Исследование топологии и эволюции магнитных структур в активных областях на Солнце тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ГОЛОВНА АСТРОНОМІЧНА ОБСЕРВАТОРІЯ

На правах рукопису УДК 523.98

ЮРЧИШИН Василь Богданович

ДОСЛІДЖЕННЯ ТОПОЛОГП ТА ЕВОЛЮІЩ МАГНІТНИХ СТРУКТУР В АКТИВНИХ ОБЛАСТЯХ НА СОНЦІ

Спеціальність 01.03.03 - геліофізика і фізика Сонячної системи

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Кримській Астрофізичній Обсерваторії Міністерства України у справах науки та технологій, Крим.

ВАЛЕНТИНА ІЗОСИМІВНА АБРАМЕНКО, Кримська Астрофізична Обсерваторія, старший науковий співробітник

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор БОРИС ВСЕВОЛОДОВИЧ СОМОВ,

Державний Астрономічний Інститут ім. Штернберга Московського Державного Університету, м. Москва

кандидат фізико-математичних наук ОЛЕКСАНДР НЕКТАРОВИЧ КРИШТАЛЬ, Головна Астрономічна Обсерваторія НАН України, старший науковий співробітник, м. Київ.

Провідна організація: Астрономічна Обсерваторія Київського Національного Університету імені Тараса Шевченка, м. Київ.

ній обсерваторії Національної Академії Наук України (252127, м. Київ, Голосив), початок засідань о ... годині.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Головної астрономічної обсерваторії НАНУ.

Науковий керівник:

кандидат фізико-математичних наук

Автореферат разісланий ”

998р.

Вчений секретар С кандидат фіз.- мат. на

.Г. ГУСЄВА

ади

з

Вступ

Нестаціонарні явища в атмосфері Сонця (спалахи, корональні транзієнти, викиди і т.п.) впливають на різноманітні процеси як на Землі так і в навколоземному просторі. Енергетика цих процесів та їх перебіг у часі, а також умови виникнення обумовлені присутністю магнітних полів. Тому вивчення процесів накопичення та вивільнення магнітної енергії в активній області — актуальна задача фізики Сонця. З фізичної точки зору ці процеси можуть здійснюватись на будь-яких просторових масштабах. На даний час краще вивчені процеси, які відбуваються на великих масштабах, порівняних з розміром сонячної плями. Для подальшого розвитку цього напрямку необхідним є пошук нових фізичних підходів та вдосконалення математичних методів для створення більш реальних моделей корональних магнітних полів.

З розвитком методики та техніки спостережень стає очевидною фрагментарність (дрібномасштабність) структур, які спостерігаються на Сонці. Стає очевидним, що тонкоструктурність та швидка змінність спостережуваних параметрів має пряме відношення до процесів запасання та виділення енергії на Сонці. Проте виявити такі зміни з допомогою сучасної техніки спостережень дуже важко. Необхідно застосовувати нові математичні методи вивчення структур, які перемежовуються, встановити наявність законів подібності, що дасть можливість створити нові підходи до розуміння спалахо-вої активності.

Актуальність работи.

І. Накопичуються дані спостережень [1,2,3], які дають змогу припустити, що навряд чи слід розглядати спалах тільки як локальний процес в магнітному полі корони. Поруч з взаємодією крупномас-штабних корональних магнітних структур, дрібномасштабні процеси перезамикання можуть відбуватися в усьому об’ємі від корони до фотосфери [4]. Оскільки місця, де відбуваються елементарні процеси перезамикання - суть тангенціальні розриви поля, то структурна організація магнітного поля і його спіральності повинна змінюватися в ході спалаху. Виявити такі структурні зміни і, тим самим, підтвердити важливість тонкої структури поля в спалахових процесах

— одна з актуальних задач сонячної фізики.

II. Після того, як перезамикання в струмових шарах було признане основним джерелом енерговиділення в сонячних спалахах, спалах розглядався як корональне явище [5,6], а збільшення яскра-

вості в хромосферних лініях — як відгук хромосфери на процеси енерговиділення в короні. Так, згідно [7] вважається, що в двох-схрічкових спалахах виділення енергії проходить при перезамикан-ні магнітних полів, попередньо відкритих вибухом волокна. Проте далеко не всі спостережувані двострічкові спалахи (ДСС) можна пояснити в рамках такої моделі. В зв’язку з цим запропоновані нами нові підходи до дослідження ДСС, які базуються на надійних методах моделювання корональних магнітних полів, є досить актуальними. На даний час моделювання проводитья лише з урахуванням фотосферного магнітного поля. Для коректного ж вирішення цієї задачі необходно враховувати і інформацію про корональні поля. Сучасні дані спостережень (УОНКОН, БОНО, радіоспосте-реження) надають таку інформацію, проте до цих пір не було розроблено математичних методів, які дозволяли б враховувати їїгіри моделюванні.

