Исследование квазипериодических процессов в активных областях Солнца

Гольдварг, Татьяна Борисовна

Исследование квазипериодических процессов в активных областях Солнца тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

Гольдварг, Татьяна Борисовна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Элиста МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Исследование квазипериодических процессов в активных областях Солнца»

Автореферат диссертации на тему "Исследование квазипериодических процессов в активных областях Солнца"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ГЛАВНАЯ АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи УДК 523.98

Гольдварг Татьяна Борисовна

ИССЛЕДОВАНИЕ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АКТИВНЫХ ОБЛАСТЯХ СОЛНЦА

Специальность 01.03.03 — Физика Солнца

АВТОРЕФЕРАТ диссертации иа соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Калмыцком государственном университете.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор Александр Анатольевич Соловьев, ГАО РАН,

кандидат физико-математических наук Юрий Анатольевич Наговицын, ГАО РАН.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук

Валерия Николаевна Боровик, ГАО РАН,

кандидат физико-математических наук

Максим Геннадиевич Огурцов, ФТИ РАН имени А. Ф. Иоффе.

Ведущая организация:

Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Защита диссертации состоится 16 декабря 2005 г. в » часов * М* минут на заседании диссертационного совета Д 002.120.01 при Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН по адресу: 196140, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, 65/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАО РАН. Автореферат разослан 15 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

МоЪ5>

11*32% г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Магнитные структуры активных областей Солнца, такие как пятна, факелы, корональные петли, протуберанцы и др., являются естественными резонаторами для магнитогидродинамических (МГД) колебаний, которые, в свою очередь, способны вызвать модуляцию солнечного излучения в различных волновых диапазонах. Кроме того, данные плазменные образования могут испытывать собственные колебания около положения механического равновесия, следствием чего также являются квазипериодические колебания (КПК) излучения. Рассмотрение активной области (АО) как целого зачастую обнаруживает КПК ее различных характеристик. Поэтому анализ КПК, характеризующих процессы в АО Солнца, позволяет не только проводить диагностику физических параметров плазмы и магнитных полей плазменных образований, входящих в АО, но и выявлять общие закономерности солнечной активности.

Несмотря на значительные достижения в исследовании Солнца, многие вопросы, связанные с проявлениями глобальной солнечной активности, по-прежнему остаются открытыми. Особый интерес вызывает вопрос о повторяемости вспышек в отдельных АО Солнца, поскольку он имеет прямое отношение к глобальной периодичности во всплытии магнитных силовых трубок из-под фотосферы [1]. Данный процесс не является строго периодическим и представлен разреженными данными, поэтому для проведения достоверного анализа КПК предпочтительнее использование различных методов обработки сигналов и дальнейшее сопоставление их результатов. При этом, обнаружение периодичности процесса вспышечного энерговыделения требует своего объяснения в виде построения адекватных теоретических моделей.

Так как большинство процессов солнечной активности принципиально нестационарны, то традиционными гармоническими методами исследования, основанными на фурье анализе, не удается выявить все особенности КПК ввиду того, что их основные параметры подвержены заметным временным изменениям. Поэтому целесообразно применение методов негармонического анализа, в частности, вейвлет-анализа, позволяющего не только выделять из сигнала частотные составляющие, но и следить за их изменением во времени.

обнаруживают пульсации излучения различных временных масштабов [4]. К настоящему времени накоплены многочисленные указания в пользу связи наблюдаемых пульсаций с собственными колебаниями корональных арок [5. 6, 7]. Наиболее убедительные аргументы в пользу правомерности такого подхода следуют из результатов недавних наблюдений короны Солнца в далеком ультрафиолете (17lA, 195А) с высоким пространственным разрешением

1") на спутнике TRACE, благодаря которым впервые удалось обнаружить квазипериодические поперечные смещения корональных арок АО [8|. Эти наблюдения привели к бурному развитию нового перспективного направления исследований, названного корональной сейсмологией [9], активно разрабатываемого в связи с проблемами нагрева короны и определения параметров корональной плазмы.

Роль радиоастрономических наблюдений в развитии методов корональной сейсмологии трудно переоценить. Во-первых, они позволяют исследовать магнитные образования на уровне короны и верхней хромосферы, где, в частности, находится первичный источник вспышечного энерговыделения. Во-вторых, наблюдения в радиодиапазоне можно проводить с высоким временным разрешением. В-третьих, некоторые механизмы генерации радиоизлучения чрезвычайно чувствительны к изменениям магнитного поля, что дает возможность оценивать его напряженность в короне, где прямые измерения по эффекту Зеемана невозможны из-за высокой температуры плазмы. В свою очередь, спектрально-поляризационные наблюдения в радиодиапазоне позволяют анализировать колебания магнитного поля с амплитудой всего несколько Гс [10].

Среди различных собственных МГД-мод корональных петель, наиболее эффективно модулируют вспышечное излучение, в частности, микроволновое, радиальные быстрые магнитозвуковые (БМЗ) колебания (мода типа перетяжек) [5, 7, 11], характерный период которых составляет несколько секунд. Пульсации радиоизлучения могут быть вызваны также осцилляциями плазменных «языков» (баллонными модами), образующихся в областях корональной магнитной арки с наибольшей кривизной силовых линий и повышенным газовым давлением (12].

Определив из временного профиля вспышечного излучения, содержащего КПК, период, глубину модуляции, добротность колебаний, а также доминирующий процесс диссипации энергии, следуя методике, разработанной Зайцевым и Степановым [11] для пульсаций жесткого рентгеновского излучения, можно оценить основные параметры плазмы во вспышечной арке (температуру, концентрацию, магнитное поле). Таким образом, для проведения диагно-

стики всгтышечной плазмы по параметрам радиопульсаций помимо применения современных методов анализа временных рядов, позволяющих надежно определять параметры и временную динамику КПК излучения, необходимо детальное исследование механизмов затухания радиальных и баллонных колебаний корональных петель, а также влияния их возбуждения на модуляцию излучения в радиодиапазопе.

Довольно часто вспышки происходят не в одиночной корональной арке, а в системе двух и более арок, взаимодействие которых обычно моделируется на основе весьма скудных наблюдательных данных [13] и требует дополнительных исследований. Если при этом вспышечное излучение сопровождается КПК, то процесс взаимодействия должен отражаться во временной динамике поведения колебательных мод в каждой из арок. Использование вейвлет-анализа позволяет в данном случае лучше понять физическую природу процесса и существенно расширить возможности проведения диагностики параметров плазмы на основе методов корональной сейсмологии.

Помимо вспышечных арок, наиболее четким источником КПК в радиодиапазопе являются локальные источники АО Солнца (14]. Начатые в 1992 году регулярные наблюдения Солнца на радиогелиографе Нобеяма (N01111) с высоким пространственным разрешением 10") позволили обнаружить и детально изучить трех и пятиминутные колебания в пятнах на частоте 17 ГГц. При этом в работе характерное время накопления сигнала составляло около 10 с, что позволяло исследовать лишь долгопериодические КПК [10]. Между тем, в настоящее время считается, что за нагрев солнечной короны ответственны короткопериодические МГД-волны, которые возбуждаются в виде коротких цугов [15]. Это предполагает необходимость проведения детального вейвлет-анализа пульсаций микроволнового излучения по наблюдениям, полученным с высоким временным разрешением (< 1 с). Хотя пространственное разрешение полноповоротных радиотелескопов, таких как РТ-22 НИИ КрАО, не позволяет уверенно отождествлять источник излучения в наблюдаемой АО, однако наблюдения на них дают возможность исследовать колебательные процессы всей АО, которые могут отвечать за нагрев солнечной короны.

Цели работы

1. Исследовать частоту появления вспышек в избранных АО Солнца. Построить физическую модель, объясняющую периодичность процесса возникновения вспышек в АО.

2. По данным наблюдений NoRH (17 ГГц) вспышки 28 августа 1999 года, сопровождавшейся взаимодействием двух магнитных арок, определить параметры КПК и проследить за их изменением во времени. Провести диагностику плазмы в каждой арке и выяснить особенности динамики вещества при их взаимодействии.

3. Исследовать КПК микроволнового излучения АО NOAA №9628 с периодами Р < 10 мин по данным наблюдений РТ-22 НИИ КрАО за 17- 24 сентября 2001 года. Рассмотреть механизмы диссипации звуковых и аль-веновских мод, а также модуляцию теплового микроволнового излучения АО МГД-возмущениями.

Научная и практическая значимость работы

1. Анализ данных о частоте появления солнечных вспышек в линии На (журнал "Solar Geophysical Data"), проведенный различными методами по достаточно большой выборке событий (1979—1981 годы) позволил обнаружить квазипериодический характер процесса повторяемости вспышек в активных областях Солнца и определить его параметры. Предложенная диффузионная модель неравномерного квазипериодического поступления магнитной энергии из-под фотосферы в верхние слои Солнца хорошо согласуется с найденными дискретными рядами периодов и объясняет физическую природу рассматриваемого процесса.

2. Обнаружены и отождествлены с возбуждением различных МГД-мод во взаимодействующих корональных арках КПК излучения вспышки 28 августа 1998 года. С помощью вейвлет анализа по изменению параметров колебаний, присутствующих в спектре, исследована динамика процесса взаимодействия вспышечных петель. Разработан метод диагностики плазмы в области вспышечного энерговыделения в случае возбуждения баллонных колебаний корональной арки.

3. На основе вейвлет-анализа результатов микроволновых наблюдений АО NOAA №9628, полученных на радиотелескопе РТ-22 НИИ КрАО 1724 сентября 2001 года, проведено детальное исследование короткопери-одических (Р < 10 минут) вариаций излучения. Приведены аргументы, свидетельствующие о связи наблюдаемых вариаций излучения с периодами Р — 10 — 40 секунд с альвеновскими волнами, которые могут быть ответственны за нагрев солнечной короны.

Научная новизна

1. Впервые проведено исследование частоты возникновения вспышек в АО Солнца по столь большой выборке событий (114 АО), что позволило выявить в появлении вспышек периодичность различных временных масштабов: ~ 1, 2. 3, 10 часов, а также ~ 1, 2, 5 суток. Предложена новая диффузионная модель, объясняющая полученные значения периодов дискретным выходом энергии тороидального магнитного поля из конвективной зоны в фотосферу в виде чередующихся магнитных слоев с характерными масштабами от 17000 до 30000 км.

2. Проведен детальный сравнительный анализ механизмов затухания БМЗ-колебаний вспышечных корональных арок, позволивший выявить основные источники диссипации энергии радиальных и баллонных колебаний.

