Введение к работе
Актуальность темы.
При той энергетике, которая присутствует на уровне фотосферы Солнца (Рг < 1, Ra~1022), существование более или менее регулярных структур является скорее артефактом, чем необходимостью. С точки зрения земной физики, они достаточны для создания режима развитой турбулентности.
Вопрос о том, каким образом в этих условиях континуальный беспорядок порождает почти регулярные структуры, с математической точки зрения далек даже от корректной постановки, поэтому прогресс в понимании их возникновения и взаимосвязи в первую очередь связан с высококачественными наблюдениями, корректной обработкой и выявлением самих структур в различных полях исследуемых параметров: (Т -(температура) - главы II, V (скорости)- главы III, Н (магнитное поле)- главы IV,V).
Явление регуляризации сплошной среды подразумевает реализацию устойчивых процессов, приводящих к сформированию структур - образований, наблюдающихся в конечной области параметров.
Несмотря на существующий прогресс в этом направлении,
мы еще далеки от понимания причин, порождающих те или иные
структуры, особенно это касается их взаимосвязи. Процесс струк-
турообразования пронизывает практически все слои Солнца, реали
зуясь в разнообразных объектах и охватывает значения масштабов
от 0,2 до 105 Mm. Поэтому изучение морфологии, эволюции и вы
явление новых структур как в спокойных (СО), так и в активных
областях (АО) солнечной поверхности, является актуальной зада-
чей современной физики Солнца. Локализация структурных эле-
ментов, колебательные процессы в них, а также взаимосвязь их с магнитным полем крайне актуальные задачи, поскольку колебательные процессы наблюдаются во всех структурных элементах фотосферы, а магнитное поле непосредственно участвует в их образовании. В этой связи, наши усилия были сосредоточены на изучении колебаний вещества и магнитного поля в пятнах. Помимо объяснения существующего набора дискретных частот в солнечных пятнах (выбора модели фильтр - резонатор) важна и актуальна задача определения доли энергии, уносимой волнами из пятна в решении вопросов нагрева вышележащих слоев.
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА '
Цель работы
Предметом данной диссертационной работы является-
-
Выявление свойств структур в вышеуказанных полях малых и средних масштабов (гранула - супергранула) в спокойных областях уотосуеры по поверхности и с высотой.
-
Выявление особенностей распределения структур в тени солнечного пятна.
-
Изучение колебательных процессов внутри солнечного пятна.
Научная новизна работы
Используя различные методы обработки высококачественных снимков в поле яркости, впервые найдена промежуточная структура размером 3"-5". Показано, что данная структура обусловлена нисходящими течениями - плюмами и непосредственно связана с магнитным полем и потому особенно четко видна на границах мезогранул и супергранул, а время ее жизни превышает 17т. Четкость структуры в пограничных областях определяется ее динамикой - размер зоны регулярности здесь в 2-3 раза превышает зону регулярности для центральных частей мезогранул и супергранул.
Впервые показано, что в поле скорости именно 4" элемент, проникая в верхнюю фотосферу, остается наиболее стабильным, определяя колонкообразную вертикальную структуру поля макроскоростей: показатель когерентности на данной структуре высок и остается максимальным по отношению к другим структурным единицам.
Показано, что в пятнах элемент такого масштаба существует и образует агрегат маломасштабных структур Являясь основным структурным элементом пятна, он определяет его устойчивость («живучесть»).
Впервые выполнены расчеты низкочастотных колебаний тени пятна с учетом линейного взаимодействия волн. Проведен анализ высокочастотной ветви спектра собственных колебаний тени пятна для магнито-акустико-гравитационных волн в условиях не жестких границ. Выполнены расчеты линейной трансформации волн, оценен поток энергии, уносимый через боковые границы.
Показано, что эууективное поглощение р-мод в пятне идет
на частотах, соответствующих периодам ЗОО-ЗЗОсек. (~ 5 минут).
Впервые показано, что альфвеновские р-волны - это ММЗ, и оба метода расчета: метод прохождения ММЗ через тень пятна (фильтр) и метод собственных частот (резонатор) дают согласующиеся результаты.
По наблюдениям обнаружено, что над пятном существует зона превышения амплитуды колебаний скорости - зона эффективной трансформации в МГ-волны.
Научное и практическое значение работы
Полученный масштаб структуры в разных полях параметров (яркость, скорость, магнитное поле) может быть использован для построения более реалистичных моделей солнечной магнито-конвекции, а также выполнения адекватных численных расчетов.
Разработан комплекс программ, обеспечивающий оотомет-рическое сканирование и обработку, как прямых снимков поверхности Солнца, так и спектрограмм для фотометрического комплекса МФК-200 (для разных операционных систем).
Для исследования колебаний магнитного поля в пятне разработан и апробирован метод реконструкции записей флуктуации континуума и магнитного поля - коррекция записей за атмосферное дрожание, неточное гидирование и «сползание» объекта по щели.
Полученная сводная таблица характерных параметров спектральных линий, попадающих в участки солнечного спектра СССО, охватывает в полной мере слои оотосоеры для построения высотного распределения макроскоростей.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Результаты исследования тонкой структуры поля яркости фо
тосферы свидетельствуют, что кроме гранул, мезогранул и су
пергранул к основным масштабам образований в фотосфере
относится протигранулы. Найденные свойства последних пока
зывают, что масштаб протогранул занимает важное место в ор
ганизации структуры как спокойных, так и, особенно, слабо
возбужденных областей фотосферы.
2. Результаты исследования тонкой структуры поля скоростей
tjoioct^epbi на разных высотах іаюке указываю і на существо
вание этих четырех масштабов образований. Именно прото-
гранульный элемент, проникая в верхнюю оотосперу, остается наиболее стабильным, определяя колонкообразную вертикальную структуру поля макроскоростей: показатель когерентности на данной структуре высок и остается максимальным по отношению к другим структурным единицам.
Результаты исследования структуры тени пятна показали, что основную роль в эволюционном развитии и распаде его играют темные ячейки размером 3-4,5".
Результаты расчетов показали, что эффективное поглощение р-мод в пятне идет на частотах, соответствующих периодам 300-ЗЗОсек. (~ 5 минут). Альфвеновские р-волны - это ММЗ, в этом случае, оба метода расчета: метод прохождения ММЗ через тень пятна (оильтр) и метод расчета собственных частот (резонатор) дают согласующиеся результаты.
Разработан метод учета атмосоерного дрожания при обработке наблюдений магнитного поля в пятне, который позволил выделить слабые сигналы коротко- и долгопериодических колебаний магнитного поля в тени пятна.
Апробация работы
Основные результаты диссертации изложены в 13 печатных работах. Они докладывались автором на следующих конференциях:
Всесоюзный семинар «Колебания и волны», Рига, !986 . Всесоюзный семинар «Колебания и волны», Новосибирск, 1987; Международная конференция: "Новый цикл активности Солнца: наблюдательный и теоретический аспекты", Пулково СПб, 1998г.; Международная конференция: "Крупномасштабная структура солнечной активности", Пулково, СПб, 1999г.; Международная конберенция: "Солнце в максимуме активности и солнечно-звездные аномалии", Пулково, СПб, 2000; Международная конференция: "Солнечная активность и космические лучи после смены знака полярного
м.п. Солнца", Пулково, СПб, 2002; Симпозиум MAC No. 223, Пулково, СПб, 2004г.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 213 наименований. Общий объем диссертации 184 страниц, в юм числе 55 рисунка. 13 таблиц.