Зв’язок роботи с науковими програмами, планами, темами. Работа виконана згідно наукового плану Кримської Астрофізичної Обсерваторії. Дослідження проводились в рамках наукової теми ’’Модель” Лабораторії Фізики Сонця КрАО. Робота є частиною планових досліджень Лабораторії астрофізики Фізичного факультету Університету Калабрії (Італія) і включена в наукові плани Відділу Фізики Сонця Пекінської Астрономічної Обсерваторії (Китай).

Мета роботи полягає в з’ясуванні умов накопичення та вивільнення магнітної енергії в активній області. Основою для досягнення цієї мети служать дані спостережень вектора магнітного поля в фотосфері активної області, хромосферної та рентгенівської структури активної області, з застосуванням методів безсилового моделювання поля та фрактального аналізу.

Більш конкретно задачі формулюються наступним чином.

1. Встановити наявність в активних областях умов, необхідних для передачі енергії дрібномасштабних флуктуацій поля та швидкості в енергію крупномасштабних електричних струмів в короні.

2. Дослідити структурну організацію магнітного поля та стру-

. мової спіральності поля в фотосфері активної області.

3. Дослідипи характер зміни структурної організації магніт-

ного поля та струмової спіральносхі поля під час спалаху.

4. Створити надійний метод розрахунку лінійного безсилового поля над активною областю, який дозволяв би в якосхі додах-кової інформації використовувати дані про поле в короні, ха застосувати його до реальних активних областей.

5. Використовуючи створений метод розрахунку лінійного безсилового поля, визначити конфігурацію магнітного поля в двострічковому спаласі, який не супроводжується вибухом волокна.

6. Визначити форму післяспалахових петель в ДСС.

Наукова новизна роботи полягає в наступному.

1. Вперше побудовані та проаналізовані карти схрумової спіраль-ності поля в фотосфері. На основі даних для 40 активних областей встановлено, що в 90 % випадків розбаланс струмової спіральності по АО був досить значним.

2. Вперше встановлено наявність властивостей масштабної інваріантності (самоподібності) в струмовій спіральності поля на масштабах від 15 000 км аж до межі роздільної здатності (1000 км).

3. Вперше визначено показник спектру знакової міри струмової спіральності поля: 0.4-0.6.

4. Вперше встановлено факт зміни скейлінга струмової спіральності під час спалаху. Це є першим підтвердженням на основі даних спостережень гіпотези Паркера [8] про зменшення в ході спалаху кількості та інтенсивності тангенціальних разривів поля.

5. Вперше розроблено метод розрахунку лінійного безсилового поля над активною областю, який дозволяє в якості додаткової інформації використовувати дані про поле в короні.

6. Запропоновано альтернативний підхід до інтерпретації двосхріч-кових спалахів, а саме: ті ДСС, які не супроводжуються вибухом волокна і не можна пояснити в рамках загальноприня-тої моделі перезамикання відкритих полів, пояснюються на основі перезамикання крупномасштабних петель.

Автор виносить на захист наступні результати.

1. Результати вивчення розбалансу струмової спіральності фо-тосферного магнітного поля в 40 активних областях.

2. Вявлення властивостей масштабної інваріантності повздовж-

• нього магнітного поля і струмової спіральності поля за даними спостережень 20 активних областей.

3. Висновок про зменшення скейлінгових показників знакової міри струмової спіральності поля під час спалаху.

4. Метод розрахунку лінійного безсилового поля в обмеженому об’ємі над активною областю, який дозволяє в якості додаткової інформації використовувати апріорні дані про поле в короні.

5. Певний клас двострічкових спалахів пояснюється як результат перезамикання замкнутих магнітних структур.