3. Для события 28 августа 1999 года на основе данных микроволновых наблюдений КоИН (17 ГГц) с помощью привлечения вейвлет-анализа впервые удалось проследить за динамикой процесса взаимодействия двух вспышечных корональных арок и провести диагностику плазмы в каждой арке по параметрам пульсаций.

4. Впервые на основе данных наблюдений АО ГЮАА №9628, полученных на радиотелескопе РТ-22 НИИ КрАО 17-24 сентября 2001 года, обнаружены регулярные квазипериодические вариации микроволнового излучения АО с периодами Р = 10-40 с. Проведен анализ влияния звуковых и альвеновских осцилляций на тепловые механизмы микроволнового излучения, позволивший отождествить обнаруженные пульсации излучения с возбуждением альвеновских мод.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования периодичности процесса вспытечного энерговыделения в АО Солнца, показавшие наличие квазипериодов ~ 1, 2, 3, 10 часов, а также ~ 1, 2, 5 суток. Диффузионная модель квазипериодического выноса магнитной энергии из-под фотосферы, объясняющая найденную закономерность в возникновении вспышек.

2. Анализ механизмов затухания БМЗ-колебаний вспышечных корональных арок, свидетельствующий о доминирующей роли ионной вязкости и электронной теплопроводности в диссипации их энергии.

3. Интерпретация пульсаций излучения на частоте 17 ГГц вспышки 28 августа 1999 года по данным NoRH на основе представлений о взаимодействии двух вспышечных корональных арок: протяженной и компактной, в которых возбуждались радиальные и баллонные колебания, соответственно. Диагностика параметров плазмы каждой арки по параметрам пульсаций и результатам наблюдений мягкого рентгеновского излучения на спутнике GOES.

4. Обнаружение низкодобротных колебаний микроволнового излучения АО NOAA №9628 Солнца с периодом Р = 10 — 40 с по данным наблюдений РТ-22 НИИ КрАО за 17-24 сентября 2001 года. Вывод об их связи с альвеновскими модами, которые генерируются в фотосферных слоях и распространяются в корону.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были представлены на конференциях: «Солнце в эпоху смены знака магнитного поля» (Пулково, Санкт-Петербург, 2001 г.), «Солнечная активность и космические лучи после смены знака полярного магнитного поля» (Пулково, Санкт-Петербург, 2002 г.^«Климатические и экологические аспекты солнечной активности» (Пулково, Санкт-Петербург, 2003 г.), «Солнечная активность и параметры ее прогноза» (п. Научный, Крым, Украина, 2002 г.), «Активные процессы па Солнце и звездах» (Санкт-Петербург, 2002 г.), «Вторая Украинская конференция по перспективным космическим исследованиям» (п. Кацивели, Крым, Украина, 2002 г.), на конференции стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности» (Нижний Новгород, 2003 г.), на Всероссийской конференции, посвященной 90-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР В.Е.Степанова «Магнитные поля и трехмерная структура солнечной атмосферы» (Иркутск, 2003 г.), «Третья Украинская конференция по перспективным космическим исследованиям» (п. Кацивели, Крым, Украина, 2003 г.), на международных семинарах по физике Солнца и звезд (Элиста, 2003 г., 2005 г.), докладывались на научных семинарах ГАО РАН, КапмГУ, КрАО.

По теме диссертации опубликовано 12 научных статей и сообщений, из них 6 статей в сборниках трудов российских и международных конференций, 3 статьи в реферируемых журналах.

Личный вклад автора

Обработка всего наблюдательного материала, используемого в диссертации, различными методами анализа временных рядов проводилась автором. Автору принадлежит обнаружение и детальный анализ свойств пульсаций микроволнового излучения АО NOAA №9628 по данным РТ-22 НИИ КрАО, рассмотренных в Главе III диссертации. Во всех совместных работах автор принимал активное участие в обсуждении постановки задач, в анализе и физической интерпретации полученных результатов.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из Введения, трех глав, Заключения и списка цитированной литературы из 141 наименований. Общий объем диссертации составляет 130 страниц. Она содержит 3 таблицы и 33 иллюстрации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность и научная новизна темы диссертации. Приводятся краткое содержание диссертационной работы и результаты, выносимые на защиту.

В обзорной части Главы I «Периодические режимы вспышечного энерговыделения» кратко рассмотрены методы исследования временных рядов, используемые далее при исследованиях квазипериодических процессов солнечной активности. Ввиду того, что рассматриваемые в диссертационной работе процессы солнечной активности нестационарны, особое внимание в §1.2 уделялось вейвлет-преобразованию: способам его визуализации и выбору базисного вейвлета в зависимости от особенностей анализируемого временного ряда.

Во второй части главы описанные методы применены к обработке данных из журнала "Solar Geophysical Data" о регистрации вспышек в линии На в отдельных АО Солнца за промежуток времени с 1979 по 1981 гг., соответствующий максимуму 21 цикла солнечной активности. Путем сопоставления результатов, полученных различными методами (корреляционный периодо-граммный анализ — КПГА, подходы функции автоподобия, вейвлет-анализ), в §1.3 обнаружена периодичность в проявлении вспышечной активности на Солнце, выраженная в виде двух дискретных рядов: часового ~ 1, 2, 3, 10 часов, а также суточного ~ 1, 2, 5 суток. Поскольку предварительной класси-

фикации вспышек по морфологическим, спектральным или каким-то иным признакам перед обработкой не производилось, найденные ряды периодов связываются лишь с неравномерностью протекания общего энерговыделения в солнечных вспышках.

В §1.4 предлагается модель, основанная на частном решении уравнения диффузии магнитного поля [16], неравномерно распределенного в пространстве в начальный момент времени, объясняющая найденную периодичность дискретным выходом энергии тороидального магнитного поля из конвективной зоны в фотосферу в виде чередующихся магнитных слоев с характерными масштабами от 17000 до 30000 км.

Во вводной части Главы II «МГД-колебания вспышечных корональных арок» кратко рассмотрены основные модели возникновения пульсаций излучения. Основное внимание уделено обсуждению подхода, предполагающего связь наблюдаемых пульсаций излучения с собственными колебаниями корональной магнитной арки. Проведен анализ наблюдательного материала, свидетельствующего о возможности возбуждения колебаний солнечных корональных арок: данных о пульсациях излучения и результатов прямых наблюдений. В §2.2 приведен вывод дисперсионного уравнения для собственных мод плазменного цилиндра и описаны их основные свойства. Рассмотрены баллонные колебания солнечных корональных арок, которые соответствуют осцилляци-ям плазменных «языков», образующихся на импульсной фазе вспышки в областях искривленной магнитной арки с повышенным газовым давлением [17]. С помощью дисперсионного уравнения, описывающего баллонные возмущения малой амплитуды, определен период колебаний плазменного «языка».

В §2.3 проведено исследование влияния различных диссипативных процессов на затухание радиальных и баллонных колебаний петель. Сравнительный анализ декрементов затухания показал, что потери энергии БМЗ-колебаний вспышечных корональных петель, каковыми являются радиальные и баллонные моды, из-за ионной вязкости и электронной теплопроводности превосходят радиационные и джоулевы потери, а также потери, вызванные излучением колеблющейся аркой МГД-волн в окружающую среду. Влияние возбуждения колебаний петель на интенсивность нетеплового гиросинхротрон-ного излучения проанализировано в §2.4. На этой основе предложен метод диагностики плазмы, позволяющий по параметрам пульсаций микроволнового излучения, определяемым из наблюдений (периоду, добротности, глубине модуляции), оценивать термодинамические параметры и магнитное поле вспышечной плазмы. Для того, чтобы найти связь глубины модуляции

излучения с вариациями напряженности магнитного поля мы воспользовались подходом, предложенным Зайцевым и Степановым [11], в соответствии с которым возбуждение БМЗ-колебаний вспышечной арки, вызывающее секундные пульсации излучения, определяется резким возрастанием газового давления в арке, например, из-за хромосферного испарения плазмы.

Рассмотрены два вспышечных события, микроволновое излучение которых характеризовалось наличием КПК. С помощью разработанного метода диагностики определены параметры плазмы вспышечных арок. Согласно наблюдениям спутника УоЬкоЬ в жестком рентгеновском диапазоне вспышки 8 мая 1998 года, источник излучения — одиночная вспышечная петля имела форму совокупности плазменных «языков», что указывает на возможность возбуждения баллонной моды желобковых возмущений. С помощью фурье-анализа наблюдательных данных, полученных на Мо11Н (17 ГГц), были обнаружены пульсации микроволнового излучения с периодом 16 с, которые мы отождествили с баллонными колебаниями арки. По параметрам выявленных пульсаций, используя сведения о размерах плазменных «языков», определены концентрация частиц п й 3.7 х 10ш см-3, температура Т я» 4 х 107 К и величина магнитного поля В « 220 Гс в области вспышечного энерговыделения.

При помощи вейвлет-анализа наблюдательных данных, полученных на ИоЛН (17ГГц) для вспышки 28 августа 1999 года, выделены два основных типа осцилляций излучения с периодами Рх я» 14 с, 7 с и « 2.4 с, которые мы связываем с возбуждением баллонных (Р\, первая и вторая гармоники) и радиальных (Рг) колебаний в двух вспышечных петелях — компактной и протяженной. Из анализа временного профиля излучения сделан вывод о взаимодействии корональных арок, сценарий которого следует из временной динамики КПК: сначала преобладали пульсации с периодами « 14 и 7 с, которые исчезли из спектра на время инжекции плазмы в протяженную петлю, а вместо них возникли пульсации с периодом » 2.4 с, через некоторое время после инжекции 14-секундные пульсации возобновились. Мы предполагаем, что начавшиеся в компактном источнике баллонные колебания с периодом и 14 с, при дальнейшем росте газового давления сменил режим баллонной неустойчивости. Это привело к инжекции горячей плазмы в протяженную петлю и возбуждению радиальных БМЗ-колебаний последней с периодом «$ 2.4 с. После «выброса» избыточного вещества условия, необходимые для поддержания баллонных колебаний в компактной петле, восстановились. В рамках принятого сценария проведена диагностика параметров вспышечной плазмы компактной (Т « 5.3 х 107 К, п « 4.8 х Ю10 см-3, В « 280 Гс) и

протяженной (Т и 2.1 х 107 К, п « 1.2 х Ю10 см-3, £ « 160 Гс) петель.

