Исследование характеристик предвспышечного увеличения интенсивности мягкого рентгеновского излучения солнца тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Введение.

1. Солнечные вспышки и предвспышечная эволюция.

1.1. Признаки предвспышечной эволюции.

1.2. Периодические процессы в предвспышечной активности.

1.3. Классификация предвспышечных признаков. II

1.4. Классификации вспышек.

2. Прогнозирование солнечных вспышек.

2.1. Методы прогнозирования.*--.

2.2. Сложности прогнози|)о¥аЗкйя.

Глава I. Диалоговые системы обработки экспериментальной информации.

§1. Проблемы, возникающие при исследовании с помощью

ЭВМ больших массивов экспериментальной информации.

§2. Организация диалоговых обрабатывающих систем; принципы, методика.

§3. Реализация диалоговых обрабатывающих систем на базе различных дисплейных комплексов.

1.3.1. Диалоговая обрабатывающая система на базе символьного дисплея ЕС-7906.

1.3.2. Диалоговая обрабатывающая система на базе графического дисплейного комплекса ЕС-7064.

1.3.3. Диалоговая обрабатывающая система на базе цветного видеодисплеяг"Радуга 2".

Глава 2. Исследование вариаций рентгеновского излучения, предшествующего жестким рентгеновским вспышкам.

§1. Жесткие рентгеновские вспышки.

§2. Наблюдения предыстории и прогностические признаки жестких рентгеновских вспышек.

§3. Результаты спектрального анализа данных по предвспышечному мягкому рентгеновскому излучению.

§4. Совместная обработка данных по рентгеновскому излучению Солнца и Н-компоненту магнитного поля

Земли перед мощными протонными вспышками.

Глава 3. Интерпретация взаимосвязи вспышечных явлений в активной области по данным рентгеновского излучения.

§1. Классификация рентгеновских всплесков.

§2. Временные изменения физических условий во вспышках.

§3. Схема эволюции активной области.

§4. Формализация схемы эволюции активной области.

§5. Прогнозирование вспышечных явлений по данным о рентгеновском излучении.

§6. Возможная интерпретация состояний активной области.

I. СОЛНЕЧНЫЕ ВСПЫШКИ И ПРЕДВСПЫШЕЧНАЯ ЭВОЖВДЯ

Настоящая работа ориентирована на изучение возможностей прогнозирования на широкой временной шкале ~10 часов вспышеч-ной деятельности активных областей (АО), на основе данных по рентгеновскому излучению Солнца.

Актуальность прогностического аспекта в изучении солнечных вспышек продолжает оставаться высокой, поскольку в этой области хотя и достигнут значительный прогресс, однако оправ-дываемость прогнозов пока не превышает 90% [ I ] , в среднем оставаясь на уровне 70%. В то же время постоянно расширяются сферы практической деятельности человека, на которые вспышеч-ная активность Солнца оказывает существенное влияние, поэтому её учет и прогнозирование становятся безусловно необходимыми. Приведем ряд примеров влияния солнечной активности на практическую деятельность.

Солнечные вспышки характеризуются мощным излучением в широком диапазоне электромагнитных волн, генерацией ускоренных частиц, формированием ударных волн. Эти факторы порождают разнообразные возмущения в окружающей среде, которые приводят к нарушениям в функционировании бортовой электронной аппаратуры на космических объектах и самолетах, к нарушениям связи и систем ориентации. Жесткое излучение вспышек и корпускулярные потоки представляют собой радиационную угрозу для экипажа.

Вызванные солнечными вспышками возмущения в радиационных поясах, магнитосфере и ионосфере Земли, влияют на работу наземных средств связи, навигации, оповещения. Установлены связи между солнечной активностью и протеканием ряда биохимических процессов в биосфере, в том числе обострение сердечно— сосудистых заболеваний[ I]. Круг осмысленных связей солнечной активности с земными явлениями постоянно расширяется и включает, в частности, климатические, сейсмические, корозионные и другие процессы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Коротко перечислим основные результаты работы.

1. Разработана методика организации диалоговых вычислительных систем для автоматизации исследования данных по эксперименту РГС-1М и реализованы три варианта таких систем, значительно повышающих эффективность обработки данных.