Наукове та практичне значення роботи. На основі даних спостережень показано, що тонка структура магнітного поля грає суттєву роль в процесах сонячної активності. Періоди підвищеної сонячної активності супроводжуються достовірними змінами властивостей масштабної інваріантності струмової спіральності фо-тосферного магнітного поля. В ході спалаху зменшуються дрібномасштабні флуктуації поля, проходить диссипація енергії флуктуацій поперечного поля, причому чим менше масштаб флуктуацій, тим інтенсивніше їх диссипація. Це є підтвердженням на основі даних спостережень гіпотези Паркера про зменшення в ході спалаху кількості та інтенсивності тангенціальних розривів поля. Вста-новленний нами факт виконання законів подібності в спіральності поля означає, що вихрова структура поля підкоряється принципу самоподібності, тобто володіє фрактальными властивостями.

Процес накопичення вільної магнітної енергії в атмосфері активної області в вигляді енергії крупномасштабно струмових систем може реалізуватися не тільки за рахунок крупномасштабних ширових рухів (зсуву), але і за рахунок передачі енергії від крупно-масштабних флуктуацій поля та швидкості до крупномасштабного среднього поля (альфа-ефект). Вперше показано, що в активних областях необхідні умови для роботи альфа-ефекту (домінування спіральності будь-якого знаку) виконуються на всіх просторових

шкалах — від масштабів всієї активної області до масштабів, порівняних з межею роздільної здатності.

Метод розрахунку лінійного безсилового поля запропонований в роботі, дозволяє не застосовувати штучні обмеження на похідні по полю на вертикальних гранях об’єму інтегрування, а використовувати в якості додаткової інформації апріорні дані про поле в короні (напр., потенціальний характер зовнішніх петель активної області).

Результати работи показали, що в процесі еволюції магнітного поля в активній області може реалізуватися така конфігурація магнітних потоків, пререзамикання між якими пояснює виникнення складних по конфігурації ДСС, що не супроводжуються вибухом волокна. Для таких спалахів не є обов’язковим відкриття магнітного поля та корональні транзієнти, як того потребує модель Коппа і Пноймана. В рамках такої моделі природнім чином пояснюється зв’язок між ДСС та появою гігантських рентгенівских післяспалахо-вих арок — явище, котре до теперішнього часу не мало прийнятного пояснення.

Розроблений комплекс графічних програм для калібрування сигналів відеомагкітографа, виправлення ефекту проекції , обчислення електричних струмів, струмової спіральності поля, для роботи з двомірними зображеннями, для розрахунку безсилових та потенціальнйх полів та силових ліній поля в просторі з успіхом застосовується для вирішення широкого класу задач фізики Сонця.

Особистий внесок дисертанта. В роботі [3,5] ідея, постановка задачі та розробка математичного алгоритму належить науковому керівнику. Автор прймав участь в обговоренні методики, ним створено пакет програм для розрахунку лінійного безсилового поля, для графічної роботи з картами магнітного поля, силовими лініями поля. Автором проведене тестування програм розрахунку та вивчення точності запропонованого методу, приймав участь в обговоренні результатів та написанні тексту статтей. Постановка задачі в роботах [4,6] належить науковому керівнику. Автором розроблені програми розрахунку електричного струму та струмової спіральності поля, проведені всі розрахунки. Автор приймав участь в обробці даних спостережень та обговоренні результатів, підготовці текстів рукописів. В роботах [8,9] основна ідея — застосування методів фрактального аналізу до карт струмової спіральності поля — належить одному із співавторів — В. Карбоне (Італія). Автором створена методика розрахунку масштабних властивостей струмової спіраль-

ності поля в застосуванні до двомірних масивів даних. Приймав участь в постановці задачі та обговоренні отриманих результатів, написанні та підготовці текстів статтей до публікації .

В роботах [1,2,7] спостереження хромосферної структури, постановка задачі, числові розрахунки та подготовка текстів статтей повністю виконані автором.