На основе данных со спутника GOES в мягком рентгеновском диапазоне (http : //www.lmsal.com/SXT/plot_goes.html) с помощью методики Томаса и др. [18] выполнена независимая диагностика параметров плазмы рассмотренных вспышек. Сравнение оценок температуры и концентрации плазмы, полученных по мягкому рентгену и по параметрам пульсаций микроволнового излучения, показало, что результаты обоих методов диагностики хорошо согласуются между собой.

Глава III «Вариации микроволнового излучения в активных областях Солнца» посвящена исследованию свойств КПК излучения АО Солнца с короткими (< 10 минут) периодами на основе серии наблюдений, проведенных в сентябре 2001 года на радиотелескопе РТ-22 НИИ КрАО. В §3.2 описаны методика наблюдений и их обработка. С 17 по 24 сентября наблюдалась одна и та же АО NOAA №9628, что дало возможность получить непрерывные (до 8 часов) ряды наблюдений интенсивности и поляризации на частотах 8.6 и 15.4 ГГц с временным разрешением 1 с на длительном промежутке времени. Динамические спектры мощности, построенные с помощью вейвлет-анализа, позволили помимо хорошо известных 3-х и 5-минутных колебаний, обнаружить квазипериодические МГД-возмущения в атмосфере Солнца с периодами Р — 10 - 40 с, выяснению физической природы которых мы уделили основное внимание.

Детальное рассмотрение особенностей поведения пульсаций излучения АО NOAA №9628, проведенное в §3.3, показало, что в среднем добротность де-сятисекундных колебаний составляла Q = irtt/P < 10, где te — характерное время, в течение которого амплитуда колебаний уменьшается в е раз. Это означает, что осцилляции имели вид коротких цугов, и выявить их гармоническими методами достаточно трудно, поскольку базисные функции фурье-преобразования определепы на бесконечном временном интервале.

Другой особенностью спектра явилось то, что ни в одной реализации не были обнаружены КПК с периодами Р < 10 с. Анализ механизмов диссипации энергии МГД-колебаний показал, что акустические колебания с периодами Р < 1 минуты, быстро затухают из-за теплопроводных потерь. Поэтому за наблюдаемые десятисекудные осцилляции излучения должны быть ответственны альвеновские волны, которые не сжимают плазму и в наименьшей степени подвержены диссипативным процессам. Однако, согласно [19], если периоды Р < 10 с данные волновые моды сильно затухают в хромосфере при распространении из фотосферы в корону из-за столкновений ионов с

нейтральными атомами. Это объясняет полное отсутствие КПК излучения с такими короткими периодами.

Исследование влияния возбуждения МГД возмущений на модуляцию теплового излучения, проведенное в §3.4, позволило заключить, что для оптически тонкого источника альвеновские возмущения вызывают заметные флуктуации гирорезонансного излучения. Причем, если период альвеновских мод, генерируемых мелкомасштабными конвективными движениями, составляет Р = 10 — 40 с, они могут эффективно передавать энергию корональной плазме посредством механизма фазового смешивания [20], обуславливая ее нагрев. Характерная длина диссипации альвеновских волн при этом оказывается сравнимой с длиной корональной петли, а в случае возбуждения в последней резонансных колебаний, их добротность составляет Q < 10, что хорошо согласуется с наблюдениями РТ 22 НИИ КрАО.

В Заключении сформулированы основные результаты работы:

Обнаружена периодичность процесса возникновения солнечных вспышек в линии На за 1979-1981 годы для отдельных АО Солнца на основе привлечения различных методов анализа временных рядов, составленных по данным журнала "Solar Geophysical Data". Выявлены часовая (1, 2, 3, 10 ч) и суточная (1, 2, 5 суток) серии квазипериодов. Предложена диффузионная модель квазипериодического выноса магнитной энергии из-под фотосферы в виде чередующихся магнитных слоев с характерными масштабами от 17000 до 30000 км, объясняющая пайденные последовательности значений периодов.

В результате проведения анализа механизмов диссипации энергии радиальных и баллонных колебаний вспышечных корональных арок показано, что основной вклад в затухание колебаний вносят ионная вязкость и электронная теплопроводность. Исследовано влияние возбуждения баллонных и радиальных колебаний корональных арок на модуляцию нетеплового гиро-синхротронного излучения солнечных вспышек. На этой основе получены соотношения, позволяющие по известным значениям периода, глубины модуляции и добротности пульсаций микроволнового излучения, определять температуру, концентрацию плазмы и магнитное поле в в области вспышечного энерговыделения.

риодом 16 с и относительной глубиной модуляции ~ 30%. Из наблюдаемых особенностей рентгеновского изображения источника излучения — корональ-ной арки с плазменными «языками», сделан вывод о связи пульсаций излучения с развитием баллонной моды желобковой неустойчивости, что позволило провести диагностику вспышечной плазмы.

С помощью вейвлет-анализа данных наблюдений NoRH для вспышки 28 августа 1999 года выделены два типа осцилляций микроволнового излучения (17 ГГц) с периодами Р\ « 14 с, 7 с и Рг « 2.4 с. Из сопоставления временного профиля микроволнового излучения с динамикой его тонкой временной структуры сделан вывод о взаимодействии компактной и протяженной коро-нальных арок. Выявленные периодичности отождествлены с первой (« 14 с) и второй (« 7 с) гармоникой баллонных колебаний компактной петли и радиальными колебаниями с периодом «а 2.4 с протяженной. Определены параметры плазмы в каждой арке по параметрам пульсаций излучения. Для вспышечных событий 8 мая 1998 года и 28 августа 1999 года проведена независимая диагностика температуры и меры эмиссии по наблюдениям мягкого рентгеновского излучения со спутника GOES. Полученные результаты хорошо согласуются с модельными расчетами, следующими из анализа осцилляций микроволнового излучения.

Исследованы квазипериодические вариации микроволнового излучения активных областей Солнца с периодами < 10 минут. Вейвлет-анализ наблюдательных данных, полученных на РТ-22 НИИ КрАО в сентябре 2001 года на частотах 8.6 и 15.4 ГГц, показал, что в динамических спектрах мощности наибольшими амплитудами обладают колебания с периодами 3-5 мин и 10 — 40 с, в то время как осцилляции с периодами < 10 с практически отсутствуют. Установлено, что вследствие теплопроводных потерь акустические моды с периодами Р < 1 минуты подвержены сильной диссипации в нижней короне Солнца. Низкодобротные колебания с Р = 10 — 40 с отождествлены с альвеновскими возмущениями, возбуждаемыми конвективными движепиями в фотосфере и распространяющимися в корону. Показано, что с учетом механизма диссипации, обусловленного неоднородностью магнитного поля [20], альвеновские моды способны обеспечить высокую температуру короны Солнца. Приведены оценки, свидетельствующие о возможности эффективной модуляции МГД-волнами теплового микроволнового излучения АО, что находится в хорошем согласии с результатами наблюдений на NoRH, VLA и РТ 22.

Основные публикации по теме диссертации

1. Голъдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Соловьев А. А. «Периодические режимы энерговыделения активных областей Солнца» // Труды международной конференции «Солнечная активность и космические лучи после смены знака полярного магнитного поля Солнца». 2002. Санкт-Петербург. ГАО РАН. С. 149-158.

2. Гелъфрейх Г. В., Голъдварг Т. В., Копылова Ю. Г., Наговицын Ю. А., Цап Ю. Т., Цветков Л. И. «Вариации микроволнового и дециметрового излучения в активных областях солнечной атмосферы» // Труды международной конференции «Солнечная активность и космические лучи после смены знака полярного магнитного поля Солнца». 2002. Санкт-Петербург. ГАО РАН. С. 127-132.

3. Голъдварг Т. В., Копылова Ю. Г., Степанов А. В., Цап Ю. Т. «Пульсации микроволнового излучения и диагностика вспышечной плазмы» // Труды международного семинара «Физика Солнца и звезд». Элиста. 2003. С. 103— 108.

4. Гелъфрейх Г. В., Голъдварг Т. В., Цап Ю. Т., Копылова Ю. Г., Наговицын Ю. А., Цветков Л. И. «Пульсации микроволнового излучения активных областей Солнца по наблюдениям на РТ-22 НИИ КрАО» // Труды междунаг родного семинара «Физика Солнца и звезд». Элиста. 2003. С. 109-113.

5. Гелъфрейх Г. В., Цап Ю. Т., Копылова Ю. Г., Цветков Л. И., Голъдварг Т. В., Наговицын Ю. А., Юровский Ю. Ф., Вудзиновская И. А. «О природе пульсаций микроволнового излучения солнечных активных областей» // Журнал Космической науки и технологии. 2003. Т. 9. № 5/6. С. 145-148.

6. Копылова Ю. Г., Мельников В. Ф., Степанов А. В., Цап Ю. Т., Шибаса-ки К., Голъдварг Т. Б. «Модуляция гиросинхротронного излучения в событии 28.08.99» // Сборник докладов конференции стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности». Нижний Новгород. 2003. Т. 2. С. 288-291.

7. Вудзиновская И. А., Гелъфрейх Г. В., Голъдварг Т. Б. Копылова Ю. Г., Наговицын Ю. А., Цап Ю. Т., Цветков Л. И., Юровский Ю. Ф. «МГД-возмущения и модуляция микроволнового излучения солнечных активных

областей» // Сборник докладов конференции стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности». Нижний Новгород. 2003. Т. 2. С. 281-284.

8. Гольдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Соловьев А. А. «Периодичность энерговыделения и вспышечные процессы в активных областях Солнца» // Известия ГАО. 2004. Т. 217. С. 59-68.

9. Гельфрейх Г. Б., Цап Ю. Т., Копылов а Ю. Г., Гольдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Цветков Л. И. «О вариациях микроволнового излучения активных областей солнечной атмосферы» // Письма в Астрон. журн. 2004. Т. 30. X8 7. С. 540-547.

10. Степанов А. В., Копылова Ю. Г., Цап Ю. Т., Шибасаки К., Мельников В. Ф., Гольдварг Т. Б. «Пульсации микроволнового излучения и диагностика вспышечной плазмы» // Письма в Астрон. журн. 2004. Т. 30. Л> 7. С. 530-539.

11. Гольдварг Т. Б. «Применение вейвлет-анализа в исследованиях нестационарных процессов в активных областях Солнца по радионаблюдениям» // Научная мысль Кавказа. 2005. Ростов-нагДону: Изд. СКНЦ ВШ. Спецвыпуск «Ученые Калмыцкого государственного университета к 35-летию ВУЗа». С. 116-118.

12. Гольдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Соловьев А. А. «О периодичности энерговыделения в активных областях Солнца» // Письма в Астрон. журн. 2005. Т. 31. № 6. С. 465-473.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 Кравчук П. Ф , Касинский В В Колебания параметров вспышек в активных областях в диапазоне 3 100 мин и диагностика сильных вспышек // Исследования по геомагнетизму и аэрономии 1992. Т 99. С. 80 89.

2 Bastian Т. S., Gary D Е. Radio observations of the M8.1 solar flare of 23 June, 1988 — Evidence for energy transport by thermal processes // Solar Phys. 1992. V. 139 JO 2 P. 357-385.

3. Takakura Т., Inda M., Maktshtma К., et. al. Time variation of the hard X-ray image during the early phase of solar impulsive bursts // PASJ. 1993. V. 45 №.5 P. 737-753.

4. Aschwanden M J Review of coronal oscillations - an observers view // Proceedings of NATO Advanced Research Workshops/ Eds. R. von Fay Siebenbürgen, К. Petrovy, В Roberts, M. J Aschwanden. 2003. P. 22-43.

5 Копылова Ю Г., Степанов А. В., Цап Ю. Т. Радиальные колебания корональных петель и микроволновое излучение солнечных вспышек // Письма в Астрой, журн. 2002. Т. 28. № 11. С. 870-879.

6. Nakartakov V. М., Mclmkov V. Е., Reznikova V. Е. Global sausage modes of coronal loops // Astron. k Astrophys. 2003. V. 412. P. L7-L10.

7. Qin Z., Li C., Pu Q , Gao Z. Dual pulsations in solar radio bursts at short centimeter wavelengths // Solar Phys. 1996. V. 163. P. 383-396.

8. Aachwanden M. J , Fletcher L , Schrijver С J et al Coronal loop oscillations observed with the Transition Region and Coronal Explorer // Astrophys. J. 1999. V. 520. J№ 2. P. 880-894

9. Nakariakov V. M., Ofman L. Determination of the coronal magnetic field by coronal loop oscillations // Astron. Astrophys. 2001. V. 372. P. L53-L56.

10. Gelfreikh G. В., Grechnev V., Kosug% Т., Shüasaki К. Detection of periodic oscillations in sunspot-associated radio sources // Solar Phys. 1999. V. 185 P. 177-191.

11 Зайцев В В , Степанов ABO происхождении пульсаций жесткого рентгеновского излучения солнечных вспышек // Письма в Астрон. журн. 1982 Т. 8. № 4. С. 248 252

12. Shibasaki К High-beta disruption in the solar atmosphere // Astrophys. J. 2001. V. 557. P. 326331.

13. Hanaoka Y. High-energy electrons in double loop flares 11 PASJ. 1999. V. 51. P. 483 -496.

14. Гельфрейх Г. В., Деревянхо О. Г., Коржавин А И., Стасюк Н П. Периодические флуктуации потоков локальных источников радиоизлучения Солнца // Солнечные данные. 1969. № 9. С. 88-94.

15. Прист Э. Р Солнечная магнитная гидродинамика. М.: Мир. 1985. 589 с.

16. Соловьев А А , Киричек Е. А. Диффузионная теория солнечного магнитного цикла. Элиста-СПб: Издательство Калмыцкий ГУ. 2004. 181 с.

17. Михайловский А В. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 2. М.: Атомиздат. 1977. 360 с

18. Thomas R. J, Starr Я., Cnmnell С. J. Expressions to determine temperatures and emission measures for solar X-ray events from GOES measurements // Solar Phys. 1985. V 95. № 1. P. 323 329.

19. De Pontieu В., Martens P. С. H, Hudson H S. Chromospheric damping of Alfven waves // Astrophys. J. 2001 V. 558. № 2. P. 859-871.

20 Roberts В Waves and oscillations in the corona - (invited review) // Solar Phys 2000. V. 193. №1/2 P. 139-152.

»23189

РНБ Русский фонд

2006-4 28033

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Гольдварг, Татьяна Борисовна

Введение

Глава I Периодические режимы вспышечного энерговыделения

§ 1.1 Введение.

§ 1.2 Методы анализа временных рядов.

1.2.1 Гармонические методы.

1.2.2 Вейвлет-анализ.

1.2.3 Выбор базисных функций вейвлет-преобразования

1.2.4 Визуализация вейвлет-спектра.

§ 1.3 Наблюдения и обработка данных

§ 1.4 Диффузионный вынос тороидального магнитного поля в ц, атмосферу Солнца.

§ 1.5 Выводы.

Глава II МГД-колебания вспышечных корональных арок

§ 2.1 Введение.

§ 2.2 Моды колебаний магнитных трубок.

2.2.1 Радиальные колебания.

2.2.2 Баллонные колебания.

§ 2.3 Затухание БМЗ-колебаний.

§ 2.4 Модуляция излучения и диагностика вспышечной плазмы.

2.4.1 Метод диагностики вспышечной плазмы по параметрам пульсаций излучения.

2.4.2 Применение метода диагностики.

§ 2.5 Выводы.

Глава III Вариации микроволнового излучения в активных областях Солнца

§ 3.1 Введение.

§ 3.2 Методика наблюдений РТ-22 НИИ КрАО и их обработка

§3.3 Диссипация звуковых и альвеновских волн.

§ 3.4 Модуляция микроволнового излучения

§3.5 Выводы.

Введение диссертация по астрономии, на тему "Исследование квазипериодических процессов в активных областях Солнца"

Магнитные структуры активных областей Солнца, такие как пятна, факелы, корональные петли, протуберанцы и др., являются естественными резонаторами для магнитогидродинамических (МГД) колебаний, которые, в свою очередь, способны вызвать модуляцию излучения в различных волновых диапазонах. Кроме того, данные плазменные образования могут испытывать собственные колебания около положения механического равновесия, следствием чего также являются квазипериодические колебания (КПК) солнечного излучения. Рассмотрение активной области (АО) как целого зачастую обнаруживает КПК ее различных характеристик. Поэтому анализ КПК, характеризующих процессы в АО Солнца, позволяет не только проводить диагностику физических параметров плазмы и магнитных полей плазменных образований, входящих в АО, но и выявлять общие закономерности солнечной активности.

Несмотря на значительные достижения в исследовании Солнца, многие вопросы, связанные с проявлениями глобальной солнечной активности, по-прежнему остаются открытыми. Особый интерес вызывает вопрос о повторяемости вспышек в отдельных АО Солнца, поскольку он имеет прямое отношение к глобальной периодичности во всплытии магнитных силовых трубок из-под фотосферы [44]. Данный процесс не является строго периодическим и представлен разреженными данными, поэтому для проведения достоверного анализа КПК предпочтительнее использование различных методов обработки сигналов и дальнейшее сопоставление их результатов. При этом, обнаружение периодичности процесса вспышечного энерговыделения требует своего объяснения в виде построения адекватных теоретических моделей.

Так как большинство процессов солнечной активности принципиально нестационарны, то традиционными гармоническими методами исследования, основанными на фурье-анализе, не удается выявить все особенности КПК ввиду того, что их основные параметры подвержены заметным временным изменениям. Поэтому целесообразно применение методов негармонического анализа, в частности, вейвлет^анализа, позволяющего не только выделять из сигнала частотные составляющие, но и следить за их изменением во времени.

Основным структурным элементом в коронах Солнца и звезд поздних спектральных классов являются корональные петли (арки). С арками связывают процессы нагрева короны, вспышечного энерговыделения и ускорения заряженных частиц [75, 131]. Довольно часто наблюдения солнечных вспышек обнаруживают пульсации излучения различных временных масштабов [71]. К настоящему времени накоплены многочисленные указания в пользу связи наблюдаемых пульсаций с собственными колебаниями корональных арок [39, 46, 109, 118]. Наиболее убедительные аргументы в пользу правомерности такого подхода следуют из результатов недавних наблюдений короны Солнца в далеком ультрафиолете (171Ä, 195Ä) с высоким пространственным разрешением 1") на спутнике TRACE, благодаря которым впервые удалось обнаружить квазипериодические поперечные смещения корональных арок АО [69]. Эти наблюдения привели к бурному развитию нового перспективного направления исследований, названного корональной сейсмологией [108], активно разрабатываемого в связи с проблемами нагрева короны и определения параметров корональной плазмы.

Роль радиоастрономических наблюдений в развитии методов корональной сейсмологии трудно переоценить. Во-первых, они позволяют исследовать магнитные образования на уровне короны и верхней хро мосферы, где, в частности, находится первичный источник вспышечного энерговыделепия. Во-вторых, наблюдения в радиодиапазоне можно проводить с высоким временным разрешением. В-третьих, некоторые механизмы генерации радиоизлучения чрезвычайно чувствительны к изменениям магнитного поля, что дает возможность оценивать его напряженность в короне, где прямые измерения по эффекту Зеемана невозможны из-за высокой температуры плазмы. В свою очередь, спектрально-поляризационные наблюдения в радиодиапазоне позволяют анализировать % ■ колебания магнитного поля с амплитудой всего несколько Гс [88].

Среди различных собственных МГД-мод корональных петель, наиболее эффективно модулируют вспышечное излучение, в частности, микроволновое, радиальные быстрые магнитозвуковые (БМЗ) колебания (мода типа перетяжек) [32, 39, 118], характерный период которых составляет несколько секунд. Пульсации радиоизлучения могут быть вызваны также осцилляциями плазменных «языков» (баллонными модами), образующихся в областях корональной магнитной арки с наибольшей кривизной силовых линий и повышенным газовым давлением [128].

Определив из временного профиля вспышечного излучения, содержащего КПК, период, глубину модуляции, добротность колебаний, а так-^ же доминирующий процесс диссипации энергии, следуя методике, разработанной Зайцевым и Степановым [32] для пульсаций жесткого рентгеновского излучения, можно оценить основные параметры плазмы во вспышечной арке (температуру, концентрацию, магнитное поле). Таким образом, для проведения диагностики вспышечной плазмы по параметрам радиопульсаций помимо применения современных методов анализа временных рядов, позволяющих надежно определять параметры и временную динамику КПК излучения, необходимо детальное исследование механизмов затухания радиальных и баллонных колебаний корональных петель, а также влияния их возбуждения на модуляцию излучения в радиодиапазоне.

