Введение к работе
ДШЇМЬШІТЬЛЕНЦ
Различные периодические процесси, происходящие на Солнце, давно уже привлекают пристальное внимание исследователей. Исторически первим из таких процессов был открытый еще в середине прошлого века 11-летний цикл солнечной активности. В настоящее время установлено, что происходящие на Солнце процесси проявляют периодичности в очень широком диапазоне - от нескольких минут до сотен и более лет. Изучение таких периодичности чрезвычайно важно для понимания Физики происходящих на Солнце явлений. Так, недавно возникыая отрасль гелиофизики - гелиосейсмологип - на основании изучения спектра глобальных акустических колебаний фотосферы дала возможность получить уникальную информацию о строении внутренних областей Солнца.
За последние два-три десятка лет постепенно стало ясно, что солнечная активность на масштабах времен, меньших 11-летнего солнечного цикла, но больыих, чем связанные с долготной неоднородностью солнечных явлений оборотные периодичности, также проявляет периодические закономерности. В данной работе внимание в основном концентрируется на диапазоне периодов солнечной активности от 30 до 200 суток. Ниже мы будем обозначать подобное явление термином "короткопериодические колебания солнечной активности" (или, короче, "короткопериодическая солнечная активность", КПСА).
Одна из причин, по которым данное явление обратило на себя внимание исследователей столь поздно, состоит в том, что все существенные характеристики этого, процесса - такие, как амплитуда, фаза и точное- значение периодов - не являются устойчивыми, а варьируются, поэтому, строго говоря, эти колебания следует обозначать термином "кваэипериодические", а не "периодические". Так, например, амплитуда КПСА может меняться от полного исчезновения до значений, превышающих амплитуду 11-летнего цикла. Последняя ситуация имела место с колебаниями солнечной активности периода около 150 суток, чрезвычайно мощно проявивших себя в максимуме 21-го цикла, что привлекло к этой периодичности особое внимание исследователей. Были обнаружены и другие достаточно ярко выраженные периодичности солнечной активности с периодами от нескольких месяцев до нескольких лет, и, тем самым, показано, что
спиктр КПСА является мультипериодическим. Изучение подобного явления потребовало исследования разнообразных солнечных характеристик, а также применения к ним нетривиальных методов числовой обработки, что стало возможным лишь в последние десятилетия о связи с широким распространением вычислительной техники.
Несмотря на наличие обширного наблюдательного материала по КПСА, убедительные теоретические интерпретации этого явления пока отсутствуют. Между тем задача поиска механизма этих короткопериодических колебаний чрезвычайно актуальна для физики Солнца. Прежде всего, объяснение короткопериодической солнечной активности углубило бы наае понимание механизмов солнечной цикличности, а также солнечной активности в целом. Тот примечательный Факт, что некоторые солнечные характеристики, не связанные с солнечной активностью - например, диаметр Солнца или поток солнечных нейтрино - также проявляют периодичности, близкие к тем, которые наблюдаются в активных явлениях, говорит в пользу того предположения, что в основе всех этих явлений лежит единый Фундаментальный механизм, а источник этих периодичностей располагается во внутренних областях Солнца. В этом случае изучение короткопериодических колебаний может дать нам информацию о строении внутренних областей Солнца вплоть до его ядра и, тем самым, явиться независимым от гелносейсмологии методом анализа глубинных слоев Солнца. Наконец, важное прикладное значение создания теории короткопериодической солнечной активности состоит в том, что без понимания Физики этого явления невозможно сколько-нибудь точное прогнозирование явлений солнечной активности.
ЦЕЛЬЮ панной РАБОТА является исследование короткопериодических колебаний солнечной активности и ее возможных механизмов. В соответствии с зі їм ставятся следующие задачи:
1. Исследование короткопериодических колебаний различных
индексов солнечной активности и анализ проявляемых этими
колебаниями пространственных и временных закономерностей.
2. Анализ магннтогидродинамических свойств конвективно
устойчивых внутренних областей Солнца и возможности связи этих
областей с различными периодичностями солнечной активности.
3. Анализ возможных механизмов короткопериодических колебаний
солнечных характеристик и их соответствия результатам наблюдений.
- ь -4. Исследование свойств гидродинамических мод колебаний Солнца и возможности их связи с короткопериодическими колебаниями солнечной активности.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
-
Исследован ряд характеристик КПСА - таких, как соотношение между периодичностями, проявляемыми различными индексами солнечной активности и временная эволюция амплитуд и фаз этих периодичностей. В частности, показано, что теоретически достижимая точность определения фази "150-суточной" периодичности в существующих данных по солнечной активности не дает возможности достоверно' установить Фазовую когерентность этой периодичности в разных солнечных циклах.
-
Предложен новый метод проверки глобальности КПСА по долготе, основанный на изучении корреляции между фазой периодичности и долготной дисперсией ее проявлений.
-
Предложен новый метод проверки гипотез о структуре магнитного поля в лучистой зоне Солнца на основании данных о внутреннем дифференциальном вращении Солнца.
-
Проведено теоретическое исследование модели, интерпретирующей КПСА как проявление биений колебательных гидродинамических структур. При этом продемонстрировано, что линейная теория гидродинамических мод колебаний не в состоянии объяснить некоторых важных аспектов КПСА.
-
Впервые показано, что области локализации вращающихся в лучистой и конвективной зонах Солнца гидродинамических структур перекрываются слабо, ' и непосредственное взаимодействие этих структур не может вызвать наблюдаемой модности соответствующих периодичностей КПСА.
НАУЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ СОСТОИТ в 'ТОМ, ЧТО проведенные в ней исследования накладывают ограничения на возможные свойства источника короткопериодической солнечной активности и механизма переноса колебаний этого источника к поверхности Солнца. Это, в свою очередь, позволяет на основании изучения свойств периодичностей солнечной активности сделать некоторые выводы относительно внутреннего строения Солнца.
-
Результаты исследования короткопериодических колебаний по индексам солнечной активности за период 19-22 солнечного циклов. Установление глобального характера "150-суточной" периодичности как по широте, так и по долготе.
-
Результаты теоретического анализа магнитогидродинакических условий в конвективно устойчивых внутренних областях Солнца.
-
Метод проверки гипотез о структуре магнитного ПОЛЯ в лучистой зоне Солнца па основании данных о внутреннем дифференциальном вращении Солнца.
-
Результаты теоретического исследования свойств g- и г-мод гидродинамических колебаний Солнца в применении к анализу модели, интерпретирующей КПСА как проявление биений вращающихся гидродинамических структур.
ДПРОВАІІИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах Пулковской обсерватории.
выполнено 4 работы. Из них работы [1,3,4] выполнены без соавторов, а в работе [2], написанной в соавторстве, автор участвовал как в постановке, так и в реаении поставленной задачи.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ЛИССВРТЛПИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Полный объем диссертации составляет 139 страниц, включая 21 рисунок на 21 странице, 5 таблиц на 2 страницах и список литературы, содержащий 128 наименований на 7 страницах.
