Введение к работе
БИБ/ЇИОіеЛЛ
Предметом чиесе-ртации является исследование пространственной аниэоткзпии и энергетических характеристик всшлпек в активных комплексах и в глобальном асиекге 11-летнего цикла на основе привлечения координат положений вспышек и данных лотокой в рентгеновском диапазоне, а такте разработка на основе полученных результатов методик и ракомэядаций для прогнозирования активных явлений.
Актуальность лрсОламн.
Научение природы' солнечной активности, несмотря на 250 лет наблюдений Солнца остается первостепенной и важной аада--чея, далекой от своего окончательно"о решения. Солнечная активность оказывает влияние ка многие геофизические процессы. Среди раеличчюс проявления солнечной актипкости наиболее энергетически мощными являются солнечные вспышки,которые непосредственно воздействуют на явления ь магнитосфере, ионосфере, верхней атмосфере и- биосфере Земли. Интерес к вспышкам объясняется взрывным характером экерговцделеиия , .широким диапазоном электромагнитного спектра! от гамма- и. рентгеновского излучения до радиоволн, генерацией быстрых частиц и ударных волн в межпланетном пространстве. В свяаи с выходом человека-в околоземное пространство космические аффекты всгы-шек выавали более пристальное внимание ученых.
Несмотря на относительную изученность внешних проявлений вспышек, ; природа, их остается во многом невыясненной в особенности ц-отношении первичных источников анергии, вопроса о соотношении -знерпов.ыделвнвя на короналыгом и хромосферної! уровне-;-,- трпггервого --механизма (локальный И глобальный ас-
пекты), предсказаний продуктивности вспышек ка основе информации о комплексах активности. Это-стимулирует появление ковых подходов к проблеме, з частности изучение магнитосферко-Еспы-вечкых аналогий (суббури - вспылим) к взезд'но-вепьшэччой активности солнечного типа (UV -Cetti).
Аналка общих пространственно-временных закономерностей вспышек (физический и астро-физкчэский аспекты) имеет важное значение для понимания проблемы происхождения солнечны}: вспы-иэк.для разработки функционально-адекватной физической модели зспьякк,которая учитывала би не только докалгный (магнитные конфигурации), но и глобальный аспект вспышек (физические связи между активным:* областями).
Необходимость достижения поникания физических процессов зс зспьпЕках требует кооперации исследований в рамках таких проектов, как "Год солнечного максимума" /1,2,3/. Эпизодичность и разрозненность полученных данных (в основном мощные события) препятствуют их обобщению на все вспышки. Ограничивает продуктивность кооперативных программ также видимое многообразие и индивидуальность вспышек. Поэтому необходимо сочетание крупных специализированных программ с широкими статистическими исследованиями свойств к главных параметров вспышек.
Дала раЗоты состоит в систематическом исследовании пространственной и временной неоднородности проявлений вспы-печной активности в системе координат групп пятен на основе привлечения материала мировой сети обсерваторий по координатам положений'вспышек в группах пятен. Главной целью работы было выявить и исследовать'пространственную анизотропию вспы-шечкого процесса в "физической системе координат (пятна) при статистическом усреднении положений вспыиек скачала"в системе
— ,J -»
координат отдельдой агдидаоя области, в затем в масвтабе П-летнего цикла (по всем группам).В сост~зтстви с целью работы были поставлены следующие задачи:
-
выявление новых свойств простран гвенной асиммэтрки распределения вслыдазк и выбросов в биполярных группах пятен, их анализ и интерпретация,
-
обобщение пространственной аскьак ?ри:і появления вспышек в отдельных группах на вс» лятнообраговатедьнул деятельность - обнаружение эффекта широтной анизотропии вспькек в системе координат центра групп пятен. Построение на протяжении 4- х последовательных солнечных циклов, NN 17-20 (1934 -1976 гг.} вееторных диаграмм вспышек; интерпретация гиротной анизотропии вспышек на диаграмма в—рота-вреш з рамках глобального їриггерного механизма, требующего для своего объяснения внешнего источника воьмуиекмя.