Довольно часто вспышки происходят не в одиночной корональной арке, а в системе двух и более арок, взаимодействие которых обычно моделируется на основе весьма скудных наблюдательных данных [92] и требует дополнительных исследований. Если при этом вспышечное излучение сопровождается КПК, то процесс взаимодействия должен отражаться во временной динамике поведения колебательных мод в каждой из арок. Использование вейвлет-анализа позволяет в данном случае лучше понять физическую природу процесса и существенно расширить возмож-# ности проведения диагностики параметров плазмы на основе методов корональной сейсмологии.

Помимо вспышечных арок, наиболее четким источником КПК в радиодиапазоне являются локальные источники АО Солнца [15]. Начатые в 1992 году регулярные наблюдения Солнца на радиогелиографе Нобеяма (1Чо1Ш) с высоким пространственным разрешением 10") позволили обнаружить и детально изучить трех и пятиминутные колебания в пятнах на частоте 17 ГГц. При этом в работе характерное время накопления сигнала составляло около 10 с, что позволяло исследовать лишь долго-периодические КПК [88]. Между тем, в настоящее время считается, что за нагрев солнечной короны ответственны короткопериодические МГД-щ волны, которые возбуждаются в виде коротких цугов [54]. Это предполагает необходимость проведения детального вейвлет-анализа пульсаций микроволнового излучения по наблюдениям, полученным с высоким временным разрешением (< 1 с). Хотя пространственное разрешение полноповоротных радиотелескопов, таких как РТ-22 НИИ КрАО, не позволяет уверенно отождествлять источник излучения в наблюдаемой АО, однако наблюдения на них дают возможность исследовать колебательные процессы всей АО, которые могут отвечать за нагрев солнечной короны.

Цели работы

3. Исследовать КПК микроволнового излучения АО NOAA №9628 с периодами Р < 10 мин по данным наблюдений РТ-22 НИИ КрАО за 17-24 сентября 2001 года. Рассмотреть механизмы диссипации звуковых и альвеновских мод, а также модуляцию теплового микроволнового излучения АО МГД-возмущениями.

Научная и практическая значимость работы

2. Обнаружены и отождествлены с возбуждением различных МГД-мод во взаимодействующих корональных арках КПК излучения вспышки 28 августа 1998 года. С помощью вейвлет-анализа по изменению параметров колебаний, присутствующих в спектре, исследована динамика процесса взаимодействия вспышечных петель. Разработан метод диагностики плазмы в области вспышечного энерговыделения в случае возбуждения баллонных колебаний корональ-ной арки.

3. На основе вейвлет-анализа результатов микроволновых наблюдений АО ШАА №9628, полученных на радиотелескопе РТ-22 НИИ КрАО 17-24 сентября 2001 года, проведено детальное исследование короткопериодических (Р < 10 минут) вариаций излучения. Приведены аргументы, свидетельствующие о связи наблюдаемых вариаций излучения с периодами Р = 10 — 40 секунд с альвеновскими волнами, которые могут быть ответственны за нагрев солнечной короны.

Научная новизна

1. Впервые проведено исследование частоты возникновения вспышек в АО Солнца по столь большой выборке событий (114 АО), что позволило выявить в появлении вспышек периодичность различных временных масштабов: ~ 1, 2, 3, 10 часов, а также ~ 1, 2, 5 суток. Предложена новая диффузионная модель, объясняющая полученные значения периодов дискретным выходом энергии тороидального магнитного поля из конвективной зоны в фотосферу в виде чередующихся магнитных слоев с характерными масштабами от 17000 до 30000 км.

3. Для события 28 августа 1999 года на основе данных микроволновых наблюдений N01111 (17 ГГц) с помощью привлечения вейвлет-анализа впервые удалось проследить за динамикой процесса взаимодействия двух вспышечных корональных арок и провести диагностику плазмы в каждой арке по параметрам пульсаций.

4. Впервые на основе данных наблюдений АО ЬЮАА №9628, полученных на радиотелескопе РТ-22 НИИ КрАО 17-24 сентября 2001 года, обнаружены регулярные квазипериодические вариации микроволнового излучения АО с периодами Р = 10 — 40 с. Проведен анализ влияния звуковых и альвеновских осцилляций на тепловые механизмы микроволнового излучения, позволивший отождествить обнаруженные пульсации излучения с возбуждением альвеновских мод.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования периодичности процесса вспышечного энерговыделения в АО Солнца, показавшие наличие квазипериодов ~ 1, 2, 3, 10 часов, а также ~ 1, 2, 5 суток. Диффузионная модель квазипериодического выноса магнитной энергии из-под фотосферы, объясняющая найденную закономерность в возникновении вспышек.

3. Интерпретация пульсаций излучения на частоте 17 ГГц вспышки 28 августа 1999 года по данным Ь{о1Ш на основе представлений о взаимодействии двух вспышечных корональных арок: протяженной и компактной, в которых возбуждались радиальные и баллонные колебания, соответственно. Диагностика параметров плазмы каждой арки по параметрам пульсаций и результатам наблюдений мягкого рентгеновского излучения на спутнике GOES.

Содержание работы

В обзорной части Главы I «Периодические режимы вспышечного энерговыделения» кратко рассмотрены методы анализа временных рядов, используемые далее при исследованиях квазипериодических процессов солнечной активности. Ввиду того, что рассматриваемые в диссертационной работе процессы солнечной активности сугубо нестационарны, особое внимание в § 1.2 уделялось вейвлет-преобразованию: способам его визуализации и выбору базисного вейвлета в зависимости от особенностей анализируемого временного ряда.

Во второй части главы описанные методы применены к обработке данных из журнала "Solar Geophysical Data" о регистрации вспышек в линии На в отдельных активных областях Солнца за промежуток времени 1979-1981 гг., соответствующий максимуму 21 цикла солнечной активности. Путем сопоставления результатов, полученных различными методами (корреляционный периодограммный анализ — КПГА, подходы функции автоподобия, вейвлет-анализ), в §1.3 обнаружена периодичность в проявлении вспышечной активности на Солнце, выраженная в виде двух дискретных рядов: часового ~ 1, 2, 3, 10 часов, а также суточного ~ 1, 2, 5 суток. Поскольку предварительной классификации вспышек по морфологическим, спектральным или каким-то иным признакам перед обработкой не производилось, найденные ряды периодов связываются лишь с неравномерностью протекания общего энерговыделения в солнечных вспышках.

В §1.4 предлагается модель, основанная на частном решении уравнения диффузии магнитного поля [58], неравномерно распределенного в пространстве в начальный момент времени, объясняющая найденную периодичность дискретным выходом энергии тороидального магнитного поля из конвективной зоны в фотосферу в виде чередующихся магнитных слоев с характерными масштабами от 17000 до 30000 км.

Во вводной части Главы II «МГД-колебания вснышечных корональ-ных арок» кратко рассмотрены основные модели возникновения пульсаций излучения. Основное внимание уделено обсуждению подхода, предполагающего связь наблюдаемых пульсаций излучения с собственными колебаниями короналыюй магнитной арки. Проведен анализ наблюдательного материала, свидетельствующего о возможности возбуждения колебаний солнечных корональных арок: данных о пульсациях излучения и результатов прямых наблюдений. В § 2.2 приведен вывод дисперсионного уравнения для собственных мод плазменного цилиндра и описаны их основные свойства. Рассмотрены баллонные колебания солнечных корональных арок, которые соответствуют осцилляциям плазменных «языков», образующихся на импульсной фазе вспышки в областях искривленной магнитной арки с повышенным газовым давлением [45]. С помощью дисперсионного уравнения, описывающего баллонные возмущения малой амплитуды, определен период колебаний плазменного «языка».

В § 2.3 проведено исследование влияния различных диссипативных процессов на затухание радиальных и баллонных колебаний петель. Сравнительный анализ декрементов затухания показал, что потери энергии БМЗ-колебаний вспышечных корональных петель, каковыми являются радиальные и баллонные моды, из-за ионной вязкости и электронной теплопроводности превосходят радиационные и джоулевы потери, а также потери, вызванные излучением колеблющейся аркой МГД-волн в окружающую среду. Влияние возбуждения колебаний петель на интенсивность нетеплового гиросинхротронного излучения проанализировано в § 2.4. На этой основе предложен метод диагностики плазмы, позволяющий по параметрам пульсаций микроволнового излучения, определяемым из наблюдений (периоду, добротности, глубине модуляции), оценивать термодинамические параметры и магнитное поле вспышечной плазмы. Для того, чтобы найти связь глубины модуляции излучения с вариациями напряженности магнитного поля мы воспользовались подходом, предложенным Зайцевым и Степановым [32], в соответствии с которым возбуждение БМЗ-колебаний вспышечной арки, вызывающее секундные пульсации излучения, определяется резким возрастанием газового давления в арке, например, из-за хромосферного испарения плазмы.

Рассмотрены два вспышечных события, микроволновое излучение которых характеризовалось наличием КПК. С помощью разработанного метода диагностики определены параметры плазмы вспышечных арок. Согласно наблюдениям спутника УоЬкоЬ в жестком рентгеновском диапазоне вспышки 8 мая 1998 года, источник излучения — одиночная вспы-шечная петля имела форму совокупности плазменных «языков», что указывает на возможность возбуждения баллонной моды желобковых возмущений. С помощью фурье-анализа наблюдательных данных, полученных на ИоКН (17 ГГц), были обнаружены пульсации микроволнового излучения с периодом 16 с, которые мы отождествили с баллонными колебаниями арки. По параметрам выявленных пульсаций, используя сведения о размерах плазменных «языков», определены концентрация частиц п « 3.7 х 10ш см-3, температура Г « 4 х 107 К и величина магнитного поля В ¡=з 220 Гс в области вспышечного энерговыделения.

При помощи вейвлет-анализа наблюдательных данных, полученных на МоИ,Н (17ГГц) для вспышки 28 августа 1999 года, выделены два основных тина осцилляций излучения с периодами Р\ ^ 14 с, 7 с и Р<2 ~ 2.4 с, которые мы связываем с возбуждением баллонных (Pi, первая и вторая гармоники) и радиальных (Р2) колебаний в двух вспышечных петелях — компактной и протяженной. Из анализа временного профиля излучения сделан вывод о взаимодействии корональных арок, сценарий которого следует из временной динамики КПК: сначала преобладали пульсации с периодами « 14 и 7 с, которые исчезли из спектра на время инжек-ции плазмы в протяженную петлю, а вместо них возникли пульсации с периодом ¡=з 2.4 с, через некоторое время после инжекции 14-секундные пульсации возобновились. Мы предполагаем, что начавшиеся в компактном источнике баллонные колебания с периодом ¡=з 14 с, при дальнейшем росте газового давления сменил режим баллонной неустойчивости. Это привело к инжекции горячей плазмы в протяженную петлю и возбуждению радиальных БМЗ-колебаний последней с периодом & 2.4 с. После «выброса» избыточного вещества условия, необходимые для поддержания баллонных колебаний в компактной петле, восстановились. В рамках принятого сценария проведена диагностика параметров вспышечной плазмы компактной (Т « 5.3 х 107 К, п « 4.8 х Ю10 см"3, В и 280 Гс) и протяженной (Т « 2.1 х 107 K,n« 1.2 х Ю10 см-3, В » 160 Гс) петель.