Апробащя роботи. Матеріали дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на семінарах Лабораторії Фізики Сонця КрАО; конференції "Астрономічні бази даних” (Москва, 1994); конференції присвяченій 225-річчю АО Львівського Ун-ту (Львів, 1994); семінарі Відділу Фізики Сонця Пекінської АО (Пекін, 1995); конференції , присвяченії 50-річчю КрАО (Научний, 1995); секції ’’Солнце” Астроради РАН (Москва, 1995); конференції SCOSTEP STEP WG-1 Workshop on Measurements and analysis of the 3D solar magnetic fields (США, 1996); 1-й Євроконференції ’’Advances in the physics of the sunspot” (Тенеріфе, Іспанія, 1996); 13-й школі ’’Физика Солнца и космическая электродинамика” (ГАІШ, Москва, 1996); 4му російському симпозіумі ” Математические модели ближнего космоса” (НІШФ, Москва, 1996); 22-й Генеральній Асамблеї Європейського Геофізичного Товариства (Відень, 1997); 4-й конференції молодих вчених (Київ, 1997); семінарі фізичного факультету Університету Калабрії (Козенца, Італія, 1997); 183 симпозіумі МАС (Кіото, Японія, 1997); 2-й Євроконференції ”3D structure of solar active régions” (Превеза, Греція, 1997); конференції "European solar and heliospheric physics” (Тенеріфе, Іспанія, 1998). .

Короткий зміст роботи

Структура та об’єм дисертації . Робота складається з вступу, шести розділів та висновків. Загальний обсяг дисертації складає 172 сторінки, включаючи 40 малюнків, 5 таблиць та список цитованої літератури з 202 найменувань,нумерація посилань на цитовані роботи розташована по порядку згадування в тексті, починаючи з першого розділу.

У вступі обгрунтована актуальність проблеми, сформульовано мету та задачі роботи, основні результати, які виносяться на захист, вказана їх наукова новизна та практична цінність.

Розділ 1. Поданий огляд літератури по дослідженню магнітних полів активних областей: спостережувані, технічні та теоретичні аспекти проблеми.

Розділ 2 присвячений вивченню вихрового характера магнітного поля активних областей.

В першому підроздулі подано сучасний стан проблеми по вивченню спіральності поля.

Другий підрозділ містить короткий опис матеріалу спостережень, який використовується для аналізу. Вимірювання повного вектора магнітного поля були отримані на відеомагнітографі Пекінської АО з розділенням 1.72"х 1.86". В дисертації проаналізовані магнітограми для 40 активних областей на різних стадіях еволюції .

В третьому підрозділі описана методика розрахунку електричного струму і струмової спіральності поля. Електричний струм був обчислений на основі виразу, що зв’язує величину струму з циркуляцією вектора магнітного поля по замкнутому контуру L. Контур L охоплював область розміром 5x5 комірок. Інтегрування проводилось згідно формули Сімпсона.

В четвертому підрозділі приведені результати статистичного дослідження струмової спіральності для 40 активних областей. Знайдено, что в 90% випадків розбаланс спіральності по АО був досить значним, а це означає, що в переважній більшості активних областей виконується необхідна умова для передачі енергії дрібномасштабних флуктуацій поля та швидкості в енергію крупномасштаб-них струмових систем АО. В 82.5% випадків домінуюча струмова спіральність була негативною в північній півкулі та позитивною в південній. Представлені карти вектора магнітного поля активних областей та струмової спіральності поля.

Розділ 3. Описаний новий підхід до аналізу даних спостережень активних областей, який базується на вивченні властивостей масштабної інваріантності струмової спіральності поля.

В першому підрозділі розглянуті проблеми, пов’язані з вивільненням магнітної енергії в спалахах.

Другий підрозділ описує матеріал спостережень, який використовувався при дослідженні: вимірювання повного ветора магнітного поля 20 активних областей.

Третій підрозділ присвячений опису методики вивчення скейлінгу. Подано математичне визначення знакової міри струмової спіральності, показника її спектра (cancellation exponent) та описано алгоритм розрахунку. Приведена таблиця, де представлені результати обчислень показника спектра знакової міри для повздовжнього магнітного поля кь та для струмової спіральності поля к^.

В четвертому підрозділі представлені результати аналізу масштабної інваріантності (скейлінга) в зонах слабих полів. Вироблена методика дослідження скейлінга в протяжних великих біполярних областях. .

П’ятий підрозділ описує результати вивчення скейлінга в зонах сильних полів. Вивчення показало, ідо скейлінгові властивості спіральності (а іноді і вертикального поля) можуть бути різними в різних місцях АО: як правило, показник к\ в лідируючій частині АО менше, ніж в хвостовій. Вигляд спектрів спіральності поля дозволяє припустити, що спектр лінейно продовжується в сторону менших масштабів за межі нашого розділення (1000 км). В усякому випадку, в ітервалі масштабів 1000 - 15000 км струмова спіральність магнітного поля володіє властивостями масштабної інваріантності (са-моподібності) та має місце домінування спіральності якого-небудь знаку.

