Введение к работе
Актуальность темы
Проблема построения модели гелиосферы длительное время вызывала чисто теоретический интерес. Она стала чрезвычайно актуальной с начала 70-х годов, когда эксперименты по рассеянному солнечному излучению на длинах волн 1216 и 584А показали, что имеет место вторжение потоков атомов водорода и гелия в межпланетное пространство из межзвездной среды (ЛМС), и дали возможность получать информацию о параметрах ЛМС. С тех пор количество и качество экспериментальных данных постоянно возрастает. В настоящее время интерес к этой проблеме подогревается возможностью прямых исследований периферии солнечной системы при помощи находящихся на расстоянии нескольких десятков астрономических единиц космических зондов «Voyager-1», «Voyager-2», «Pioneer-10» и «Pioneer-11», параметров плазмы и магнитного поля вне плоскости эклиптики при помощи космического аппарата «Ulysses», а также успехами внеатмосферной астрономии.
Построение теоретической модели взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой, адекватной реальному физическому явлению, является актуальной задачей по следующим двум причинам. Во-первых, внутренне непротиворечивая теоретическая модель, проверенная на хорошо измеряемых в физических экспериментах параметрах, позволяет определить плохо измеряемые (или вообще неизмеряемые), например, степень ионизации ЛМС. Это, в свою очередь, позволяет определить те искажения, которые вносит околосолнечная среда в сигнал, идущий от далеких источников электромагнитного излучения и несущий информацию об источниках и удаленной от Солнца среде, по которой он распространяется. Во-вторых, правильная интерпретация наблюдений, таких, например, как спектры рассеянного солнечного излучения на атомах водорода и гелия, может быть сделана только на основе адекватной теоретической модели.
Кроме того, теоретическая модель позволяет предсказать такие физические явления, которые до настоящего времени не наблюдались в экспериментах. В их числе можно назвать анизотропию радиомерцаний (спектров модуляции излучения от радиоисточников) и анизотропию спектров галактических космических лучей с энергией более нескольких Гэв.
Цель работы
Целью диссертационной работы является разработка численного метод; для расчета взаимодействия солнечного ветра с межзвездной плазмой ) исследование некоторых аспектов этого сложного явления:
исследование влияния плазменного газодинамического интерфейс; на профили спектров рассеянного солнечного а-излучения;
оценка влияния межзвездного магнитного поля на взаимодействи солнечного ветра с межзвездной средой;
исследование влияния на гелиосферный интерфейс нестационарное ти солнечного ветра, связанной с 11-летним циклом изменения солнечно] активности.
Научная новизна
В настоящей диссертации разработан новый численный метод для рас чета взаимодействия солнечного ветра с межзвездной плазмой, позволяю щий рассчитывать течение в гелиосферном интерфейсе со вторым поряд ком точности по пространству и времени.
Впервые показано влияние газодинамического интерфейса на прс фили спектров рассеянного солнечного Ха-излучения и возможность экс периментальной проверки справедливости газодинамической модели н основе анализа этих спектров, получаемых в проводимых в настояще время экспериментах.
Впервые исследована структура гелиосферного интерфейса при не личии межзвездного магнитного поля.
Впервые исследовано влияние нестационарности солнечного ветрг связанной с 11-летним циклом изменения солнечной активности, на гелис сферный интерфейс.
Практическая ценность работы
Результаты работы могут быть использованы при интерпретации спект ров рассеянного нейтральными атомами водорода солнечного излучени для оценки параметров окружающей солнечную систему межзвездной ср( ды.
Коэффициент уменьшения плотности сжатой межзвездной плазмі под воздействием нестационарности солнечного ветра может быть иі
пользован в стационарной модели с нейтральным водородом для учета влияния нестационарности.
Разработанный численный метод может быть использован в других газодинамических задачах, таких как, например, обтекание других звезд межзвездным ветром, обтекание ионосфер комет солнечным ветром, взаимодействие звездных ветров в двойных системах и т. д.
Аппробация
Основные результаты работы докладывались на школе им. К. И. Бабен-ко „Теоретические основы конструирования численных методов математической физики", семинаре им. К. И. Бабенко Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, конференции „Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости", семинаре „Космической и газовой динамики" Института проблем механики РАН, в "Institute for Computer Aplications in Science and Engineering (NASA Langley).
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 7 работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы,' включающего 103 наименования. Диссертация содержит 29 рисунков. Общий объем работы — 128 страниц.
