Введение к работе
Диссертации посвящена комплексному исследованию свойств колебании в широком диапазоне частот но различным длинным временным рядам солнечных и геофизических наблюдений.
Актуальность проблемы. В последние годы исследование солнечной переменности стало одной на актуальнейших задач физики Солнца и солнечной активности (СЛ). Однако, полный анализ свойств вариаций и цикличности в широком диапазоне частот возможен при наличии длинных рядов наблюдений за происходящими процессами.
Солнечные наблюдения имеют длинные массивы данных в основном но общему числу пятен на поверхности Солнца (т.н. числа Вольфа), которые не полностью отражают характеристики магнитных нолей . Для фоновых магнитных полей и флоккулов таких длинных рядов наблюдений нет. Земля находится в межпланетном магнитном иоле, которое обусловлено в основном общим полем Солнца, следовательно, вариации магнитных полей Солнца отражаются в геомагнитных индексах. Поэтому, комплексное изучение свойств разнообразных временных рядов геофизических наблюдений, содержащих характеристики геомагнитного поля, сейсмические данные, погодные, геодипами-ческне и сравнение! их с наблюдениями Солнца, могут позволить анализировать солнечные вариации и их воздействие наземную магнитосферу. В международных центрах данных имеются в машиночитаемой форме однородные непрерывные геофизические наблюдения в течение длительного времени (более 100 лет), которые и были использованы в данной работе.
Цель работы - исследовать временные и опергстнческие характеристики глобальных солнечных осцилляции в широком диапазоне частот по имеющимся длинным временным рядам солнечных и геофизических наблюдений. На основании полученных свойств спектров дать характеристики изучаемым процессам и колебательной системе.
Основными задачами исследования были следующие:
-
Раоработать комплексную методику изучения колебаний по временным рядам, анализа частотных, амплитудных и фазовых характеристик процессов на разных стадиях развития. Оценить достоверность результатов.
-
Выделить периоды наиболее устойчивых колебаний в разных частотных диапазонах от нескольких минут до глобальных циклов, полученных единой методикой. Изучить динамические свойства колебаний, их тонкую структуру, соотношения между разными частотными диапазонами, общие свойства спектров, их особенности.
-
Сравнить характеристики колебаний, полученных по геофизическим, сейсмическим и солнечным данным. Найти общность и различие в этих спектрах, понять возможную причину сходства колебаний.
Новые результаты заключаются в следующем:
-
Впервые единым методом получен полный спектр колебаннї по длинным временным рядам геофизических, сейсмических солнечных измерений в диапазоне периодов от 4-х минут до 3( лет. Предложена таблица осцилляции, которые являются наиболее устойчивыми на протяжении десятков лет и общими ДЛ5 Солнечной системы.
-
Приведены общие свойства итогового спектра во всем ча стотном диапазоне и показано, что спектр колебании делится на две части, различающиеся по структуре и отношению сиг нал/шум: долгопериодные колебания (более 1 суток) с дискрет ным набором квазиустойчивых частот и менее 1 суток - с боль шим набором подобных колебаний и меньшей амплитудой.
-
Показано, что свойства разных периодов меняются с цикло»* активности, однако наблюдается взаимосвязь и взанмозависн мость характеристик колебаний в разных частотных диапазо нах, т.е. экспериментально подтверждается гипотеза иерархи] солнечных циклов. В спектрах мощности по длинным рядам на блюдений кочтн все они имеют сложную структуру, СОСТОЯТ И!
Г)
нескольких гармоник (му.чьтнплетов).
А) Изменение свойств 27-суточного мультпплета а а рамные 11-летнне циклы указывает на уменьшение средней скорости крашения Солнца к концам 22-х летнего и искового циклон СЛ. 5) Выделены основные мультпплеты (вероятно солнечной природы) спектра колебании в анализируемом диапазоне частот -22 года и 27 суток, другие периоды получаются применением физических законов нелинейных колебания - модуляции (в том числе вековым циклом), биения, преобразования частоты.