-
анализ зосточно-западной анизотропии вспышек в сксте-ш центра групп пятен и обнаружение нового явления - "долготного сдвига" вспышек от центра групп - пространственной аберрации вспышек. Зшюд скорости триггерного вовмукения вспыкек на основе эффзктз аберрации триггерных возмущений, идущих от центра диаграммы шпрота-время,
-
исследование симпатических вспышек, и симпатических активных областей, связанных с явление» ассоциативности ситных вспышек, рспышечной активности е. простейиих "сателлит-чьтс" комплексах, сравнительная оценка ястлмчной иродз^ь-из-ностя и енергетики в-сложных и изалнповакных группах плтеи. Разработка методикь количественной оьенки всыагечяой ьродук-тивности в .сложна парных ксишгекга?: активности ва оекола матричного,-формлиз*,,
, , , 5> исследование динамик;» энергетьчес:<их параметров вспы-
іїєк, построение энергетического спектра рентгеновских вспышек на протяжении 11- дпнего цикла, обоснование степенного типа спектра, выявление возможных изменений показателя энергетического спектра зспьшек и характера его модуляции механизмом солнечной цикличное ги, сопоставление полученных паяных с закономерностями, известными для вспыхиващих звезд (UY-CettJ).' Диссертация основана на 55 опубликованных работах в том числе 1Б в соавторстве. В кия исследованы проблемы пространственной анизотропии и временной неоднородности вспышек в активных областях, влияния групп -сателлитов на вспмючнуа продуктивность , паркого комплекса, энергетического спектра еспьшэк на протяганий целого цикла; построены векторные диаграмма пространственной анизотропии вспышек на протяжении 40 .зет активности Солнца (1935-1S76 гг).
ЕауЧИЗЯ KOISSDSu.
Приведенные в диссертации результати развивают известные
к вскрыьают новые, неизвестный ранее пространственные к вре
менные свойства велкшечного процесса как в лоиальном аспекте
("парные" сазеляитнае'комплексы) , так и в глобальном (триггер-
вьй механизм вспызах); исследован энергетический спектр вспы
шек в paatax 11-летнего цикла. Получены следуишие ковые ре
зультати -
-
исследована статистическая модель ритмики вспышек, в частности еоблвдаешеть закона Пуассона для мощных вспышек; показано, что в ряду сильных вспышек присутствуют кратные события, образующие "временные ассоциации" ив 2-А вспышек, принадлежащих разным активным областям,
-
Проанализировано развитие вспышечной активности в комплексах, состоящих из главной группы и "сателлита". Выявлен факт повышенной аспнаечной продуктивности в такім "вааимо-
- 7 -действующих" комплексах пятен. Ззаимодеї;твие проявляется в увеличении вепьюевдой продуктивности по гбвспшкам в ~ 2 раза, а по сильным вспьгпкам в 2-3 раза по сравнению с изолированным!! группаш пятен.
-
Разработан ыогод векторных диаграмм вспышек, который выявляет пространственную анизотропию псе ледних на диаграмме гелиоширота-зрэмя. Показан "центростреьи тельный" Ґ п направлении центра диаграмм*») характер этой анизотропии. Првдломзна и обоснована гипотеза глобальных триггерных пояму^нкя вспышек, на основе взаимодействия центральных и внешних частей диаграмм "бабочек" через некоторые триггерныэ возмущения волновой природы.
-
РэзрэЭэтака методика опрс/-лепил восточно-западной анизотропии (сдвига) вслыоеге в группах пятен с учетом дифференциального вращения Солнца и поііазан аффект пространственной аберрации вопьюек в группах яо долготе. Получена оценка скорости триперных. возмущения 1-3 loi/'c, которая интерпретирована, как групповая скорость пакетов гравитационных мод з
хромосфере.
5/ Показано,что энергетические параметры вспышек,сред
няя, мшим&ньн.ш и максимальные энергии, ккияиость, длитель
ность ігоррелируют с фазой 11-летного цикла Показателе интег
рального энергетического спектра возрастает з ігзксішумз ци-кі
(Jd = 0,9) и спадает it минимуму ф « 0,6). Сопрстолимост.ъ по
лучению значения ^} с показателями энергетическая спектров на
вспыхивающих звездах типа U7 - Нота поєволяет использовать
полученные корреляции для выявления циклической акгивпости на
звёздах. . .
Научная м я&акгямескаю цашюст» работы определяется тем, что ее результаты лосят .как фундаментальный (в основном),так
и прикладной характер. Они могут быть использованы для разработки в дальнейшей фшико- статистической теории ввевдно-солнечных вспышек,так и могут быть применимы в практике прогнозирования вспышчьок гктивности в тесных, взаимодействующих комплексах, состоявдх из главной группы и ее "сателлита".
