Введение к работе
Актуальность проблем». Финика солнечного ветра, являясь одним из важних разделов астрофизики, тесно связана с развитием Физики космической плазми в целом, а такхе исследованиями Солнца и солнечно-зешшх связен. Близость Солнца ирепстлн-ляет нам уникальную возможность детальних исследовании и понимания явлении и процессов, происходящих El окрестности намагниченной звездк при наличии истечении плазмы.
Солнечный ветер и межпланетное магнитное поле (МММ) определяет многие Физические пронесен її межпланетном прострлнет-се; ь окрестности Земли и ее верхней атмосфере. Вариации интенсивности космических лучей, все. процесс» в магнитосфере. Земли, также как и в полярной ионосфере, контролируются параметрами солнечного ветра.
Главной причиной геооффективности солнечного петра является его крупномасштабная неоднородность, которая обусловлена особенностями распределения магшгпшх полей на Солнце и их динамикой, ііоотому изучение природи крупномасштабных неодно-родиостей в солнечном ветре - это, с одної! стороны, изучение одного из наиболее сушествепних проявлений в межпланетном пространстве магнитной переменности Солнца, т.е. солнечно!) активности, с другої! - исследование главного источника магни-тосферннх возмущений. В конечном счете оти исследования позволяют ответить на вопрос: какие процессы и образования па Солнце порождает геоэффектнвность солнечного ветра.Кроме того, они дают возмоиность использовать данные наблюдении сонні чного ветра и ММЛ для изучения динамики глобального магнитного поля Солнца.
Наблюдения солнечной короны на диске в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, а такя;е измерения параметров солнечного ветра с помоаьв космических аппаратов і,а различных гелиоцентрических расстояниях в значительной степени стимулировали построение нових теоретических и полуэмпиричоских моделей солнечного ветра, особенно теории формирования кнлаи-стационарннх внеокоекороетннх потоков (Ы!П).
Энергетически доминируюией крупномасштабной неоднородностью в гелиосфере являются пространственно-временные вариации скорости солнечного ветра, причем крупномасштабная неоднородность в скорости солнечного ветра порождает возмущения в характеристиках ММП, которые также оказывают значительное влияние на взаимодействие плазмы солнечного ветра с магнитным полем Земли.
Таким образом, происхождение крупномасштабных неоднород-ностеп в солнечном ветре является одной из ключевых проблем физики межпланетной среди и. солнечно-земной физики. Наиболее важним в этом направлении является установление физической связи между условиями в атмосферо Солнца и крупномасштабными неоцнородностями солнечного ветра, выяснение механизма их формирования, связи с солнечной активностью, а также возможности прогнозирования.
Цель диссертации. Разработка модели солнечного ветра, позволпиаей списать формирование как ннзкоскоростного, так и высокоскоростного солнечного ветра, решение проблемы происхождения и, динамики квазистацнонарных ВСП.
Исследование влияния конфигурации корональних магнитных полей на режим формирования солнечного ветра. Установление связи между структурными особенностями в короне и крупномасштабными нооднородностяни в солнечном ветре.
Изучение условий распространения квазистацнонарных высокоскоростных потоков солнечного ветра в межпланетном пространстве. Определение глобальной структуры поля скорости и плотности потока частиц солнечного ветра в гелиосфере и ее эволюции в цикле солнечной активности.
Научная новизна. Предложена и разработана обобщенная модель формирования солнечного ветра, которая позволяет описать наблюдаемое распределение средних параметров солнечной плазмы на различных гелиоцентрических расстояниях, квазистационарные высокоскоростные потоки и "несжатые" увеличения плотности в солнечном ветре, а также их источники на Солнце.
Впервые показано, что квазистационарные высокоскоростные потоки солнечного ветра формируются в областях короны с нпз-
ким уровнем излучения,а "ХОЛОДНЫЙ" низкоскоростной солнечный ветер -в ллотннх и горячих областях корони, характеризующихся крупномасштабной сходящейся конфигурацией течения в короне и наличием замкнутых линий магнитного поля.
Установлено, что пополнительный поток энергии,НООбХОДИННП для формирования- кьазистационарных высокоекоросишх потоков солнечного ветра, обеспечиваотсл, в основном, потоком энергии альвеновских волн, а поток энергии и массы, поступпмие п основание коронн, являются величиной постоянной.
Получено глобальное распределение скорости солнечного ветра в гелносферо и его изменение в цикле солнечной активности. Найдены закономерности эволюции 'геоэффектионнх внеокоскорост -пых-потоков солнечного ветра при их распространении от Солнца.
Впервые установлено, что высокоскоростные потоки солнечного ветра при пересечении магнитосферы Пнитера генерируют радиовспышки в декаметровом диапазоне.
Показано, что временные вариации скорости солнечного ветра, локализованные на данной долготе, суиественно влияют на крупномасштабную конфигурацию ММП.
Впервые найдено, что периодам увеличений скорости солнечного ветра вблизи Земли предшествуют изменения фоновых магнитных полей на Солнце, быстрые изменения спокойных волокон и возрастание плотности потока частиц солнечного ветра высокоскоростного режима.
Научное и практическое значение работы.