На основе данных со спутника GOES в мягком рентгеновском диапазоне (http : //www.lmsal.com/SXT/plotgoes.html) с помощью методики Томаса и др. [133] выполнена независимая диагностика параметров плазмы рассмотренных вспышек. Сравнение оценок температуры и концентрации плазмы, полученных по мягкому рентгену и по параметрам пульсаций микроволнового излучения, показало, что результаты обоих методов диагностики хорошо согласуются между собой.

Заключение диссертации по теме "Физика Солнца"

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

Обнаружена периодичность процесса возникновения солнечных вспышек в линии На за 1979-1981 годы для отдельных АО Солнца на основе привлечения различных методов анализа временных рядов, составленных по данным журнала "Solar Geophysical Data". Выявлены часовая (1, 2, 3, 10 ч) и суточная (1, 2, 5 суток) серии квази пер йодов. Предложена диффузионная модель квазипериодического выноса магнитной энергии из-под фотосферы в виде чередующихся магнитных слоев с характерными масштабами от 17000 до 30000 км, объясняющая найденные последовательности значений периодов.

В результате проведения анализа механизмов диссипации энергии радиальных и баллонных колебаний вспышечных короналыгых арок показано, что основной вклад в затухание колебаний вносят ионная вязкость и электронная теплопроводность. Исследовано влияние возбуждения баллонных и радиальных колебаний корональных арок на модуляцию нетеплового гиросинхротронного излучения солнечных вспышек. На этой основе получены соотношения, позволяющие по известным значениям периода, глубины модуляции и добротности пульсаций микроволнового излучения, определять температуру, концентрацию плазмы и магнитное поле в в области вспышечного энерговыделения.

Предложенный метод диагностики применен к анализу излучения двух солнечных вспышек (8 мая 1998 г. и 28 августа 1999 г.), которое характеризовалось наличием квазипериодических пульсаций. Для вспышки 8 мая 1998 года с помощью фурье-анализа временного профиля излучения, полученного на NoRH на частоте 17 ГГц, были обнаружены пульсации с характерным периодом 16 с и относительной глубиной модуляции ~ 30%. Из наблюдаемых особенностей рентгеновского изображения источника излучения — корональной арки с плазменными «языками», сделан вывод о связи пульсаций излучения с развитием баллонной моды желобковой неустойчивости, что позволило провести диагностику вспы-шечной плазмы.

С помощью вейвлет-анализа данных наблюдений NoRH для вспышки 28 августа 1999 года выделены два типа осцилляций микроволнового излучения (17 ГГц) с периодами Pi « 14 с, 7 с и Р2 ~ 2.4 с. Из сопоставления временного профиля микроволнового излучения с динамикой его тонкой временной структуры сделан вывод о взаимодействии компактной и протяженной корональных арок. Выявленные периодичности отождествлены с первой (^ 14 с) и второй (« 7 с) гармоникой баллонных колебаний компактной петли и радиальными колебаниями с нери-одом 2.4 с протяженной. Определены параметры плазмы в каждой арке по параметрам пульсаций излучения. Для вспышечных событий 8 мая 1998 года и 28 августа 1999 года проведена независимая диагностика температуры и меры эмиссии по наблюдениям мягкого рентгеновского излучения со спутника GOES. Полученные результаты хорошо согласуются с модельными расчетами, следующими из анализа осцилляций микроволнового излучения.

Исследованы квазипериодические вариации микроволнового излучения активных областей Солнца с периодами < 10 минут. Вей влет-анализ наблюдательных данных, полученных на РТ-22 НИИ КрАО в сентябре 2001 года на частотах 8.6 и 15.4 ГГц, показал, что в динамических спектрах мощности наибольшими амплитудами обладают колебания с периодами 3 — 5 мин и 10 —40 с, в то время как осцилляции с периодами < 10 с практически отсутствуют. Установлено, что вследствие теплопроводных потерь акустические моды с периодами Р < 1 минуты подвержены сильной диссипации в нижней короне Солнца. Низкодобротные колебания с Р — 10 — 40 с отождествлены с альвеновскими возмущениями, возбуждаемыми конвективными движениями в фотосфере и распространяющимися в корону. Показано, что с учетом механизма диссипации, обусловленного неоднородностью магнитного поля [119], альвеновские моды способны обеспечить высокую температуру короны Солнца. Приведены оценки, свидетельствующие о возможности эффективной модуляции МГД-волнами теплового микроволнового излучения АО, что находится в хорошем согласии с результатами наблюдений на ]МоН,Н, УЬА и РТ-22.

Автор выражает искреннюю признательность своим научным руководителям Александру Анатольевичу Соловьеву и Юрию Анатольевичу Наговицыну за постановку задач и внимание к работе. Особая благодарность — Юлии Геннадьевне Копыловой и Юрию Теодоровичу Цапу, в соавторстве с которыми выполнена большая часть работ по теме диссертации, за плодотворное сотрудничество и полезные замечания. Автор глубоко признателен Александру Владимировичу Степанову и Георгию Борисовичу Гельфрейху за ценные советы и интерес к работе. Автор благодарен Александру Викторовичу Мельникову за обсуждение результатов работы и конструктивную критику, а также Льву Ивановичу Цвет-кову за предоставленный наблюдательный материал с радиотелескопа РТ-22 НИИ КрАО.

Заключение

Список источников диссертации и автореферата по астрономии, кандидата физико-математических наук, Гольдварг, Татьяна Борисовна, Элиста

1. Абраменко В. ИЕрюшев И. И., Цветков Л. И. Квазипериодические пульсации радиоизлучения протонной области на Солнце в июле 1974 г. на волнах 1.9, 2.5 и 3.5 см // Изв. КрАО. 1982. Т. 65. С. 87-93.

2. Аликаева К. В. Физика солнечной плазмы. М.: Наука. 1989. 217 с.

3. Астафьева Н. М. Вейвлет-анализ: Основы теории и примеры применения // Успехи физ. наук. 1996. Т. 166. № 11. С. 1145-1170.

4. Арцимович Л. А., Сагдеев Р. 3. Физика плазмы для физиков. М.: Атомиздат. 1979. 326 с.

5. Баранов Н. ВМиронов М. А., Никитин П. С., Цветков Л. И. Модернизированный поляриметрический комплекс сантиметровых волн и его применение для наблюдений радиоизлучения Солнца // Кин. и физ. небесных тел. 1998. Т. 14. С. 89-96.

6. Брагинский С. И. Явления переноса в плазме // Вопросы теории плазмы. М.: Госатомиздат. 1963. Вып. 1. С. 183-272.

7. Бурдо О. С., Черемных О. К., Верхоглядова О. 77. Изучение баллонных мод во внутренней магнитосфере Земли// Изв. АН. Сер. физ.2000. Т. 64. С. 1896-1900.

8. Волков Т. Ф. Гидродинамическое описание сильно разреженной плазмы // Вопросы теории плазмы. М.: Госатомиздат. 1964. Вып. 4. С. 3-19.

9. Витязев В. В. Анализ неравномерных временных рядов. СПб: Изд. СПбГУ. 2001. 68 с.

10. Витязев В. В. Вейвлет-анализ временных рядов. СПб: Изд. СПбГУ.2001. 59 с.

11. Ватпсон Г. Н. Теория бесселевых функций. М.: Изд. ин. лит. 1949. 798 с.

12. Вигпинский Ю. И., Копецкий М., Куклин Г. В. Статистика пятно-образовательной деятельности Солнца. М.: Наука. 1986. 296 с.

13. Гопасюк С. И. Некоторые особенности вращения пятен // Изв. КрАО. 1981. Т. 64. С. 108-118.

14. Гельфрейх Г. БДеревянко О. Г., Короюавин А. Н., Стпасюк Н. 77. Периодические флуктуации потоков локальных источников радиоизлучения Солнца // Солнечные данные. 1969. № 9. С. 88-94.

15. Гелъфрейх Г. Б., Цап Ю. Т., Копылова Ю. Г., Гольдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Цветков Л. И. О вариациях микроволнового излучения активных областей солнечной атмосферы // Письма в Астрон. жури. 2004. Т. 30. № 7. С. 540-547.

16. Гольдварг Т. Б., Копылова Ю. Г., Степанов А. В., Цап Ю. Т. Пульсации микроволнового излучения и диагностика вспышечной плазмы // Труды международного семинара «Физика Солнца и звезд». Элиста. 2003. С. 103-108.

17. Голъдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Соловьев А. А. Периодичность энерговыделения и вспышечные процессы в активных областях Солнца // Известия ГАО. 2004. Т. 217. С. 59-68.

18. Голъдварг Т. Б., Наговицын Ю. А., Соловьев А. А. О периодичности энерговыделения в активных областях Солнца // Письма в Астрон. журн. 2005. Т. 31. № 6. С. 465-473.

19. Демченко Б. И., Мииасянц Г. С., Макаренко Н. Г., Обашев С. О. Изучение всплесков километрового радиоизлучения во вспышке 13 мая 1981 г. // Астрон. циркуляр. 1985. Т. 1360. С. 1-4.

20. Дремин И. М., Иванов О. В., Нечитайло В. А. Вейвлеты и их использовании // Успехи физ. наук. 2001. Т. 171. № 5. С. 465-501.

21. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. (Пер. с англ.) Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2001. 464 с.

22. Дьяконов В. Вейвлеты. От теории к практике. М.: СОЛОН-Р. 2002. 440 с.

23. Железняков В. В. О гирорезонансном излучении и поглощении в равновесной магнитоактивной плазме // Изв. высш. уч. зав. Радиофизика. 1964. Т. VII. С. 67-81.

24. Железняков В. В. // Электромагнитные волны в космической плазме: генерация и распространнение. М.: Наука. 1977. 432 с.