Ряд фундаментальных р&вудьтатов, tsiotx как пространственная анизотропия всшоїек в 11-детних циклах,эффект пспы-шзчной "аберрации" расширяет каши представления об" источнике анергии вспышек и свидетельствует в польгу триггерного проис-ховдениия, по крайней мере, слабых вспышзк. Триггерные возмущения могут иметь форму волновых пакетов внутренних гравитационных волн в хромосфере. Новые факты - простр&нственная анизотропия вспышек по юирот и по долготе существенно суяаиг рамки реалистических моделей вспышек.
некоторые из сформулированных в диссертации положений оказались приоритетными, так как позли использовались в работах других авторов : результаты по вепышечяым группировкам (М.В.Огирь, КРАО), высокая Еспьп&зчная продуктивность в са-теллитньог комплексах (Ефименко ЕН.КГУ); пространственная анизотропия вспшюк (Погодин И. Б., ЛГУ). Ряд рооульт&тов диссертации испольвован в монографиях и обзорах: 1. Алтынцев А. Т. .Баяин Е Г. .Куюин Г, К «Томоаоа a U. "Солнечные вспышки", М.,*'Наук&", 1982, 248 0.; 2. Гераберг Р.Б. "Солнечная активность в мире авээд", U. , "Знание", 64 С. ,1990.
Многие результати работы вошли в отчеты по госбюджетным работам,выполненным в лаборатории соинечнсй активности СибИЗ-ШР СО АН ,1673-1990 гг.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов определяются анализом точности полученных результатов (векторные диаграммы вспышек),привлечением больших масси-
вов данных на протяжении 11-летнего и более периода (1935/76 гг.), повторяемостью результатов, получеш.ых по соседним циклам актиачости, привлечением данных миров ля сети обсерваторий и спутниковых данных (рентген), что искдю' ает возможность селекции материала или втаянил условий наЛ-мщений. lla аацкту викосигся положения:
1. Разработка метода векторных диаграмм -"бабочек" вспы
шек, который позволяет изучать взаимосву.ано пространственные
и временные закономерности вспышек и пятізн. Получение впервые
векторных диаграмм »гпышек; имеющих большое фундаментальное
значение, кйїорц» составляют новый инструмент исследования,
вскрывающий нопые, пространственные свойства вспышек - ани
зотропию вспьиек го отношению к группам пятен по широїС.
Доказательство центростремительного характера этой анизотропии. Обоснование гипотезы глобальных триггерных возмущений вспышек, на основе взаимодействия центральных и внешних частей диаграмм - "бабочек" через негюторый сигнал.
Построение векторных диаграмм вспышек для 4-х последовательных циклов NN17,18,19,20.(1934 - 76 гг.), которые показывают, что пространство "королевской зоны" Солнца анизотропно по отношению к вспышечному процессу; последнее означает, что в системе координат пятен наряду с внутренними магнитными и электрическими силами на вспышки действуют внешние фактсч.
2. Разработка метода определения восточно-западной ани
зотропии (сдпига) положений вспьшек в группах пятен о учетом
дифференциального вращения Солнца ( долготные векторные диаг
раммы вспышек). Показан эффект пространственной "аберрации"
о вспышек по долготе. Определен угол испышечной аберрации - 8 .
- Выявленный эффект долготной аберрации вспышек (сдвиг
в направлении "восток-запад"). является примером успешного
приложения разработанного метода векторшч диаграмм вспышек и может иепольэоватыя для определения скорости глобального тригерного возмущения вспышек и идентификации источника ВОЗ-МушеНИЯ.
- Предложена и обоснована гипо^ева глобальных трмггерньм
воэмуизний вспышек, на основе взаимодействия центральных и
внешних частей диаграмм - бабочек через некоторые распростра
няющиеся возмущения. Оценка скорости триггерного возмущения
вспышек,!- 3 км/с,ниже скорости звука в фотосфере и хромосфе
ре, которая . интерпретїфована, как групповая скорость паке
тов гравитационно-звуковых мод колебаний в хромосфере.
3. Положение, что энергетические параметры рентгеновских вопыиек: средняя, минимальная и максимальные энергии,мощность, длительность меняются асинхронно с фазой 11-летнего цикла Доказательство степенного типа интегрального и дифференциального энергетических спектров вспышек ва одан цикл Солнца;
- Показатель степенного энергетического спектра вспышек
меняется: возрастает в максимуме цикла (JS - О, S) и спадает к
минимуму (0,6) , что соответствует перераспределению по анер
гии от сильных к слабым вспышкам при переходе от минимума к
максимуму цикла Показатель^ коррелирует о числами Вольфа.
Дифференциальный энергетический спзктр вспышек пульсирует в соответствии о фазой II- летного цикла: становится более широким по вноргии,-но низким по амплитуде в эпоху максимума и более высоким и узким по вяєргки в эпоху минимума цикля.
