Допплеровская диагностика эффектов солнечных вспышек в F - области ионосферы переходных широт тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

ОРДЕНА ДРУЕЕЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК ТУРКМЕНИСТАНА Физико-технический институт

На правах рукописи УДК 550.388.2-523.74

БОЛТАЕВ Довран

ДОШШЕРОВСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЭФФЕКТОВ СОЛНЕЧШХ ВСШЛПЕК В Р - ОБЛАСТИ ИОНОСФЕРЫ ПЕРЕХОДНЫХ ШИРОТ

Специальность: 01.04.03 - Радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фззико-матекатических наук

„Дпхабад - 1992

Работа выполнена в Физико-техническом институте Академии наук Туркменистана.

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук

. Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Ведущая организация - ШШ? РАН.

Защита диссертации состоится " // " 1992 г.

в часов на заседании специализированного совета К 014.07.01 в Оизико-техническом институте АН Туркменистана.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Академии наук Туркменистана.

Отзывы на автореферат ( в 2-х экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения ) просим направлять ученое секретарю специализированного совета по адресу: 744000, Ашхабад, Гоголя, 15, ФТИ АН Туркменистана.

Гощцжанов М.Г.

Троицкий Б.В,

кандидат физико-математических наук Хандовлетов и.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат физико-математичеeraх наук

Бекмедова

(

I

, Актуальность. Изучение эффектов воздействия солнечных вспышек на ионосферу является одной из наиболее ваяных задач физики солнечно-земных связей. Вспышечные процессы на Солнце,сопровождаемые усилением излучения в широком спектре волн, ускорением частиц дб высоких энергий и выбросом массы плазмы, оказывает существенное воздействие на магнитосферу, атмосферу, биосферу и литосферу Земли.

Изучение эффектов этих воздействий -не только обогащает знание свойств верхней атмосферы, но и позволяет решить ряд задач, относящихся-к проблемам солнечно-земных связей, таких,как обеспечение безопасности космических полётов, надёжную радиосвязь, понимание характера протекания биохимических процессов, раьяго диагностику сердечно-сосудистых и других заболеваний, прогноз землетрясений.

Ионосфера, особенно Р- область, чувствительна к воздействиям солнечных вспышек. Б ней под действием резкого возрастания ультрафиолетовых (УФ) излучений.происходит существенное изменение структуры ионосферы и, следовательно, условий отражения радиоволн.

К настоящему времени морфология и динамика Р - области довольно хорошо изучены. В то Ее время мало экспериментальных работ по изучению импульсных воздействий солнечных вспщек на Р - область ионосферы. В Д/ было показано,что солнечные всшэк ки оказывают существенные воздействие на верхнш ионосферу, включая махсзщум области Р2. Однако эта точка зрения не нашла широкого распространения и продолжения в экспериментальных доследованиях по обнаружении и интерпретации ионосферных эффектов вспышек в Р2 - области. Эти эффекты в основном изучалась только в областях Е и £Т. Тагссе мало экспериментальных работ по изучению проявления эффектов вспышек в Р2 - области в зависимости от широты наблщекий.

Необходимо отметить, что зона переходных широт /2/, в которой находится станция "Ашхабад", более свободна от влияний эффектов, характерных для высоких и экваториальных шрот /3/,что создает благоприятные условия для исследования возмущений в Р2-области ионосферы, вызываемых вспышками.

Таким образом, исследования эффектов воздействия солнечных вспышек на Р2 - область ионосферы переходных широт является

актуальной задачей солнечно-земной физики на современном этапе.

Метол исследований. Необходимость обеспечения надёжной космической к наземной радиосвязи требует проведения регулярных наблюдений за состоянием внешней среды с помоцыо радиофизических методов обладающих высоким временным в пространственны?.! разрешением. Среди радиофизических методов по изучению эффектов воздействия солнечных вспышек на Р - область ионосферы,таких как ионо-зонды, фарадеевское вращение плоскости поляризации радиоволн и некогерентное рассеяние, допплеровский метод, особенно многочастотный, обладает рядом преимуществ как по чувствительности к слабым возмущениям, так и по высотному и пространственному разрешению. Эти преимущества данного метода позволяют наиболее успешно использовать его при изучении ионосферных эффектов вспышек.

Таким образом, изучение эффектов воздействия солнечных вспышек на 52 - область ионосферы многочастотным допплеровским методом представляет несомненно большой научный и практический интерес с точки зрения оперативной диагностики и краткосрочного прогноза состояния внешней среды для целей осуществления надёжной космической и наземной радиосвязи.