В шостому підрозділ описана методика разрахунку показника ¿;і структурної функції першого роду (гельдерівської експоненти) поперечного поля, що відображає міру його гладкості та показника а енергетичного спектру флуктуації поперечного поля. Дана таблиця результатів обчислень для двох активних областей. Зроблено висновок про те, що періоди більш сильних спалахів супроводжуються помітним зменшенням показника спектру струмової спіральності та ростом гельдерівської експоненти поперечного поля. На основі цього зроблено висновок, що спостережувана диссипація магнітної енергії йшла за рахунок подавленя дрібномасштабних вихрів поля, тобто зменшення кількості та інтенсивності тангенціальних розривів фотосферного поперечного поля.

В Розділі 4 викладено метод розрахунку лінійного безсилового поля в обмеженому об’ємі над активною областю та його застосування до реальних активних областей.

В першому підрозділі коротко описані проблеми, зв’язані з моделюванням безсилових полів, і дано обгрунтування для створення нового методу розрахунку.

Другий підрозділ дає повний опис методу, математичну постановку задачі та її розв’язок. Алгоритм дозволяє розрахувати лінійне безсилове поле в обмеженому об’ємі (в формі паралелепіпеда П) за розподілом В2 компоненти поля на всіх гранях ft та разподілом Вх и Ву на рамці, що являє собою перетин бокової поверхні Г2 з довільно вибраною площиною z = const. Точність запропонованого методу

не гірше 1%.

В третьому підрозділі метод розрахунку безсилового поля застосований для дослідження АО 7216. Описані дані спостережень магнітного поля АО 7216, хромосферної (На) та рентгенівської (БХЇІ, УОНКОН) структур. Показано, що на основі порівняння орієнтації поперечного безсилового поля з орієнтацією спостережуваного фотосферного поперечного поля і На структури неможливо (для даної АО) зробити однозначний висновок ні про знак, ні про величину параметру а. В це же час обчислення розбалансу стру-мової спіральності вказали на існування невеликої правогвинто-вої закрученості фотосферного поля. Розрахунок моделей з різними а показав, що корональне поле АО 7216 є безсиловим, але зі змінним параметом а. Чим більше аг, тим більш низькі та короткі петлі найкращим чином відповідають спостережуваним рентгенівським. З ростом висоти петель зменшуються як напруженість поля, так і густина струму в них. Густина струмів в петлях на 2-3 порядки нижча, ніж густина фотосферних вертикальних струмів.

. Розділ 5. Важливість вивчення форми корональних петель та ступеня їх відхилення від потенціальності сформульована в першій частині розділу.

В другому підрозділі описані результати відтворення форми післяс-палахових петель в двострічкових спалахах. Аналізувався матеріал спостережень двострічкового спалаху 24 червня 1993р. в лінії На. Представлені результати визначення істинної форми післяспалахо-вих петель. Встановлено, що спостерігався ріст петельної аркади з середньою швидкістю біля 3.4 км/с, а середня швидкість розходження основ петель складала біля 4 км/с. Поравняння силових ліній потенціального поля з формою На петель, показало, що форма остан-'ніх помітно відрізняється від потенціальної. В третьому підрозділі описано процес еволюції петельної аркади, яка спостерігалася нами в хромосферній лінії На на східному краї сонячного диску 24 червня 1993р. В ході свого розвитку аркада досягла висоти біля 20000 км над краєм диску, а потім розірвалась з утворенням двох окремих гілок. Одна з них розвилась в крупномасштабну петлю — петельний протуберанець — висотою біля 105 км. Явище інтерпретується як процес перезамикання між системою петель, що росла, та попередньо існуючою крупномасштабною магнітною петлею. Зроблено припущення, що перезамикання біля підніжжя петлі, невидимої в лінії На, може бути причиною формування петельних протуберан-

Ц1В.

Розділ 6 присвячений вивченню магнітної конфігурації вдвостріч-ковому спал асі. Коротко викладено основні характерні особливості двострічкових спалахів.

В другому підрозділі описана модель магнітної конфігурації в якій може виникнути двострічковий спалах. Ми виходили з того, що волокно активної області може залишатися спокійним в ході спалаху, а основний механізм енерговиділення пов’язаний з перезамиканням крупномасштабних замкнутих магнітних структур.