Циклоаодобные изменения показателя степени интегрального энергетического спектра, как способ выявления ззездных циклов.
4.Результаты анализа вспышечной активности в тесных комплексах, состоящих иа главной группы и "сателлита". Выявлен факт повышенной вспышечной продуктивности в парных взаимодействую-
- II -
щих комплексах групп пятен. Взаимодействие проявляется в увеличении вспышеикой продуктивности в сателчитиых групах в 2-3 раза, по сравнению с изолированными груш; ши пятен.
- Разработки матричного метода оценки ^пышечной продуктивнос
ти в слолошх парких комплексах антипюсти.
- Формулировку признака для предок»- алия сильных вспышек
по появлению быстроразвивающихся пятен - сателлитов вблизи
магнитно сложной группы пятен, как фотосферішх предвестников»
Апробация и ігуйликацни. Основные результаты работы прошли публичную апробацию в ендэ статей, опубликование в научной литературе (55), в том числе за руйеягом (10), докладов ча ряде совещаний,симпозиумов и рабочих групп, всесоюзного и международного уровня ,в том числе в В1 -,е докладов на Консультациях по физике Солііиа и совещаниях КАИР соц. стран (ГДР, ЧССР, Иркутск-ід76, Ашхабад -1979), шкоде -семинаре "Пространственно- временная ритмика гелиогвофиаическмх процессов" (Львоэ (Слакск)-1979 г), Всесоюзной «коле - семинаре по фмзи-ке Солнца лакяги проф. Г. Ы. Никольского (Кисловодск ,окт. 1965 г);на симлоаиуш КАПГ (Ленинград,1987); Всесоюзной конферен-ции по физике Солнца (Алма-Ата, июнь 1937 г.),Совещании Группы сбора данных и прогноза солнечной активности секции "Солнце" Астрономического Совета АН СССР (Пулкош, ноябрь,1908 г), на Всесоюзной рабочей группе ( Киев 1989 г), на ежегодных з-минарах Рабочей группы по специальным теоретическим и э;«пе-риментальным исследованиям солнечной плазмы "Физика солнечной плазмы" (Ленинград -1985, Львов -1989), на 9-мСеминарс Рабочей группы "Физика Солнца и коешческая алектродинамиїса", Львов, 1990 г., а также докладывались на Международных созєіцани-ях: на Международном симпозиуме по анализу данных проекта "Год Солнечного Максимума" (Симферополь, Научный - 1981 г;
- 12 -Иркутск -1985 ), ьа коллоквицме MAC (Калифорния, Colloqium No. 10 "Solar аїЛ Stellar flares",Stanford University, California, ISA, :.f)-l9 August, 1988), ї-ом Международном симпозиуме КАПГ по соднечно-аємной физике (Самарканд,окт. 1989), Всесоюзной конференций по физике Солнца ( Ашхабад,октябрь 19В0 г), и обсуждались на научных семинарах ГАО АН СССР, ИЗШ--РАН ,ГАКШ (ЯГУ); КрЛО, КГУ (Украина); Кафеді>а астрофиаики БГУ (Азербайджан).
Исходные материалы и лмчкьй вклад а&горп. Основным источником данных являются ряды наблюдений,в получения которых автор принимал непосредственное участке на Саянской обсерватории СйбИЗХШ? (программы и периоды проекта ГС$; данные мировой сети станций: каталоги координат и других параметров вспышек. Использовались тшие полученные по обмену оригинальные материалы со спутников SMM.GE0S, (в райках проекта) при участии автора (секретарь РГ ГСМ, 1979-82 гг.).
В диссертации обобщены в основном рззудьтаты ав-
тора из 55 работ. Из них 15 - в соавторстве. В научно-попу
лярных статьях (со Степановым S Б., Кратом В. А и Тошвовым R
Ы.) автор участвовал в обсуждении плана статей, в написании и
редакционной подготовке. Часть результатов (Глава 5), полу
чены в соавторстве с Сотниковой Р. Т. (Иркутский Государствен
ный Университет) в процессе руководства автором научной рабо
той студентов (1980/68 гг.). В соавторстве с Головко А. А. ,
Завдановым ЕГ,, Поляковым Ей. и др. Касинскому В. а ,
как правило, принадлежит постановка задачи и равное участие при обсуждении, обработке и интерпретации результатов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит иа введения, пяти глав и заключения. Объем основного текста JJ48 страниц, 51 рисунок, 30 таблиц. Библиография 257 наименова-