Цель -работы. В связи с вышеизложенным перед автором была поставлена задача:

1. Создать и ввести в эксплуатацию автоматизированную многочастотную допплеровскую установку. •

2. Провести комплексные экспериментальные исследования

короткоперподических вариаций парат/,етров Р2 - области ионосферы при различных гелиогеофпзических условиях.

3. Изучить эффекты воздействия солнечных вспышек на Р2 -область ионосферы по результатам многочастотных допплсровских измерений.

Научная нопизна работы.

1. Впервые проведены прецизионные измерения короткоперио-дических вариаций параметров ~2 - области ионосферы переходных широт многочастотнкм допплеровским методом.

2. Получена экспериментальная частотная зависимость л/ по результатам многочастотного допплеровского зондирования ионосферы.

3. Предложена новая классификация $П) для слабых вспышек в зависимости от уровня фонового потока рентгенозского излучения.

4. Спредолено пороговое значение фонового потока для слабых

вспышек, равное 5 Л 0~^эрг• см-^• , вкше которого во всех случаях наблюдается STD , при условии, что времена нарасташя вспышек не превышает 6 мин.

5. Впервые обнаружены волновые возмущения электронной концентрации в Р2 - области с периодами 6-12 пин перед рентгеновским вспышка^; выявлены их характерные особенности.

6. Определено пороговое значение потока рентгеновского излучения, равное 1,5'Ю-Зэрг,см~'^с~*, выше которого во всех случаях наблюдаются предвспышечные волновые воз?лутцения электронной концентрации в ¥2 - области ионосферы.

Научная и практичес7;ая ценность работы. Результаты данной • работы могут быть использованы:

- для интерпретации короткопериодпческих вариаций параметров

Р2 - области ионосферы при различных гелиогеофизических условиях;

- для определения интенсивности и спектрального распределения ионизирующих излучений во время солнечных вспышек;

- для изучения структурных закономерностей слабых вспшек и построения механизм генерации УФ - излучения, предшествующего вспышке;

- для оперативной диагностики и краткосрочного прогноза рентгеновских вспышек.

Автор защищает.

1. Результаты комплексного экспериментального исследования короткопердоднческлх вариаций параметров F2 - области ионосферы переходных широт.

2. Результаты исследования эффектов воздействия солнечных вспышек на F2 - область ионосферы переходных широт по данным многочастотных допплеровских измерений.

Апробация работы. Основные результаты и выводы работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзной конференции "Исследования по физике Солнца" (Ашхабад, 1990); III Всесоюзном совещании по ионосферным эффектам землетрясений (Ашхабад, 1991); X ежегодном семинаре "Солнечные вспышки" (Пущино-на-Оке, 1991); научных семинарах в ФТИ АН ТССР, ИЗМИРАН СССР.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликована з 9 печатных работах и использованы в научных отчетах CTII АН ТССР.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Содержание работы излатено на 112 стра-

ницах машинописного текста, включая 24 рисунка 2 3 таблицы. Список попользованной литературы содержит 96 наименований.

содержание район»

Во введении показана актуальность проблемы, обоснована постановка задачи и кратко излажено её содержание.

Э первой главе проведен аналитический обзор результатов экспериментальных работ по изучению эффектов солнечных вспышек в ионосфере дошхлеровсутм методом. Здесь же изложен принцип работы многочастотного приемопередающего комплекса.

В I.I рассмотрены результаты предыдущих экспериментальных работ по исследованию ионосферных эффектов вспышек. Показано что, несмотря на многочисленные' экспериментальные.исследования эффектов вспыэек в ионосфере, ещё остается много нереыенных вопросов по изучению более тонких и детальных зависимостей &FD (Sudden frequency de-viaiion ), изменению электронной концентрации (Ne) на различных высотах, а такяе проявлению SFJ) в зависимости от геомагнитной широты наблюдений, обусловленной изменениями нейтрального состава атмосферы.

С помощью сравнительного анализа различных радиофизических методов обосновано преимущество многочастотногс допплеровского метода (вертикальное зондирование) для изучения эффектов солнечных вспышек в F- области ионосферы.