В третьому підрозділі коротко описано матеріал спостережень магнітного поля і На структури АО ІЮАА 7597.

В четвертому підрозділі представлені результати розрахунку лінійного безсилового поля над АО РЮАА 7597, які підтвердили припущення про існування в АО таких петельних систем, перезамикання між якими може створити систему спалахових петель та хромосферних стрічок, які ми спостерігаємо. В сценарії розвитку двостріч-кового спалаху, який пропонується, вибух волокна, його дестабілізація, не є основним моментом моделі. Спалах може статися як при наявності так і при відсутності цієї події . Вибух волокна можна розглядати як трігер, який дестабілізує магнітну конфігурацію. У випадку, коли волокно залишається спокійним, трігером спалаху можуть служити як внітрішні (МГД нестійкості), так і зовнішні (спливання і зникнення поля, повільні МГД хвилі) причини.

В Висновках сформульовані основні результати дисертації :

1. з вивчення розбалансу струмової спіральності в АО:

• В 90 % випадків розбаланс струмової спіральності по АО був досить значним: тільки в 4 випадках із 40 величина розба-. лансу близька до нуля. Це означає, що досить часто в активних областях виконується необхідна умова для роботи альфа-ефекту в атмосфері Сонця — передача енергії дрібномасштабних флуктуацій поля та швидкості в енергію крупномасштабних струмових систем АО.

В 82.5 % випадків домінуюча струмова спіральність була негативною в північній півкулі та позитивною в південній. Цей результат дозволяє припустити, що правило знаків Хейла виконується не тільки для регулярних одиноких плям с явно вираженою вихровою структурою, але і для досить широкого

класу активних областей.

2. з вивчення масштабної інваріантності струмової спіраль-ності:

• Двомірні структури струмової спіральиості поля володіють реально вираженими властивостями масштабної інваріантності на масштабах від 15000 до 1000 км.

• Скейлінговий показник знакової міри струмової спіраль-ності складає’ 0.3 — 0.7, що значно вище аналогічного показника кь для вертикального поля. За нашими оцінками

0.01 < кь < 0.07, що співпадає з оцінкою, отриманою раніше.

• Лінійна ділянка на всіх спектрах спіральиості /іс визначається надійно, і вигляд спектрів дозволяє припустити, що властивості масштабної інваріантності струмової спіральиості поля мають місце і за межами нашого просторового розділен-

• ня, тобто при г < 1000 км.

• Нявність лінійної ділянки в спектрі спіральиості означє можливість переносу енергії вздовж спектра або від великих масштабів до малих (прямий каскад), або від малих до великих (зворотний каскад). •

• На довільних масштабах (в крайньому разі в межах ліній-

• ної ділянки спектра) має місце домінування струмової спіраль-ності якого-небудь знаку, тобто забезпечена необхідна умова для альфагефекту.

• Періоди підвищеної спалахової активності супроводжуються достовірними змінами властивостей масштабної інваріантності струмової спіральиості фотосферного магнітного поля.

• Встановлений нами характер зміни скейлінгового показника кь струмової спіральиості фотосферного поля, гельдерівсь-кої експоненти фотосферного поперечного поля і показника а енергетичного спектра флуктуацій фотосферного поперечного поля свідчать про те, що під час спалаху:

■ - зменшується ступінь перемежованості фотосферного по. перечного поля, тобто збільшується його гладкість, по-

давлюються його дрібномасштабні флуктуації , що відповідає зменшенню кількості та інтенсивності тангенціальних розривів поперечного поля;

- проходить дисипація енергії флуктуацій фотосферного поперечного поля, причому чим менше масштаб флуктуацій, тим інтенсивніше їх дисипація.

3. з моделювання безсилових полів: •

• Запрпонований новий метод розрахунку лінійних безсилових полів над активною областю. Метод дає можливість використовувати при моделюванні інформацію про поле в короні, а також розширювати область інтегрування без зменшення величини параметру а.