2. Впервые в результате обработки большого экспериментального материала по рентгеновскому излучению Солнца показано, что перед жесткими рентгеновскими вспышками можно выделить характерную предысторию, имеющую длительность -V I суток и включающую следующие признаки, наблюдаемые в мягком рентгеновском излучении 2-12 кэВ: событие с затяжным спадом, группу тепловых всплесков, сопровождаемых субвспышками в Нл за 10-3 часа до начала "жесткой" вспышки, 3-часовой спад активности непосредственно перед вспышкой, и несколько характерных для этих интервалов квазипериодических компонентов в потоке излучения, например, с периодом ~1,5 часа, отражающим периодический сброс в "тепловых" вспышках части эрг) накапливаемой АО полной энергии, с периодом-40 мин, который может отражать собственные колебания корональной конденсации в петле, имеющей высоту (5*10)'10^ км, необходимую для "жестких" вспышек. Рассчитан временной ход в рентгеновских всплесках температуры Т^-10 К и меры эмиссии ЕМ-^10^ сгР,

3. Изучена связь Н-компонента магнитного поля Земли и мягкого рентгеновского излучения Солнца и обнаружена корреляционная зависимость флуктуаций этих явлений. Показано наличие совпадающих у этих процессов флуктуаций с периодами Т>20 мин.

4. Предложена вероятностная схема эволюции АО, объясняющая наблюдаемые закономерные явления, сделаны оценки вероятностей смены состояний в АО, позволяющие прогнозировать вспышечную деятельность АО. Построена модель физической эволюции АО, в которой основными условиями, определяющими группу возможной вспышки, являются высота петельной системы АО~50000 км и наличие в ней плот

ТТ ной конденсации пе~10 см .

Выделенные по совокупности имеющихся экспериментальных данных предвспышечные признаки, предложенная вероятностная схема эволюции активной области могут использоваться для решения задач физического моделирования этих явлений и при постановке новых экспериментов для уточнения элементов схемы, которая, в свою очередь, может применяться при прогнозировании вспышечной деятельности АО. Обнаруженная корреляционная связь рентгеновского излучения Солнца и Н-компонента магнитного поля Земли может служить обоснованием эксперимента по выяснению причинных и количественных связей данных процессов, а также для организации наземного патрулирования пред-вспышечных признаков. Разработанные диалоговые системы в процессе практического использования показали себя удобным инструментом исследования данных по эксперименту РГС-1М и могут использоваться в аналогичных экспериментах.

I Автор выражает свою признательность доктору физико-математических наук, профессору Гранту Егоровичу Кочарову и кандидату физико-математических наук Юрию Евгеньевичу Чарикову за постоянное внимание к настоящей работе, целенаправленное руководство и широкую1! помощь в её выполнении, а также благодарит за участие в работе сотрудников Сектора ядерной и космической физики ОТ им.А.Ф.Иоффе АН СССР.

1. Алтынцев А.Т., Банин В.Г., Куклин Г.В., Томозов В.М. Солнечные вспышки.-М.: Наука, 1982-246 с.

2. Чистяков В.Ф., Чистякова К.Г. Вспышки вне групп солнечных пятен. -В кн.: Исследования по солнечной активности. Владивосток: Дальневосточное кн. изд-во, 1977 с.51.

3. I. R&ffu&wi'fccis и, occ*<r&+ic42- erf soS^r /^v^S'.jr- ьэи, p.evz.4. KM-J

4. Qua si -^e^coc/e'cii^ ¿a «/¿jl a/cdu« с о/ /-^avei, ^paccflesecur*/, XV! -¿Йсо^^е > ¿W^ ,

5. Беляев В.А., Куклин Г.В. Некоторые закономерности временных последовательностей вспышек.-В кн.: Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1973, вып.26,с.105.

6. Обашев С.О., Минасянц Г.С., Макаренко Н.Г. 0 распределении солнечных вспышек во времени в отдельных группах пятен.-Астрон.циркуляр, 1970, Ш 581, с.5.

7. Kfrvs^ L. fro-h™ föc^r&s ¿ti^y /эгеЛгоУ'с^ f•Wi,. /W^W^ У-SZ, fry**, /37?frsi)-W/>.

8. Рёид k. T»«^*'*- « ci/tso&iig-В кн.: Физика солнечных пятен. М.: Наука, 1976, с.161.

9. Изотов Ю.И., Изотова И.Ю., Романчук П.Р. Вспышечная активность в процессе развития группы пятен.-В кн.: Возникновение и эволюция активных областей на Солнце. Труды УТИ Консультативногосовещания АН соцстран по физике Солнца. М.: Наука, 1976, с.162.

10. Каплан С.А., Пикельнер С.Б., Цытович В.Н. Физика плазмы солнечной атмосферы. М.: Наука, 1977, (с. 108-НО"), 255 с.

11. Кобрин М.М., Коршунов А.И., Снегирев С.Д., Тимофеев Б.В. 0 квазипериодических флюктуациях наклона спектра радиоизлучения Солнца на волне 3 см в августе 1972 года.-Солнечные данные, 1973, № 10, с.79.