В I.2 рассматривается воздействие вспышек на F2- область ионосферы. Как известно, в F2 - области ионосферы относительная роль фотохимических процессов и процессоз переноса меняется с ысотой. Ичлнля часть Р2 - области расположена в зоне, где осуществляется плавный переход от фотохимических к диффузионным процессам. Кроме того, в верхней ионосфере частота столкновения заряженных частиц с нейтралами меньше, чем в нижней, к небольшое изменение температуры электронов (Те) за счет процессов термоднйузии могут привести к заметным изменениям ne. Таким образом, во время вспышки процессы переноса выше 250 км становятся существенными и для изучения ионосферных эффектов вспышки необходимо иметь информацию о зксотном распределении скорости дрейфа, а та1~.е об изменениях Те на исследуемых высотах.

3 1.3 приводятся краткое описание многочастотного приемо-

передающего когяплекса по измерению спектров л/ (допплеровских смещений частот) радиоволны, отраженной от ионосферы. Данный комплекс был создан при непосредственном участие автора и введен в эксплуатацию в I9S8 году. Уникальное расположение передающих и приеморегЕСтрируащих пунктов, разделенных высоким холмом Копетдагского хребта, преграждающим путь поверхностной волне, позволяет вести квазивертикальное зондирование ионосферы с малой базой ~ 17 юл в непрерывном (несущем) режиме в диапазоне 2,8 -г 12 МГц. Синхронизация задающих генераторов передатчикоз и приемных систем осуществляется через многоканальные блоки развязки от стандартов частоты типа 41-69, относительная нестабильность которых не хуле 1СГ^ за сутки. Полученные экспериментальные дашгке по измерению if обрабатывались по программе "Спектр", которая предназначена для вычисления на ЭК." спектров исследуема процессов, заданных з дискретном виде. Программа реализует алгоритм Кули-Тьюки, результатом которого является амплитудный спектр исходного процесса, выводимый на цифропечатащее устройство в виде графика динамического спектра, состоящего из графика строк. Частота строк - I мин. Разрешающая способность спектрс-анализатора - 0,015 Гц.

Во второй главе рассмотрены особенности динамических процессов в Р2 - области ионосферы переходных широт по результатам допплерсвских измерений.

Как из'вестно, проявление эффектов воздействия внешних факторов зависит от состояния среды. Поэтет.у, прежде чем перейти к обсуждению основных результатов по изучению эффектов воздействия зепшек на Р2 - область ионосферы по результатам многочастотннх допплерсвских измерений необходимо, по нашему мнению,рассмотреть некоторые вопросы, касающиеся изучения динамических прсцессоз в верхней атмосфере в спокойных и возмущенных условиях.

Это продиктовано тем, что воздействие различных источников на одну и ту же среду мажет вызвать идентичные эффекты, и поэто-г.у при изучении эффектов воздействия на ионосферу конкретного источника возмущения приходится отфильтровывать эффекты зоздей-ствня от других источников.

В 2.1 обсуждаются особенности переходных сирот. Как известно образование ?2 - области ионосферы обусловлено совокупностью !Л!0гообраз!етх процессов: фотохимических, электродинамических

а др. В зависимости от широты наблюдения начинают играть преобладающую роль те или иные процессы. Например, в высокоширотной ионосфере, кроме электродинамических процессов, существенную роль играет высыпание заряженных частиц, а в экваториальной зонз - струйные течения и меридис зальное магнитное поле вызывают вертикальный дрейф, который приводит к высотному перераспределению ионизации.

На переходных широтах, охватывающих интервал геомагнитных широт 20-40°, проявление вышеуказанных эффектов незначителен, и высотно-временные вариации определяются в основном агрономическими и диффузионными процессами.

Таким образом, можно констатировать, что на переходных широтах создаются благоприятные условия для изучения эффектов слабых вспышек в Р2 - области ионосферы.

В 2.2.1 приведены результаты анализа суточно-сезонных вариаций . Обработка экспериментальных данных проводилась по метода фильтрации высокочастотных составляющих (Т<= 30 мин). Зто позволило исключить влияние на суточный и сезонный ход л/ короткопериодних вариаций параметров ионосферы.

В суточном ходе л} во всех случаях четко обнаруживается утренний .максимум и вечерний минимум. Ночью флуктуации меньше, чем днем.

При изучении сезонных вариаций л} обнаружены следующие особенности: во всех сезонах после восхода (захода) Солнца наблюдается резкое возрастание (уменьшение) значений д> , амплитуда максимальна (0,6-0,8) в равноденствие, минимальна (0,3-0,5 Гц) -летом; флуктуации возрастает от лета к зиме.