• Корональне поле в АО 7216 — нелінійне безсиловое з позитивним (але змінним в просторі) а, яке поступово переходить в потенціальне на висотах >130//. Струми в корональних петлях були антипаралельні полю, їх густина падала з висотою (від 115 А/кт2 на висотах біля 20" до 0.6 А/кт2 на висотах біля 120"). ,

• Структурна організация струмів в АО 7216 така, що не було домінуючої по знаку струмової спіральності поля в фотосфері, а значить не виконувалась необхідна умова для наростання енергії поля за рахунок альфа-ефекту. Генерація струму в короні за рахунок крупномасштабних рухів плазми в фотосфері та під нею була малоефективною в АО 7216 4 липня 1992р. Таким чином, блокування основних механізмів накопичення енергії поля стала, ймовірно, основною причиною низької спалахової активності такої великої біполярної групи, як АО 7216.

4. з вивчення структури поля на основі На спостережень:

• Встановлено, що в двострічковому спаласі 24 червня 1993р. форма післяспалахових петель відрізняється від потенціальної , що, очевидно, пов’язано з присутністю електричних струмів, які течуть на таких висотах. Висновок про непотен-ціальність післяспалахових петель є в протиріччі з загально-принятою на сьогоднішній день моделею Коппа і Пноймана.

• Зареєстровано процес розриву петельної системи, яка швидко росла, з наступним утворенням гігантської спалахової арки. Явище, що спостерігалось, інтерпретується як свідчення процесу перезамикання двох магнітних потоків.

5. з вивчення двострічкових спалахів:

• Показано, що ті ДСС, які не супроводжуються вибухом волокна і не можуть бути описані в рамках загальнопринятої моделі Коппа і Пноймана, пояснюються перезамиканням закритих крупномасштабких магнітних петель. Слушність нашого припущення підтверджується співпаданням розташування спалахових стрічок з основою сепаратрисних куполів.

• Зроблено припущення про те, що спостережувані в м’ягкому рентгенівському діапазоні гігантські післяспалахові арки є результатом того ж магнітного перезамикання, в процесі якого утворюється ДСС та післяспалахові На петлі. Тим самим дано пояснення зв’язку між ДСС та появою гігантських рентгенівських післяспалахових арок.

Основні результати опубліковані в роботах:

1. Юрчишин В. Б. Исследование послевспышечных петель в двухленточной вспышке 24 июля 1993г. // Кинематика и физика небес--них тел. - 1994. - 10. - N 6. С. 59-66.

2. Yurchishin V.B. На observations of a giant arch formation at the limb // Solar Phys. - 1994. - 154. - N 1. -P. 199-202.

3. Abramenko V.I., Yurchishin V.B. Modeling of a linear force-free magnetic field in a bounded domain // Solar Phys. - 1996. - 168. -N 1. -P. 47-63.

4. Abramenko V.J., Wang Т., Yurchishin V.B. Analysis of electric current helicity in active regions on the basis of vector magnetograms // Solar Phys. - 1996. - 168. - N 1. -P. 75-89.

5. .Абраменко В.И., Юрчишин В.Б. Моделирование бессилового поля активной области NOAA 7216 с учетом информации о поле в короне // Кинематика и физика небесних тел. - 1997. - 13. - N 3. С. 49-60.

6. Abramenko V.I., Wang Т., Yurchishin V.B. Electric current helicity in 40 active regions in the maximum of solar cycle 22 // Solar Phys. -1997. - 174. - N 1/2. -P. 291-296.

7. Юрчишин В. Б. Структура коронального магнитного поля в двухленточной вспышке 16 октября 1993г. // Кинематика и физика небесних тел. - 1997. - 13. - N 6. С. 33-43.

8. Abramenko V.I., Yurchishin V.B., Carbone V. Sign-singularity of the current helicity in solar active regions // Solar Phys. - 1998. - 178. - N

1. -P. 35-38.

9. Abramenko V.I., Yurchishin V.B., Carbone V. Does the photospheric current take part in the flaring process? •// Astton. Astrophys. -1998. 334. - N 2. -P. L57-61.

Список цитованої літератури

Аликаееа К.В., Кондрашова Н.Н., Редюк Т.И., Рудникова Е.Г. Нижняя фотосфера активних областей Солнца перед вспышками и без вспышек // Кинематика и физика небесних тел. - 1993. - 9. - N 2.

- С. 57-70.

Lin Y.-Z., Zhang H.-Q., Zhang W.-J. A solar flare in the Fe I 5324 line on 24 june, 1993 // Solar Phys. - 1993. - 146. - N 1. - P. 135-143. Babin A.N., Baranovsky E.A., Kalman B., Koval A.N. The white-light flare of June 15 1991: observations and model calculations // Solar Phys.