25. Зайцев В. В., Степанов А. В. О природе пульсаций солнечного радиоизлучения IV типа // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1975. Т. 37. С. 3-10.

26. Зайцев В. В., Степанов А. В. О происхождении пульсаций жесткого рентгеновского излучения солнечных вспышек // Письма в Астрой. журн. 1982. Т. 8. № 4. С. 248-252.

27. Зайцев В. В., Степанов А. В. Элементарные вспышечные всплески и диагностика эруптивной плазмы // Письма в Астрон. журн. 1989. Т. 15. № 2. С. 154-160.

28. Занданов В. Г., Тресков Т. А., Уралов А. М. Секундные пульсации микроволнового излучения активных областей // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1984. Т. 68. С. 21-31.

29. Ихсанов Р. Н., Наговицына Е. Ю. О линейной и квазиколебательной компонентах собственных движений солнечных пятен по наблюдениям 13 янваяря 1984 г. // Солнечные данные. 1990. Т. 4. С. 77-83.

30. Ким Дж.-О., Мюллер Ч. У., Клекк У. Р., Олдендерфер М. С., Блеш-филд Р. К. // Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. М.: Финансы и статистика. 1989. 343 с.

31. Кисляков А. Г., Носов В. И., Поздняков М. М., Цветков Л. И., Шевченко Г. И. Исследование вибрационных мод конструкции радиотелескопа РТ-22 КрАО и их влияния на флуктационные ошибки наведения // Изв. КрАО. 1992. Т. 86. С. 167-172 .

32. Кобрин М.М., Коршунов А. И., Арбузов С.И. О существовании связи квазипериодических пульсаций с периодом более 30 мин в радиоизлучении Солнца на волне 3 см с возникновением протонных вспышек // Астрон. журн. 1976. Т. 53. № 4. С. 789-792.

33. Копылова Ю. Г., Степанов А. В., Цап Ю. Т. Радиальные колебания корональных петель и микроволновое излучение солнечных вспышек // Письма в Астрон. журн. 2002. Т. 28. № 11. С. 870-879.

34. Копылова Ю. Г., Степанов А. В. О затухании колебаний баллонной моды в корональных арках // Известия ГАО. 2002. Т. 216. С. 555562.

35. Копылова Ю. Г., Куприянова Е. Г., Степанов А. В., Цап Ю. Т. Природа осцилляций излучения вспыхивающих звезд и диагностика корональных арок // Известия ГАО. 2004. Т. 217. С. 85-94.

36. Копылова Ю. Г., Мельников А. В. Излучательные моды колебаний корональной магнитной арки // Известия ГАО. 2004. Т. 217. С. 95106.

37. Кравчук П. Ф., Касинский В. В. Колебания параметров вспышек в активных областях в диапазоне 3-100 мин. и диагностика сильных вспышек // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1992. Т. 99. С. 80-89.

38. Михайловский А. Б. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 2. М.: Атомиздат. 1977. 360 с.

39. Мельников В. Ф., Резникова В. Э., Шибасаки К. Пульсации см-мм излучения вспышечной арки с периодом 14 секунд // Труды конференции «Активные процессы на Солнце и звездах». Санкт-Петербург. 2002. С. 225-228.

40. Морс Ф. М., Фешбах Г. Методы теоретической физики М.: ИЛ. 1958. 930 с.

41. Наговицын Ю. А., Вялъшин Г. Ф. Особенности колебательных процессов в группах солнечных пятен СД 135/1984 и СД 136/1984 // Солнечные данные. 1990. Т. 9. С. 91-96.

42. Наговицын Ю. А. О возможном влиянии солнечной активности на температурные аномалии погоды // Пространственно-временные аспекты солнечной активности (сборник научных трудов). СПб: Физ.-тех. институт им. Иоффе РАН. 1992. С. 197-203.

43. Наговицына Е. Ю. Особенности поля скорости в солнечных пятных по наблюдениям 13 января 1984 г. // Солнечные данные. 1990. Т. 5. С. 79-86.

44. Наговицына Е. Ю., Наговицын Ю. А. Пространственные изменения параметров квазичасовых колебаний фрагментов солнечных пятен и сингулярный осциллятор полутени // Письма в Астрон. журн. 2002. № 2. С. 140-149.

45. Наговицын Ю. А., Наговицына Е. Ю. Исследование свойств долго-периодических колебаний в избранных группах солнечных пятен с помощью прецизионной методики // Солнечные данные. 1989. № 6. С. 93-98.

46. Паркер Е. Н. // Космические магнитные поля. 4.1. М.: Мир. 1982. 608 с.

47. Прист Э. Р. Солнечная магнитная гидродинамика. М.: Мир. 1985. 589 с.

48. Пустилъник Л. А., Стасюк Н. П. Периодические флуктуации потока локальных источников Б-компоненты солнечного радиоизлучения // Известия САО. Астрофизические исследования. 1974. Т. 6. С. 81-91.

49. Полянин А. Д. Справочник но линейным уравнениям математической физики М.: Физматлит. 2001. 576 с.

50. Роберте Б. Магнитогидродинамические волны на Солнце // Космическая магнитная гидродинамика / Ред. Э. Прист и А. Худ. М.: Мир. 1995. С. 112-143.

51. Соловьев А. А., Киричек Е. А. Диффузионная теория солнечного магнитного цикла. Элиста-СПб: Издательство Калмыцкий ГУ. 2004. 181 с.

52. Степанов А. В., Цап Ю. Т. Высокодобротный осциллятор в области вспышечного энерговыделения // Астрон. журн. 1993. Т. 70. № 4. С. 895-905.

53. Степанов А. В., Копылова Ю. Г., Цап Ю. Т., Шибаеаки К., Мельников В. Ф., Гольдварг Т. Б. Пульсации микроволнового излучения и диагностика вспышечной плазмы // Письма в Астрон. журн. 2004. Т. 30. № 7. С. 530-539.

54. Цап Ю. Т. Механизмы ускорения электронов в солнечных вспышках // Изв. Крымской Астрофиз. Обе. 2000. Т. 96. С. 165-175.

55. Цап Ю. Т., Копылова Ю. Г. Механизм акустического затухания быстрых изгибных колебаний корональных петель // Письма в Астрон. журн. 2001. Т. 27. № 11. С. 859-866.

56. Цап Ю. Т., Копылова Ю. Г. Поверхностная неустойчивость желоб-ковых возмущений в условиях космической плазмы // Кинематика и физика небесных тел. 2004. Т. 20. № 3. С. 210-218.

57. Чуй К. Введение в вэйвлеты. М.: Мир. 2000. 412 с.

58. Adjabshirizadeh A., Mahmoudzadeh. A. Study of short period coronal waves // Proc. ISCS 2003 Symposium "Solar Variability as an Input to the Earth's Environment" / Ed.: Wilson A. ESA SP-535. Noordwijk. 2003. P. 763-766.

59. Alissandrakis C. E., Kundu M. R., Lantos P. A model for sunspot associated emission at 6 CM wavelength // Astron. & Astrophys. 1980. V. 82. P. 30-40.

60. Asai A., Shimojo M., Isobe H., et al. Periodic acceleration of electrons * in the 1998 November 10 solar flare 11 Astrophys. J. 2001. V. 562.1. P. L103-L106.

61. Aschwanden M. J. Theory of radio pulsations in coronal loops // Solar Phys. 1987. V. 111. № 1. P. 113-136.

62. Aschwanden M. J., Fletcher L., Schrijver C. J. et al. Coronal loop oscillations observed with the Transition Region and Coronal Explorer 11 Astrophys. J. 1999. V. 520. № 2. P. 880-894.

63. Aschwanden M. J. An evaluation of coronal heating models for active regions based on Yohkoh, SOHO, and TRACE observations // Astrophys. J. 2001. V. 560. № 2. P. 1035-1044.

64. Aschwanden M. J. Review of coronal oscillations — an observers view // Proceedings of NATO Advanced Research Workshops/ Eds. R. von Fay Siebenburgen, K. Petrovy, B. Roberts, M. J. Aschwanden. 2003. P. 22-43.

65. Aschwanden M. J., Nakariakov V. M., and Melnikov V. F. Magnetohydrodynamic sausage-mode oscillations in coronal loops // Astrophys. J. 2004. V. 600. P. 458-463.

66. Bai T. Periodicities of the flare occurrence rate in solar cicle 19 // Astrophys. J. 1987. V. 318. P. 85-91.m

67. Bastian T. S. Impulsive flares: a microwave perspective // Proceedings of the Nomeyama Symposium NRO / Eds. Bastian T., Gopalswamy N., Shibasaki K. 1998. № 479. P. 211-222.

68. Bastian T. S., Gary D. E. Radio observations of the M8.1 solar flare of 23 June, 1988 — Evidence for energy transport by thermal processes // Solar Phys. 1992. V. 139. № 2. P. 357-385.

69. Bellan P. M. Alfven "resonance" reconsidered: exact equations for wave propagation across a cold inhoinogeneous plasma // Phys. Plasmas. 1994. V. 1. № 11. P. 3523-3541.

70. Borzov V. V., Vyal'shin G. F., Nagovitsyn Yu. A. Variations of the field strengths in the sunspots of 1982 June and July groups and 1984 June group // Contrib. Astron. Obs. Skalnate Pleso. 1986. V. 15. P. 75-85.

71. Brynildsen N., Kjeldseth-Moe D., Maltby P., Wilhelm K. Nonlinear sunspot transition region oscillations in NOAA 8378 // Astrophys. J. 1999. V. 517. P. 159-162.

72. De Moortel I., Ireland J., Hood A. W., Walsh R. W. The detection of 3 & 5 min period oscillations in coronal loops // Astron. & Astrophys. 2002. V. 387. P. L13-L16.

73. De Moortel I., Ireland J., Walsh R. W. Observation of oscillations in coronal loops // Astron. k Astrophys. 2000. V. 355. P. L23-L26.

74. De Pontieu B., Martens P. C. H., Hudson H. S. Chromospheric damping of Alfven waves // Astrophys. J. 2001. V. 558. № 2. P. 859-871.

75. Doschek G. A. The electron density in the localized bright regions at the tops of flare loops // Proc. Kofu Symposium NRO / Eds. Enome S., Hirayama T. 1994. № 360. P. 173-175.f123

76. Dulk G. A. Radio emission from the Sun and stars // Annual review of astronomy and astrophysics. 1985. V. 23. R 169-224.

77. Dulk G. A., Marsh K. A. Simplified expressions for the gyrosynchrotron radiation from mildly relativistic, nonthermal and thermal electrons // Astrophys. J. 1982. V. 259. R 350-358.