В 2.2.2 обсуждается восходно-заходный эффект на высотах _ Р2 - области ионосферы. Результаты анализа допплеровских измерений одновременно на трех частотах, проведенных в утренние часы, показали наличие волнообразных колебаний в ходе л/ , особенно, когда рабочая частота была близка к }0?2. Периоды этих

возмущений ~ 4-8 млн. Предполагается, что в некоторых благоприятных условиях, в часности, при малых коэффициентах затухания волны и оптимальном выборе частот ( /0?2), можно наблюдать

волновые возмущения в области Р2 при прохождении через неё солнечного терминатора.

3 2.3.2 рассмотрены перемещающиеся ионосферные возмущения

(ПИВ), представляющие одну из разновидностей крупномасштабных неоднородностей электронной концентрации в Р2 - области. Анализ суточного распределения ПИВ, охватывающего 450 значений,показал, что частота их появления уменьшается от зимы к лету и ото дня к ночи. Наблюдаемые значения периодов ~ 8-30 мин; часто встречающиеся значения - 12 и 20 мин. По времени запаздывания значения hj на частотах 8.36, 7.44 и 5.58 МГц определялось направление распространения фазовой скорости Бозьотения (при фиксированных значениях горизонтальной скорости ~ 1.?0 ц/с ). Во всех случаях оно направлено вниз, что согласуется с выводами теории распространения ВГЗ.

В третьей главе приведены основные результаты по изуче.гию эффектов воздействия солнечных зспыпек на Р2 - область по данным вертикатаного зондирования одновременно на трех частотах допплеровским методом.

Как известно, SFD- характерный эффект для F - области иен носферы и он обусловлен УФ-излучениеи в диапазоне 100 - 1030 А. Однако, регулярные измерения в УО-диапазоне отсутствует, напротив, онаблюдегс"1 рентгеновского излучения- (например, в диапазоне 1-8 А) ведутся регулярно, т. е. действует патрульная служба.

Таким образом, из-за отсутствия регулярных,измерений в УО-диапазоне и, учитывая сходство времени развития процессов излучения в УФ- и рентгеновском диапазонах (Ех> 12 кэЗ), для исследования эффектов вспышки в F2 - области нами'использованы результаты измерения рентгеновского излучения в диапазоне 1-8 А.

Обычно вспышки характеризуется оптическим баллом и рентгеновским классом. Для определения геоэффективности вспышек в 3.1.2 проведен анализ распределения оптических баллов среди рентгеновских классов по 4230 вспышкам. Хотя с ростом оптических баллов происходит постепенное перемещение максимума к более высоким значениям потока рентгеновского излучения, но при этом наблюдается большой разброс значений энергии в каждом из оптических баллов. Поэтов сделан вывод,что оптический балл вспышки не является индикатором её геоэффектизности, а более подходящим признан рентгеновский класс вспышки. '

В 3.1.3 приводится полученная нами впервые экспериментальная частотная зависимость &} одновременно на трех частотах, отраженных от ?2 - области ионосферы.

Как известно, эффект Допплера при ионосферном распространении радиоволн обусловлен временным изменением параметров ионосферы, dh/dt и (или) dN/dl.

Всплески рентгеновского и УФ-излучений, сопровождайте вспышзу, в зависимости от спектрального распределения энергии, мог/т вызвать заметные возрастания Ne на определенных высотах. Это приведет к изменениям условий отражения сигналов, т. е. к вариациям д) на соответствующих частотах.

Анализ экспериментальной частотной зависимости й} позволил установить следующие зашномерности:

dhT/di + 0 , djjdt = dhm/di =0 4/ ~ /// ;

df0/dt * о, dhr/d{ = dhm/di - 0 &j - i ;

d}gJdi ф 0 , dhf/di^O, dhm/dt~0 Д}

Когда меняются одновременно все параметры слоя, л/О)имеет слс-дый характер (где hT - полутолщина, - высота максимума и jg - критическая частота слоя). Учет этих закономерностей при сопоставлении экспериментальных и расчетных значений а/ позволил получить хорошее их согласие.

Таким образом, зная экспериментальную зависимость ö/(/}\ ыонно определить изменегае N«> на исследуемых высотах.

Зксперкментатьнымн измерениям! установлено, что SF]) имеют простую и слоглую форму. Для простой формы SFB характерен положительный выброс значений дf в момент вспшки с небольшой пред-Еествукщпми и последующими отрицательными значениями. Однако, проволенпкй нами анализ в 3.1.4 показат, что формы 5ГД сильно зависят от уровня фонового потока рентгеновского излучения, т. е. в некоторых случаях отсутствуют предшествующие, последующие или оба отрицательные значения üf .