Научная (значимость работы для ітучсиия финики солнечной активности заключается в следующем:
-
Получение! общего спектра колебаний для всей Солнечной системы в широком диапазоне частот позволяет но иному подойти к использованию однородных длинных рядов геофизических наблюдений для изучения свойств вариаций солнечной активности и солнечно земных связен.
-
Обнаружение корреляционных закономерностей разных частотных диапазонов итогового спектра колебаний важно для понимания природы солнечной цикличности и проявления ее, например, в активных долготах Солнца или геофизических процессах.
-
Полученные общие свойства колебаний могут служить феноменологической основой автоколебательной нелинейной модели солнечной цикличности.
1) Существенно и понимание различия между детермснирован-ностыо и хаосом в общем спектре колебаний. Наличие определенных собственных мод системы и стохастический характер их возбуждения помогут понять природу проявления солнечной цикличности во временных рядах наблюдений.
Практическая (значимость полученных результатов
может заключаться в более полном понимании воздействия СЛ на магнитосферу Земли. Л проявление особенностей солнечно-земных связей важно для многих прикладных задач метеорологии, сейсмологии, биологии, медицины. Без знания основных динамических характеристик периодов колебаний невозможны
задачи прогнозирования и солнечных, и геофизических процессов. Полученные корреляционные связи солнечной активности и земной магнитосферы позволяют объяснить причинные зависимости погоды, климата и медико- биологических проявлений от вариаций гелно- геомагнитной активности. Автором был проведен анализ нескольких прикладных временных рядов, используя разработанную методику. Например, 30- летний ряд изучения больных шизофренией (Кафедра психиатрии в Крымском мед. институте), исследование больных инфарктом миа-карда в зависимости от солнечной и геомагнитной активности (кардиологический институт им. II.Р. Сеченова в Ялте), корреляция развития циклонов Черного моря с солнечной и геомагнитной активностью (Морской гидрофизический институт АН Украины, г. Севастополь), несколько задач дня выявления корреляций биологических процессов с гелио- геомагнитной активностью (Кафедра биофизики Симферопольского Гос. университета) и др..
Апробация работы. Докладывались результаты работ на заседаниях лаборатории физики Солнца в КрАО и на конференциях: по физике Солнца в А-Ате (1987 год), в Ашхабаде (1989 год), по космическим лучам в Аделаиде (1990 год), но солнечной цикличности в Ленинграде (1990 и 92 годы), но проблеме ква-зндвухлетнего цикла в Суздале (1990 год), но физике Солнца в ИЗМИРЛН'с (1992), памяти Л.П.Северного в КрАО (1993), на коллоквиуме No 143 в Полдере (1993 г.)
Основные положения, выносимые на оащиту:
-
Общий спектр и таблица наиболее устойчивых колебаний в диапазоне периодов от 4 минут до 30 лет, в которой ~ 85% периодов являются общими (или близкими) для всей Солнечной системы.
-
Спектр колебаний в указанном диапазоне периодов делится на две части, которые различаются по структуре и отношению сигнал/шум: короткопернодные (монее 1 суток) с большим набором подобных колебаний и более 1 суток - с дискретным набором частот и большей амплитудой колебаний.
3. Ike изученные осцилляции квазистабнльны, проявляются и спектрах по длинным рядам наблюдении и виде групп колебаний - мультнплетов, структура которых меняется со променем и зависит от солнечной активности.
1. Характеристики солнечных колебаний - р, g.n r-мод, полученные по геофизическим данным в подавляющем большинстве случаев близки или равны солнечным, их структуры зависят от фаз 11 -летнего н векового циклов.
5. Почти все частоты спектра взаимосвязаны, большую нх часть можно математически получить, введя 3 основные частоты - 27 суток, 22 и 90 лет и применяя известные законы нелинейных колебаний.
0. Изучаемые процессы носят характер нелинейных релаксационных колебаний, механизм возбуждения осцилляции - автоколебательный, стохастический.
Структура и об'ьом диссертации. Работа состоит из введения, 1 глав, заключения и списка литературы. Полный обі.ем - 12(5 страниц, в том числе -12 таблиц, 42 рисунка и список литературы из 1(55 наименований.