Развитое в работе научное направление - полу эмпирическое моделирование процессов и условии истечения солнечного ветра позволило понять и ответить на вопрос: г каких областях на Солнце и при каких условиях формируется высокоскоростной сол-нечннй потер.
Разработанная в диссертации модель формированы солнечного ветра позволила установить физическую связь структурних особенностей п короне с режимом формирования. На основе полученных результатов и данных наблюдений солнечной короны стало возможным получение трехмерного распределения основных круп-
номасштабных характеристик солнечного ветра п гелиосфере и его эволюции в цикле солнечной активности. Сформированные автором на отой основе представления могут быть широко использованы для решения целого ряда задач солнечно-земной физики, в частности,- прогнозирования свойств солнечного ветра вблизи Земли и, соответственно, состояния возмуиенности геомагнито-сферн и полярной ионосферы.
Результаты изучения влияния конфигурации корональних магнитных полей на резким формирования солнечного ветра позволяют на основе знаний закономерностей эволюции и динамики фоновых магнитных полей на Солнце дать диагностику или даже предсказать основные крупномасштабные свойства гелиосферы.
Кроме того, полученные в диссертации результаты позволили определить цели и пути дальнейших исследований по проблеме Физики солнечного ветра. Опираясь на разработанные теории и модели, используя данные наблюдений Солнца, солнечного ветра, космических лучей, стало возможным перейти. к комплексному изучению процессов формирования, закономерностей эволюции, диагностики и прогнозирования структур ММП и крупномасштабных пеоднородностей солнечного ветра.
Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались на Международном симпозиуме по солнечно-земной Физике (Иркутск, 1071г.), Международной конференции по космическим лучам (Хобарт, Австралия, 1971г.), региональных консультациях по физике Солнца (старый Смоковец, Чехословакия 1973г., Иркутск, 1976г.), Международных симпозиумах КАПГ по солнечно-земной физике (Москва, 1974г., Ашхабад, 1979Г.), Международном симпозиуме КОСПАР (Варна, 1975г.), Всесоюзном
СИМПОЗИуме ПО ФИЗИКЄ ГеОМаГНИТОСферЫ (ИРКУТСК, 1977Г.),
Третьей Европейской конференции по физике Солнца (Тулуза, Франция, 1978г.). Международном симпозиуме "Солнечный ветер -результат прямых и радиоастрономических наблюдений" (Москва, 1979г.), Всесоюзной конференции по прогнозированию состояния магнитосферы (Иркутск, 1980п.), Всесоюзном совещании по итогам проекта "Международные исследования магнитосферы" (Ашхабад, 1981г.). Международном симпозиуме по солнечно-
межпланетным возмущениям (Ирландия, 1982г.), Всесоюзной конференции "Физические основи прогнозирования геомагнитных возмущений" (Ленинград, 1984г.), Международном симпозиуме "Исследование солнечного ветра геофизическими, радиоастрономическими и прямыми методами" (Москва, 1984г.), Всесоюзном симпозиуме по солнечно-земной физике (Иркутск, 1986г.), Всесоюзной конференции по Физике Солнца (Алма-Ата, 1987г.). На зашиту в диссертации выносятся:
-
Обобиенная модель формирования солнечного ветра , ь основу которой заложено постоянство потока частиц и энергии, поступавших в основание короны, и определяювее влияние конфигурации корональних магнитных полей на энергетический баланс корони и параметры солнечного ветра.
-
Вывод о том, что кваэистационарнье высокоскоростные потоки солнечного ветра формируются в областях короны с преиму-вественно открытой конфигурацией магнитных полей, низкой плотностью плазмы, а "холодный" низкоскоростной солнечный ветер - з крупномасштабных областях короны со сходяаейся геометрией течения, которые характеризуются повышенными значениями температуры и плотности плазмы.
з Результаты расчетов крупномасштабной структуры поля скорости солнечного ветра в гелиосфере и ее эволюции в цикле солнечной активности.
-
Закономерности эволюции квазистационарных высокоскоростных потоков солнечного ветра при их распространении от Солнца. С увеличением гелиоцентрического расстояния происходит выравнивание скорости солнечного ветра в гелиосфере. Максимальная скорость потока вблизи Земли зависит от положения на Солнце соответствуиаей корональной дыры и ее размеров.
-
Вывод о том, что высокоскоростные потоки солнечного яетра при пересечении магнитосферы Юпитера генерируют радиовспышки в декаметровом диапазоне.
-
Результаты исследований влияния временных вариаций скорости Солнечного ветра на структуру ММП. Показано, что эти вариации играют важную роль в формировании конфигураций типа изгибов и долговременных отклонений вектора ММП от спирального
7. Результаты исследований природы долговременных вариаций плотности потока частиц солнечного ветра для различных режимов его формирования..Связь между изменениями плотности потока частиц и плояадью корональних дыр. Обнаружено, что периодам увеличений скорости солнечного ветра вблизи Земли и соот-ветствуювему усилению уровня геомагнитной возмуиенности предшествуют быстрые изменения длины спокойных солнечных волокон и возрастания плотности потока частиц солнечного ветра высокоскоростного режима.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и содержит з<18 страниц машинописного текста, 82 рисунка, є таблиц. Описок литературы включает 350 наименований.