Поэтому кроме простой и слоглой формы SFH , нами вводится новач класси[икания SFB : когда вспышка происходит на низком; - высоком; - убывающем; - возрастающем фоне рентгеновского потока.

На наш вгляд, введение новых типов ¿FD позволит качественно улучщпть анализ допплеровсккх записей во время слабых вспышек.

В 3.1.5 обсуздаются эффекты слабых вспышек в 52 - области ионосферы. К слабым отнесены те вспшки, которые не сопровождаются рентгеновским излучением. Проведенный на,га анализ показал высокую появляемость SFD для слабых вспышек. Из 90 вспышек,при-

влеченных к совместное анализу с допплеровскими данными, в 60 случаях наблюдаются гРЯ различной интенсивности, что составило 66$. Результаты прежних авторов составляли 13, 13.5$. Такой высокий процент появления ¿ГЛ для слабых вспышек, по нашему мнении, обусловлен, во-первых, тем, что на переходных широтах создаются благоприятные условия для наблюдения эффектов солнечных вспышек в ±2 - области ионосферы, во-вторых, вертикальное зондирование ионосферы многочастотным допплеровским методом, обладающим высокой чувствительностью, позволило наблюдать слабые возмущения в ионосфере, вызванные под воздействием флуктуирующего излучения вспышек.

Как известно, определяющими факторами появления БГО на записях л/ являются пороговые значения ионизирующего потока и время нарастания начальной фазы вспышки. Ранее было установлено,что ЗРВ мало чувствительны к вспышкам с временем нарастания < = 5 мин. Однако, с точки зрения энергетики, роль первого фактора должна быть преобладающей в определении условий поязления 5Л5на доппле-ровских записях. Учет этих особенностей позволил определить пороговое значение фонового потока, равное 5-10~4эрг.см~^-с~'!" ,выше которого во всех случаях уверенно обнаруживается й.^для слабых вспышек,при условии,что время нарастания их не превышают 6 мин.

3 3.2.1 рассмотрены эффекты рентгеновских вспышек в Р2 -области ионосферы. Воздействие мощных вспышек на ионосферу отли-.чается от слабых тем, что при этом во всех случаях в ходе л/ наблюдается резкий выброс положительных значений, приводящих к разрыву, т. е. прекращению отраженного сигнала. Положительный выброс значений Ц обусловлен быстрым изменением сШ/(!1 под возт действием ионизирующего излучения УФ-диалазона.

Исчезновение отраженного сигнала на всех частотах во время мощных вспышек объясняется возрастанием поглощения в Ъ - области. Подтверждением этого являэтся последовательное появление отраженных сигналов, начиная с верхних частот (коэффициент ггоглсщекия уменьшается с ростом частоты). Например, эти эффекты более отчетливо проявились во время мощной рентгеновской всшшки ЗВ/Х2.4, которая произошла 5 мая 1989 года в 07.23 ЦТ. Во время этой вспышки поток рентгеновского излучения в диапазоне 1-8 X составил 2.4-Ю-1эрг.см-^.с-1. При этом отсутствие отраженного сигнала на всех частотах, т. е. нарушение радиосвязи в КВ-диалазоне,

наблюдалось около 40 мин.

Анализ записей ¿j во время вспышек показал,, что резкий рост значений с последующим прекращением отраженного сигнала на всех частотах присущ всем мощным вспышкам М и X классов.

В 3.3.1 обсуждаются впервые обнаруженные нами волновые возмущения в ходе , наблвдаемые в предвспышечный период.

Рентгеновские вспышки, которые произошли в период доведения допплеровских измерений, подвергались фильтрации как по временным, так и энергетическим критериям. Из дальнейшей обработки исключены, во-первых, те вспышки, которые происходили в течение двух часов после восхода и за два часа до захода Солнца; во-вторых, в случае,"когда в 80 минутном интервале времени перед рассматриваемой вспышкой наблюдались слабые или рентгеновские вспышка, землетрясения, ПИВ и другие атмосферные явления;в-третьих, когда в предшествующий им период фоновый поток рентгеновского излучения в диапазоне 1-8 А превышал уровень 2-10~^эрг-см-2-с-'''.

Таким образом, из более 100, вспышек для совместного анализа с допплеровскими данными отобраны всего 64 рентгеновских вспышки.

Анализ допплеровских записей показал, что перед некоторыми рентгеновскими вспышками в ходе обнаруживаются волнообразные колебания обусловленные периодическими изменениями электронной концентрации в Р2 - области ионосферы.