12. Бруцек А., Дюран Щ. под ред. Солнечная и солнечно-земная физиками.: Мир, 1980т254 с.18. ¡lyj6rC.iL. Чи.iies ^f eJ^'htie tfí^bfi. ¿W*,., 2JLj m?,20. líeir/bcd^ у, Я. O&^oùk&^ï úu, V^ekeSùuS ^¿Jé^ /^e e^1. Processes1. Гас

13. SUeUg К.Ц.рг., ßokl^ Вгш^е** <?.£., Р^СаЛУЗ)^ ZO^rev S^fá J, fr, SfolcÂ, S2).se+i tj OjflttM fi,?/).; 2)e£oac¿. ¿7.^kDvißr A.A., О^^кУР. &22.1. S^^Ac^ ■,

14. Qa^ucur A^/ ¿Zt/zfe-^ ce-s p^cY23. T^Á^ Г, Т^еЛ S.J24. poMiîfïc-J&iP) ¡/fuu r <>s/ru csA^^

15. Могилевский Э.И. Динамика и тонкая структура магнитных полей и квазипериодические колебания радиоизлучения и магнитных полей активных областей на Солнце.-Препринт № 5а ИЗМИР АН, М., 1976, с.29.

16. Пустильник Л. А. триггерные механизмы солнечных вспышек,-Астрон. ж., 1975, 52 , с.316.

17. Блох Г.М., Колесов Г.Я., Кужевский Б.М., Подорольский А.Н. Некоторые характеристики предвспышечных возрастаний.-В кн.: Проблемы солнечной активности и космическая система "Прогноз". M.s Наука, 1977, с.125.

18. Кужевский Б.М., 4jynoBa Л.М. О связи предвспышечных возрастаний интенсивности солнечных космических лучей и рентгеновского излучения Солнца.-Геомагнетизм и аэрономия, 1977, 17, с.334.

19. Могилевский Э.И. Магнитные поля на Солнце и краткосрочный количественный прогноз солнечной активности. М.: Наука, 1979, (с.124-156) 188 с.

20. Дцанов A.A., Чариков Ю.Е. Взаимосвязь вспышечных процессовв активной области по данным рентгеновского излучения.-Солнечные данные, № 8, с.

21. Вотинцева Т.А., Жданов A.A., Куликова Г,И., Матвеев В.Д., Машкина Г.И., Селицкая Г.В. Комплекс ЕС-7906 как диалоговое средство ЭВМ при математической обработке Данных.-Препринт № 664 £ГИ им. А.Ф.Иоффе АН СССР, 1980, 24 с.

22. Вагина Г.А., Глухова М.И., Жданов A.A. ,06 одной системе обработки телеметрической информации в диалоговом режиме, ХУ1 областная н.-т. конференция по системам и средствам управления, тезисы докладов, Пермь, 1980.

23. ЗЦцанов A.A., Матвеев В.Д., Рапопорт А.Н. Система интерактивной обработки информации. Тезисы докладов 1У Всесоюзного совещания по автоматизации проектирования электротехнических устройств "Интерактивная технология в САПР", Таллин, 1981.

24. Жданов A.A., Матвеев В.Д., Рапопорт А.Н., Санникова Е.А.«Диалоговая обрабатывающая система с цветным видеотерминалом.-Препринт № 790 М им.А.Ф.Иоффе АН СССР, 1982-24 с.

25. Жданов A.A., Чариков D.E. Эволюционные предвспышечные изменения в мягком рентгеновском излучении Солнца. Препринт № 807 ФТИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР, 1983, 28 с.

26. Кочаров Г.Е., Деревицкий Ю.Г., Дмитриев П.Б., Екикеев А.Г., З^цанов A.A., Лазутков В.П., Матвеев Г.А., Найденов В.О., Савченко М.И., Чариков Ю.Е. Каталог всплесков рентгеновского излучения Солнца за период с марта по май 1979 г. Препринт

27. Ш им.А.Ф.Иоффе АН СССР, 1983, 38 с.

28. Жданов A.A., Чариков Ю.Е. Частотный анализ предвспышечного рентгеновского излучения Солнца.-Письма в Астрон. ж.,198

29. Архангельский В.В., Дмитриев П.Б., йданов A.A., Матвеев В.Д., Рапопорт А.Н., Селицкая Г.В., Фарафонов В.Г., Чариков Ю.Е., Яговкин C.B. Математические методы обработки информации, получаемой с рентгеновского спектрометра РТС.-Препринт № 665

30. ФГИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР, 1980, 57 с.

31. Гувер Р.В., Томас Р.Дк., Андервуд Дж.Х. Солнечная рентгеновская астрономия.-В кн.: Наблюдения и прогноз солнечной активности. М.: Мир, 1976, с.95-125.44. /WWs К. Д., P.C. K-r^y ¿bi^lf^fir^siL /ßesw^, /еа} тгЛ- д зя-îs.

