающимися во вспышке после импульсной фазы.

Научное и практическое значение работы'

Полученные результаты имеют заяное значение для решения пооблемы ускорения частиц в солнечных вспыяках и для диагностики БспыгечкоП плазмы по совокупности нескольких видов высоко-энеггичиого нейтрального рспыхечного излучения. Результаты ра-

боты могут быть использованы при интерпретации экспериментальных данных и при планировании экспериментов по наблюдению солнечных нейтронов и высокоэнергичного V-излучения.

Положения диссертационной работы, выносимые на заиуту:

1. Результаты исследования характера распространения в арочной ловушке ускоренных во вспышке ионов и ультрарелятивистских электронов при наличии МГД-турбулентности.

2. Результаті.- расчета генерации высокоэнергичных нейтронов, ^-излучения от распада 9 -мезонов, тормозного излучения ультрарелятивистских олектроноэ и ядерных V -линий в солнечной атмосфере при наличии МГД-турбулентности.

3. Для вспышки 21.06.80 года с зарегистрированными потоками нейтронов и Y -квантов показано, что з рамках рассматриваемой модели лозмсжно объяснить имеющиеся экспериментальные данные в предположении о едином акте ускорения и степенном спектре ускоренных частиц. Установлены характеристики ускоренных частиц непосредственно в солнечной атмосфере и возможные параметры плазмы в области распространения частиц, исходя из наблюдательных данных по высокоэкергичному нейтральному излучению вспышки.

4. Для вспышки - 03.06.82 года с зарегистрированными потеками нейтронов и V-квантов дано объяснение зтоиичного задержанного максимума У-излучения от распада ЗГ либо ростом плазменной турбулентности, либо изменением параметром арки после скончания импульсной фазы бспышки.

Аппобаиич материалов, входящих в диссертации

Результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции по космическим лучам (г.Алма-Ата, сентябрь, 1988 г.), на рабочей группе по космическим лучам (США, октябрь, I960 г.), на научной сессии кафедры "Космические исследования" ЛІТУ (г.Яйнингсяд, май, 1989 г.), на Всесоюзной конференции по космическим лучам (Дагомыс, ноябрь, 1990 г.), на 22-оЛ Ме*ду-

народной конференции по космическим лучау (Дублин, август, 1991 г.), на се.\:икарах лаборатории Ядерной космической физики Астрофизического отдела ФТИ км.А.Ф.Исффз АН СССР.

Основные материалы диссертации опубликованы в ? научных работах, перечень которых приведен з конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из взедекик, четырех глаз, заключения и списка литературы. Обилий объем диссертации сос.тазляет /6~JL страниц, в тем числе: основной текст - 05^ стрсниц, I таблица, 44 рисунка, список литературы, содеожаснй /3 S наименований.