Обычно значение Д/ на разных частотах имеет разные значения, т. е. на высотах К, ), и ) условия отражения сиг-

налов меняются независимо друг от друга. Это обусловлено тем, что характерные вертикальные размеры неоднородностей, существующих на этих высотах, меньше, чем размеры, определяемые разностью высот Д|ц= Ь^—{)( и &Ь£ = Из.-}1г . В некоторый момент времени значение й} на всех частотах приобретает синхронный ход. Это объясняется тем, что эффект воздействия внешнего источника распространяется на всю толщу области отражения зондируемых частот, вызывая идентичный эффект в виде квазипериодических колебаний значений Л{ .

В результате анализа нами установлено, что из 64 вспышек, привлеченных к анализу, в 44 случаях наблюдаются предвспышечные волновые возмущения. Время появления волновых возмущений на записях опережает момент начала вспышки в Рч в среднем на 30-80 мин, причем длительность этого опережения линейно зависит от мощности Еспышек. Наблюдаемые периоды этих возг^щений находятся в

пределах 6-12 мин, а часто встречающееся значение - 8 мин. Длительность периодов для каддого конкретного случая остается почти постоянной. При этом какая-либо зависимости между длительностью периодов и мощностью не обнаружено.

Поскольку интенсивность предвспышечных излучений намного меньше, чем энергия, выделяемая самой вспышкой, амплитуда предвспышечных волновых возмущений невелики, в среднем не превышает 0.2 Гц. Поэтоц?" не во всех случаях можно уверенно обнаруживать эти возмущения на общем фоне.

В процессе подробного анализа обнаружены некоторые характерные особенности предвспышечных волновых возмущений, которые позволяют уверенно обнаруживать их на допплеровских записях.

В 3.3.2 приведены характерные особенности предвспышечных волновых возмущений.

Как известно, самым простым, и в то же время необходимым условием установления причинно-следственной связи событий является их временное сопоставление. В этом отношении появление волновых возмущений в предшествующий период вспышки может служить' её предвестником. Одной из определяющих особенностей этих возмущений является синхронный ход значений А/ на всех частотах. Как мы указывали вкше, это вызвано воздействием внешнего источника на всю толщу области отражения зондируемых частот. Необходимо отметить, что именно время установления синхронного хода значений &} на всех частотах позволяет определить начало появления предвспышечных волновых возмущений. Анализ спектров д/ во время этих возмущений показал, что во многих случаях наблюдается резкое возрастание значений Дí с их последующим медленным спадом. Такой быстрый рост значений ¿{ может быть вызван только воздействием внешнего источника, обладающего излучением импульсного характера.

Еще одной особенностью предвспышечных волновых возмущений является исчезновение их за 10-20 мин до начала вспышки. Это наводит на мысль, что некий механизм, который генерировал 72-излу-чение в предшествующий период, как бы прекращает свою деятельность за 12-20 мин до вспышки, т. е. наступает "пауза".

3 итоге кратко сформулируем характерные особенности предвспышечных волновых возмущений: появление их з предшествующий период вопышкл; синхронный ход значений л/ на всех частотах; резкое возрастание значений л} ; исчезновение их за 10-20 мин до ,

- и -

начала вешки.

Характерные особенности предвспышечных волновых возмущений, показанные нами выше, позволяют надежно опознать их на допплеровских записях.

В 3.3.3 определено пороговое значение потока рентгеновского излучения, вызывающего предвспышечные волновые возмущения.

Как известно, интенсивность ионосферных воз1»ущений зависит как от величины ионизирующего излучения, так и от степени увеличения жесткости спектра, т. е. смещение интенсивности излучений в спектральном диапазоне в области более коротких волн, увеличивает глубину проникновения ионизирующего потока в слой. С энергетической точки зрения эдфект вспышки, обусловленной изменением величины потока, должен быть преобладающим. Увеличение жесткости спектра может проявиться только в высотном распределении ионизации. 3 таком случае должна существовать связь между мощностью рентгеновских вспышек и интенсивностью волновых возмущений, наблюдаемых в 3?2 - области ионосферы.

Анализ показал, что из 64 рентгеновских вспышек'только в 44 случаях наблюдаются предвспышечные волновые возмущения. Оказалось, что рентгеновские вспышки, сопровождаемые потоком ионизирующего излучения с энергией менее 1,5-10~^эрг.см~^-с~^, не вызывают предвспышечные возмущения в Р2 - области ионосферы.