78. Edwin P. M., Roberts B. Wave propogation in a magnetic cylinder // Solar Phys. 1983. V. 88. P. 179-191.

79. Fleishman G. D., Melnikov V.F. Gyrosynchrotron emission from anisotropic electron distributions // Astrophys. J. 2003. V. 587, P. 823835.

80. Frick P., Baliunas S. L., Galyagin D., Sokoloff D., Soon W. Wavelet analysis of stellar chromospheric activity variations // Astrophys. J. 1997. V. 483. P. 426-434.

81. Gelfreikh G. B., Grechnev V., Kosugi T., Shibasaki K. Detection of periodic oscillations in sunspot-associated radio sources // Solar Phys. 1999. V. 185 P. 177-191.

82. Gelfreikh G. B., Nagovitsyn Yu. A., Shibasaki K. Nonlinear Long period oscillations in the solar active regions as found from the radio observations at wavelength of 1.76 cm // JENAM-2000 (Abstracts), (GEOS M., 2000), P. 119.

83. Gordon B. E., Hollweg J. V. Collisional damping of surface waves in the solar corona // Astrophys. J. 1983. V. 266 P. 373-382.

84. Grosmann A., Morlet J. Decomposition of Hardy functions into square integrable wavelets of constants shape // SIAM J., Math. Anal. 1984. V. 15. P. 723-736.

85. Hanaoka Y. High-energy electrons in double-loop flares // PAS J. 1999. V. 51. P. 483-496.

86. Heyvaerts J., Priest E. R. Coronal heating by phase-mixed shear Alfven waves // Astron. & Astrophys. 1983. V. 117. P. 220-234.

87. Hildebrandt J., KriigerA., Chertok I. M., Fomichev V. V. and Gorgutsa R. V. Solar microwave bursts from electron populations with a "broken" energy spectrum // Solar Phys. 1998. V. 181. № 2. P. 337-349.

88. Hildebrandt J., Staude J. Microwave oscillations at 17 Hz due to gyroresonance absorption above sunsports // Poster Proc. of the 1st Potsdam Thinkshop on Sunspots and Starspots / Eds. K. G. Strassmeier, A. Washuettl. 2002. P. 95-98.

89. Hudson H. S. Solar flares, microflares, nanoflares and coronal heating // Solar Phys. 1991. V. 133. P. 357-369.

90. Ireland J., Walsh R. W., Harrison R. A., Priest E. R. A wavelet analysis of active region oscillations // Astron. & Astrophys. 1999. V. 347. P. 355-365.

91. Kane S. R., Kai K., Kosugi T. et al. Acceleration and confinement of energetic particles in the 1980 June 7 solar flare // Astrophys. J. 1983. V. 271. P. 376-387.

92. Kaufmann P., Trottet G., Giménez de Castro C. G. et al. Correlated fast time structures at millimeter waves and hard X-rays during a solar burst ¡¡ Solar Phys. 2000. V. 197. № 2. P. 361-374.

93. King D. B., Nakariakov V. M., Deluca E. E., Golub L., McClements K. G. Propagating EUV disturbances in the Solar corona: Two-wavelength observations // Astron. & Astrophys. 2003. V. 404. P. 1-4.

94. Kliern B., Karlicky M., Benz A. 0. Solar flare radio pulsations as a signature of dynamic magnetic reconnection // Astron. & Astrophys. 2000. V. 360. P. 715-728.

95. Lee J., Gary D. E., Qiu J. et al. Electron transport during the 1999 August 20 flare inferred from microwave and hard X-ray observations. // Astrophys. J. 2002. V. 572. P. 609-625.

96. Mathioudacis M., Seiradakis J. H., Williams D. R. et al. White-light oscillations during a flare on II Peg. // Astron. & Astrophys. 2003. V. 403. № 2. P. 1101-1104.

97. Meerson B. I., Sasorov P. V., Stepanov A. V. Pulsations of type IV solar radio emissions: the bounce resonance effects // Solar Phys. 1978. V. 58. P. 165-179.

98. Meyer F., Schmidt H. U., Weiss N. O. The stability of sunspots // Monthly Notices Roy. Astr. Soc. 1977. V. 179. P. 741-761.

99. Mitra-Kraev U., Harra L. K., Williams D. R., and Kraev E. The first observed stellar X-ray flare oscillation: Constraints on the flare loop length and the magnetic field // Astron. & Astrophys. 2005. V. 436. P. 1041-1047.

100. Nakariakov V. M., Verwichte E., Berghmans D., Robbrecht E. Slow magnetoacoustic waves in coronal loops // Astron. & Astrophys. 2000. V. 362. P. 1151-1157.

101. Nakariakov V. M., Ofman L. Determination of the coronal magnetic field by coronal loop oscillations // Astron. & Astrophys. 2001. V. 372. P. L53-L56.

102. Nakariakov V. M., Melnikov V. E., Reznikova V. E. Global sausage modes of coronal loops // Astron. & Astrophys. 2003. V. 412. P. L7-L10.

103. Nakajima H., Shibasaki K., Yokoyama T. et al. Nobeyama Radioheliograph catalog events. January 1998 — December 2000. NRO. Japan. № 3. 2002. 478 p.

104. Nindos A., Alissandrakis C. E., Gelfreikh G. B. et al. Spatially resolved microwave oscillations above a sunspot // Astron. & Astrophys. 2002. V. 386. P. 658-673.

105. Parker E. N. Magnetic buoyancy and the escape of magnetic fields from stars 11 Astrophys. J. 1984. V. 281. P. 839-845.

106. Parker E. N. Nanoflares and the solar X-ray corona // Astrophys. J. 1988. V. 330. P. 474-479.

107. Petrosian V., Donaghy T. Q., McTiernan J. M. Loop top hard X-ray emission in solar flares: Images and statistics // Astrophys. J. 2002. V. 569. P. 459-473.

108. Poedts S. MHD waves and heating of the solar corona // Proc. of the SOLMAG: Magnetic Coupling of the Solar Atmosphere Euroconference and IAU Colloquium / Ed. H. Sawaya-Lacoste. 2002. № 188. P. 273-280.

109. Porter L. J., Klimchuk A., Sturrock P. A. The possible role of MHD waves in heating the solar corona // Astrophys. J. 1994. V. 435. P. 482501.

110. Priest E. R., Heyvaerts J. F., Title A. M. A flux-tube tectonics model for solar coronal heating driven by the magnetic carpet // Astrophys. J. 2002. V. 576. P. 533-551.

111. Qin Z., Li C., Fu Q., Gao Z. Dual pulsations in solar radio bursts at short centimeter wavelengths // Solar Phys. 1996. V. 163. P. 383-396.

112. Roberts B. Waves and oscillations in the corona — (invited review) // Solar Phys. 2000. V. 193. № 1/2. P. 139-152.

113. Roberts B., Edwin P. M. Benz A. 0. On coronal oscillations // Astrophys. J. 1984. V. 279. P. 857-865.

114. Rosenberg H. Evidence for MHD pulsations in the solar corona // Astron. & Astrophys. 1970. V. 9. № 1. P. 159-162.

115. Ruderman M. S., Roberts B. The damping of coronal loop oscillations 11 Astrophys. J. 2002. V. 577. P. 475-486.

116. Sato J., Sawa M., Masuda S. et al. The Yohkoh HXT image catalogue. October 1991 August 1998. NRO. Japan. 1998. 289 p.

117. Shibasaki K. Observational evidence of balloning instabilities in a solar flare // Proc. Nobeyama symposium NRO / Eds. Bastian T., Gopalswamy N., Shibasaki K. 1998. № 479. P. 419-423.

118. Shibasaki K. Microwave detection of umbral oscillation in NOAA active region 8156: Diagnostics of temperature minimum in sunspot // Astrophys. J. 2001. V. 550. P. 1113-1118.

119. Shibasaki K. High-beta disruption in the solar atmosphere // Astrophys. J. 2001. V. 557. P. 326-331.

120. Staude J. Sunspot oscillations // Proc. of the 3rd Advances in Solar Physics Euroconference: Magnetic Fields and Oscillations, ASP Conference Series / Eds B. Schmieder, A. Hofmann, J. Staude. 1999. № 184. P. 113-130.

121. Stepanov A. V., Tsap Y. T. Electron-whistler interaction in coronal loops and radiation signatures // Solar Phys. 2002. V. 211. P. 135-154.

122. Takakura T., Inda M., Makishima K., et. al. Time variation of the hard X-ray image during the early phase of solar impulsive bursts // PAS J. 1993. V. 45. № 5. P. 737-753.

123. Temmer M., Veronig A., Rybak J., Brajsa R., Hanslrneier A. On the 24-day period observed in solar flare occurrence // Solar Phys. 2004. V. 221. P. 325-335.

124. Thomas R. J., Starr R., Crannell C. J. Expressions to determine temperatures and emission measures for solar X-ray events from GOES measurements // Solar Phys. 1985. V. 95. № 1. P. 323-329.

125. Trottet G., Kerdraon A., Benz A. O., Treumann R. Quasi-periodic short-therm modulations during a moving type IV burst // Astron. & Astrophys. 1981. V. 93. № 1/2. P. 129-135.

126. Tsiklauri D., Nakariakov V. M. Wide-spectrum slow magnetoacoustic waves in coronal loops // Astron. & Astrophys. 2001. V. 379. P. 11061112.

127. White S. M., Kundu M. R. Radio observations of gyroresonance emission from coronal magnetic fields // Solar Phys. 1997. V. 174. P. 3152.

128. Williams D. R., Phillips K. J. H, Rudawy P. et al. High-frequency oscillations in a solar active region coronal loop // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2001. V. 326. № 2. P. 428-436.t

129. Wülser J. -P., Kämpfer N. Rapid changes in Ha-fi.ares correlated with microwaves // Rapid fluctuations in solar flares. NASA Conf. Publ. / Eds. Dermis B. R., Orwig L. E., Kiplinger A. L. 1987. № 2449. P. 301309.

130. Yokoyama T., Nakajima H., Shibasaki K. et al. Microwave observations of the rapid propogation of nonthermal sources in a solar flare by Nobeyama radioheliograph // Astrophys. J. 2002. V. 576. P. L87-L90.

131. Zaitsev V. V., Stepanov A. V., Urpo S., Pohjolainen S. LRC-cir-cuit analog of current-carrying magnetic loop: diagnostics of electric parameters // Astron. & Astrophys. 1998. V. 337. P. 887-896.