- 1998. (здано до друку)

Parker E.N. Magnetic neutral sheets in evolving fields. II. Formation of the solar corona // Astrophys. J. - 1983. - 264. - N 2. - P. 642-647. Сомов Б.В. Солнечные вспышки // ВИНИТИ, ИТН Астрономия. М.: Наука, - 1987. - 34. - С. 78-126.

Сомов Б.В., Титов B.C., Вернета А.И. Магнитное пересоединение в солнечных вспышках // ВИНИТИ, ИТН Астрономия. - М.: Наука,

- 1987. - 34. - С. 136-1237.

Корр R.A., Pneuman G. W. Magnetic reconnection in the corona and the loop prominence phenomenon // Solar Phys. - 1976. - 50. - N 1. -P. 85-98. •

Parker E.N. Stimulated dissipation of magnetic discontinuities and the origin of solar flares // Solar Phys. - 1987. - 111. - N 2. - P. 297-308.

Юрчишин В.Б. Дослідження топології та еволюції магнітних структур в активних областях на Сонці.

Дисертація в формі рукопису на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.03 - Геліофізика та Фізика Сонячної системи. Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 1998.

Захищається 9 наукових рабіт, які містять результати дослідження магнітних полів та струмової спіральності 40 активних областей на Сонці. Зроблено висновок про домінування струмової спіральності певного знаку в фотосфері активної області. Встановлено,

що двомірні структури струмової спіральності володіють властивостями масштабної інваріантності. Знайдено, що періоди підвищеної спалахової активності супроводжуються достовірними змінами властивостей масштабної інваріантності струмової спіральності. Запропоновано новий метод розрахунку лінійних безсилових полів над активною областю. Досліджена структура коронального магнітного поля на основі фотосферних, хромосферних та рентгенівських даних. Встановлено, що певний клас двострічкових спалахів пояснюється перезамиканням корональних магнітних петель.

Ключові слова: Сонце, активні області, магнітні поля, спалахи, числові методи.

Юрчишин В.Б. Исследование топологии и эволюции магнитных структур в активных областях на Солнце. Диссертация в форме рукописи на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.03 - Гелиофизика и Физика Солнечной системы. Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 1998.

Защищается 9 научных работ, которые содержат результаты исследования магнитных полей и токовой спиральности 40 активных областей на Солнце. Сделан вывод о доминировании токовой спиральности определенного знака в фотосфере активной области. Установлено, что двумерные структуры токовой спиральности обладают свойствами масштабной инвариантности. Найдено, что периоды повышенной вспышечной активности сопровождаются достоверными изменениями свойств масштабной инвариантности токовой спиральности. Предложен новый метод расчета линейных бессилових полей над активной областью. Исследована структура коронального магнитного поля на основании фотосферных, хромо-сферных и рентгеновских данных. Установлено, что определенный класс двухленточных вспышек объясняется перезамыканием коро-нальных магнитных петель.

Ключевые слова: Солнце, активные области, магнитные поля, вспышки, численные методы.

Yurchishin V.B. Investigation of the topology and évolution of the active régions magnetic structures on the Sun. Dissertation for Scientific Degree of Candidate of Phys. and

Math, in Speciality 01.03.03 - Heliophysics and Physics of the Solar System as a manuscript. Main Astronomical Observatory of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1998.

The author’s results of investigation of the magnetic field and current helicity for 40 active regions on the Sun are contained in 9 scientific papers. The conclusion about predominance of current helicity of some sign in the photosphere of an active region has been made. It was established that two dimensional structures of current helicity have scaling properties. It is found that periods of high flaring activity are accompanied by the reliable changes of the scaling properties of current helicity. New numerical code for the linear force-free field modeling above an active region was proposed. Using the photospheric, chromospheric and X-ray data the coronal magnetic field structure was studied. It was established that some of two-ribbon flares can be explained in the framework of the closed magnetic loops reconnection.

Keywords: Sun, active regions, magnetic fields, solar flares, numerical modeling.

ЮРЧИШИН Василь Богданович Дослідження топологи та еволюції магнітних структур в активних областях на Сонці

Здано до набору 01.07.98. Підписано до друку 01.09.98. Формат 60x84. Папір письмовий. Друк офсетний. Умов. друк. арк. 1,5. Тираж 100 прим. Множильна Ділянка КрАО, 334413, Крим, Научний.