На основе этого нами установлено пороговое значение потока -рентгеновского излучения ( 1,5-10_3эрг-см~^-с-'1" ) выше которого во всех случаях наблюдаются предвспышечные волновые возмущения в ?2 - области ионосферы. Бри этом установлена линейная зависимость времени опережения этих возмущений момента вспышки воН* от интенсивности рентгеновского излучения в диапазоне 1-8 А.

В 3.4 обсуждаются возможные механизмы генерации УО-издуче-ния в активных областях (АО) в период подготовки мощных рентгеновских вспышек.

Наблюдательные данные показывают, что вспышки предваряются определенны;® явлениями в АО в интервале десятков минут в виде флуктуации космических лучей, уменьшения концентрации озона, активизации волокон, предвепкшки в линии Н^ , эмиссионных и динамических процессов.

Как мы отмечали выше, одной изособенностей предвспышечных волновых возмущений является исчезновение их за 10-20 мин до

начала вспышки, т. е. наступает "пауза". Эта особенность обнаруживается в ~случаев и идентифицирована с исчезновением темного волокна (протуберанца) за 10-15 мин до вспышки.

Отсутствие "паузы" в ~ 40$ случаев наталкивает на мысль,что могут существовать различные механизмы, генерирующие УФ-излуче-ние перед теми или иными рентгеновскими вспышками.

Одним из возможных механизмов генерации УФ-излучения мажет быть модель с неустойчивостью активного протуберанца, рассмотренная Цустильником /4/, в которой показано, что в процессе натека-ния плазмы толщина протуберанца в какой-то момент может превысить критическое значение массы (<* >сгур). При этом мсгяо ожидать развитие желобковой неустойчивости, которая в виде колебающего-ся желобка опустится вниз вместе с магнитным'полем протуберанца. Период этих колебаний Т~1-3 мин, время опусканияI~30-100 мин. При определении периодов этих колебаний автором не использованы наблюдательные данные и поэтому вполне допустило, что указанные им периоды могут быть заниженными, в то время как в 3.4.2 показано, что.при регистрации лучевых скоростей в активных протуберанцах наблюдаются колебания с периодами 3-20 мин /5/.

В качестве другого возможного механизма генерации У5-излу-чения нами рассматривается процесс квазистационарного энерговыделения в виде "микровспышек", поскольку в настоящее время отсутствует информация- о периодичности возникновения их, но имеют-,ся наблюдательные данные, показывающие возможность выделения энергии в АО в форме коротких и частых "микровспышек", не сопро-важдаемых заметным увеличением излучения в НА .

Таким образом, на основании наблюдательных данных, з результате которых обнаруживаются предвспышечные колебания интенсивности излучения, можно предположить, что обнаруженные нами предвспышечные волновые возмущения электронной концентрации в ?2-области ионосферы обусловлены процессами, происходящими в АО в период подготовки мощных рентгеновских вспышек.

ОСНОВШЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Автоматизированный мнсгочастотный приемо-перэдающий комплекс по измерению допплеровского смещения частоты радиоволн, отраженных от ионосферы, введенный в эксплуатацию в 1988 г., поз-

волил провести регулярные наблюдения вариаций параметров Р2 -области ионосферы переходных широт. В течение 1988-91 гг. получено 52 суточных и 1016 часов дневных сеансов измерений. Результаты совместного анализа полученных экспериментальных допплеров-ских измерений с параметрами Р2 - области ионосферы и солнечных вспышек позволяют сделать следующие выводы.

1. Проведено комплексное экспериментальное исследование короткопериодических вариаций параметров 52 - области ионосферы переходных широт при различных гелиогеофизических условиях.

2. Изучены эффекты слабых вспышек в Р2 - области ионосферы переходных широт и на их основе:

а) введена повая классификация ¿РВ : когда вспышка происходит на низком; - высоком; - убывающем; - возрастающем фоне рентгеновского потока, которые позволяют более детально изучить структурные закономерности и качественно улучшить диагностику слабых вспышек;

б) определено пороговое значение фонового потока рентгеновского излучения, равное 5'10~^эрг-см~^с~*, выше которого во всех случаях наблюдаются для слабых вспышек, при условии, что времена нарастания их не превышают 6 мин.