32. R.C., ЛсЖ?« fï&hsr P.c. L xfi^t, о/ X4WG> zU.Zé^.^ï-s-ïs.47. ЦгЬргг Я,г^Н^ ^ои. Р/у*., /ш, гМ. 22., /о. /ГО-/??,48. раугкит ^ л /с?.

33. Гельфрейх Г.Б., Житник И.А., Лифшиц М.А. Рентгеновское и радиоизлучение локальных источников на Солнце.-Астрон.ж.,1979, т.47, с.329-339.50.

34. Солнечные данные 1977, Бюллетень № II, Наука, Л. ,1977.

35. Солнечные данные 1977, Бюллетень Р 10. Л.: Наука, 1977.54. г

36. Солнечные данные 1977, Бюллетень № I. Л.: наука, 1977.58. Д^б^^^7 ,59. ,

37. Ландер А.В. 0 методике интерпретации результатов спектрально-временного анализа.-В сб.: Вычислительная сейсмология, вып.7 "Машинная обработка цифровых сейсмических данных1?,М.: Наука, 1974, с.279-315.

38. Архангельский В.В., Караваев В.К., Фадеева Т.Р., Фарафонов В.Г. Получение оценок амплитуд гармонических компонент, выявленныхв нормальном белом шуме по оценкам спектральной плотности мощности, Препринт № 549 ФГИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР, Л.; 1977, II с.

39. Wl.pl., КоГькси^гТ ¿Я. и. £кп ^«а Сс^^^О—1. ОМА А Л'

40. Быстров М.В., Кобрин М.М., Снегирев С.Д. Квазипериодические пульсации магнитного поля Земли с периодами 20-200 мин и их связь с аналогичными пульсациями в радиоизлучении Солнца перед протонными вспышками.-Геомагнетизм и аэрономия.-1979,№ 2,с.306-310.

41. Кобрин М.М., Малыгин В.И., Снегирев С.Д. Квазипериодические пульсации радиоизлучения Солнца.-Геомагнетизм и аэрономия, № I, 1982, с.156-157.

42. Митра А. Воздействие солнечных вспышек на ионосферу Земли.-М., 1977, 320 с.

43. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Вып.1.-М.: Мир, 1971, 316 с.

44. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Вып.2.-М.: Мир, 1972, с.

45. Пустильник Л.А. Неустойчивость спокойных протуберанцев и происхождение солнечных вспышек.-Астрон. ж., 1973, 50, с.1211.

46. У^уОуЬ^иЬа/ъъ /I .^ /£>>?£ (77иг*?гс<^ ^¿г^гyX- J¿ y />, ¿V.

47. Новикова И.Г. (науч.руков. Шданов A.A., Эфрон A.B.J) Автоматизация диалога. Тезисы докладов Межреспубликанской студ. н.-техн. конф. "Электротехнические цепи и системы",Пермь,1982.

48. Жданов A.A., Кантор Г.Я., Эфрон А.Б., Новикова И.Г. Построение гомеостазисного автомата с конечным количеством входных переменных.-ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1984,2, с.108.

49. Отчет по НИР. №г.р. 77067552, г.Киров,1979.

50. Отчет по НИР. Рр.р. 77067552, г.Киров,1978.

51. Информационный листок о научно-техническом достижении № 6-81 НГД УДК 681.327.II, сер.1308.05, Цветной видеодисплей "Радуга 2

52. Баскаков A.B., Деревицкий Ю.Г., Еникеев А.Г., Кочаров Т.Е., Лазутков В.П., Матвеев Г.А., Найденов В.О., Савченко М.И., Семенцов A.A. В материалах IX Ленинградского семинара по кос-мофизике, Л., 1977 г., 1978, с.231.

53. Жданов A.A. Обработка и интерпретация результатов наблюдений солнечного рентгеновского излучения.-Дипломная работа, КПИ, Киров, 1978, не опубликовано.-17879. ^^г Р^уз., И ^

54. Соловьев А.А. Колебания магнитного жгута и механизм солнечной вспышки.-Солнечные данные 1978, Бюллетень Р I, Л.: Наука, 1978, с.81. ¿¿у^г^

55. Мельников В.Ф,, Подстригач Т.е. , Прокудина В.С. Особенности радио и оптического излучения в послемаксимальный период развития протонной вспышки 16.05.81« * Астрономич. циркуляр» декабрь 1983 г., В 1302.

56. Гибсон^Э. Спокойное Солнце.-М.: Мир, 1977, с.74 -408 с.

57. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики.-М.: Наука, 1979. с.74.