3. По результатам многочастотных допплеровских измерений исследованы эффекты рентгеновских вспылек в Р2 - области ионосферы переходных широт:

а) впервые обнаружены волновые возмущения электронной • концентрации в Р2 - области перед рентгеновскими вспышками с периодами 6-12 мин, и выявлены их характерные особенности;

б) обнаружена линейная зависимость между временем опережения этих возмущений момента вспышки в Н* и мощностью рентгеновских вспышек; при мощности вспышек С2 + М5 классов времл опережения составляет 30 + 80 мин;

в) определено пороговое значение рентгеновскогг излучения в диапазоне I - 8 А, равное 1,5.10~^эрг'см"2-с~^, выше которого во всех случаях наблюдаются предвспышечные волновые возмущения.

Список трудов, опубликованных по теме диссертации I. Гошдалов М., Болтаев Д., Каррыев А. Высокостабильный возбудитель для передатчика. Изв.АН ТССР, сер. фиэ.-техн.,хим. и геол. наук.- Ашхабад, 1986. - № 6. - С.96-98.

2. Гошд-анов М., Болтаев Д., Каррыев А., Г.<ухаяов М.Б. Приемопередающий комплекс для измерения спектров допплеровских смещений частот радиоволн, отраженных от ионосферы. Изв. АН ТССР, сер. фаз.-техн., хим, я геол. наук. Ашхабад, 1987. - № I,- С.30-36.

3. Овезгельдыев О.Г., ГошдаачоЕ М», Суханов М.Б., Болтаев Д. Ионосферные эффекты землетрясений, установленные допплеровс-кими измерениями. Изз. АН ТССР, сер. физ.-техн., хим. и геол. наук. Аихабад, IS88. -HI. - С.Т7-25.

4. Гопдяаяов ГЛ., Мурадоз А., Болтаев Д. Ионосферные эффекты солнечных вспышек по результатам многочастотных допплерозских измерений. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Исследования по физике Солнца". Ашхабад, 1990. - C.II-I2.

5. Гощцжансв М., Болтаев Д. Суточно-сезонные вариации ДСЧ. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Исследования по физике Солнца". Ашхабад, 1990. - С.19.

6. Гсшдзанов М., Болтаев Д., Муханов М.Б., Сергеев В.З. Многочастотный автоматизированный приемопередающий комплекс для измерения ДСЧ радиоволн,отраженных от ионосферы. Изз.АН ТССР, сер. физ.-техн.,хим.-и геол. наук. Ашхабад, 1991. - И 4. - С.95-97.

7. Гошдаанов М., Мурадоз А., Болтаев Д. О волнообразных ионосферных возмущениях, предшествующих солнечны!.! вспышкам. Тезисы докладов Ш Всесоюзного совещания "Ионосферные эффекты землетрясений". Ашхабад, 1991. - С.6.

'8. Овезгельдыез О.Г., Гошджаноз М., Суханов М.Б., Кулиева Р.Н., Болтаев Д. Сейсмоисносферные эффекты по данным совместного анализа допплерограмм и ионограмм. Геомагнетизм и аэрономия, 1991. - T.3I. - й 5 . - С. 9II-9I6.

9. Гошджанов М., Цурадов А., Болтаев Д. Иредвспышечный ионосфер--ный эффект. Тезисы докладов X ежегодного семинара "Солнечные вспышки". Цущино-на-Оке, 1991.

Литература

I. Mendillo М. , Xlobucher J.A., Frits Я. В. et aI. Behavior of the ionospheric P region during the great aolar flare of august 7. 1972. J. Geophys. Res. 1974, V. 79, N.4, P.665-672.

2. Беркелиев М. Предполуденкая аномалия ионизации в области 5 на переходных широтах. Ионосферные исследования, 1972. - № 20.

- C.I07-II3.

3. Овезгельдыев О.Г., Беркелиев М., Тригорьян А.Г. и др. Особенности ионосферных возмущений на переходных широтах. В сб.: Физические процессы верхней атмосферы. Ашхабад, 1977.- С.5-16.

4. Пустилъник A.A. Трштерные механизмы солнечных вспышек. В кн.: Внеатмосферные исследования активных областей на Солнце" М., 1976. - С.108-125.

5. Башкирцев B.C., Машнич Г.П. Результаты наблюдений колебаний скорости в протуберанцах в Саянской обсерватории за 1988 -1989 гг. Тезисы докладов на Всесоюзной конференции "Исследования по физике Солнца". Ашхабад, 1990. - С.56.

/

__ формат 60х841/16 Тираж jOO Зах.»3

ТуркменНШНТИ Госплана ТССР, г.Ашхабад, ул.Бородин-кая,2.