Некоторые вопросы исследования колебательных явлений на Солнце тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ГЛАВНАЯ АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ В ПУЛКОВЕ

На правах рукописи

ГВДДЖЯН ЛЕВ АРУТЮНОВИЧ

УДК 523.78

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ НА СОШЩ

Специальность 01.03.02 Астрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ленинград 1989

Работа выполнена в Абастуманской астрофизической обсерватории АН Грузинской ССР

Научный руководитель - доктор физико-математических наук

Ю.Д. Дугада

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Р.Н. Ихсанов

кандидат физико-математических наук В.А. Котов

Ведущая организация: Сиб.ИЗМИР

Защита состоится _Ц_ 1989 г.

в / Ч. час. ?о мин. на заседании специализированного совета (шифр К 002.92.01) в Главной астрономической обсерватории АН СССР (196140, г.Ленинград, Цулково).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Главной астрономической обсерватории АН СССР в Пулкове.

Автореферат разослан

" ¡2 " 10 1989 г.

Ученый секретарь специализированного

совета кандидат физ.-мат. наук Ю.И.Витинский

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОМ

Актуальность. Исследование динаЬшческих явлений в солнечной атмосфере является пока еще далекой от полного решения задачей. Частью этой задачи является исследование динамики хромос-ферных спикул. Существенное продвижение вперед в этом исследовании оказалось невозможным без разработки методов и приборов, позволяющих получать при наблюдении последовательности спектрограмм с высоким временным и пространственным разргшением, или иных методов, столь же информативных в отношении исследуемых образований. Работа по исследованию объектов, наблюдаемых на пределе разрешения телескопа, требует скурпулезного анализа ошибок, особенно при исследовании колебательных явлений, так как земная атмосфера, сквозь которую ведутся наблюдения, сама подвержена колебаниям на частотах совпадающих с частотами наблюдаемыми на Солнце. Результаты специального исследования этого вопроса, с • точки зрения наблюдения Солнца, необходимы при постановке наблюдательных задач, анализе данных наблюдений. В этой связи, имеющиеся данные о связи колебаний в таких структурных образованиях как спикулы со структурой и частотами глобальных колебаний на Солнце, ставят вопрос и об анализе наблодений последних, опять в свете того, что земная атмосфера, присутствующая и при наблюдении глобальных колебаний, подвержена колебаниям на частотах совпада-пцих с наблюдаемыми на Солнце.

В силу сказанного выше, очевидна, для дальнейшего процесса исследования колебательных явлений на Солнце, актуальность работы направленной на критический анализ данных по колебаниям и, в конечном итоге, направленной на создание методик свободных от артефактов и ошибок, работы основанной на исследовании и анализе причин ошибок, механизмов их проникновения в данные наблюдений.

Цель работы. Проведенная работа является продолжением работ по исследоганкп тонкой структуры солнечной атмосфера, проводившихся в Абаетумаяской астрофизической обсерватории АН Грузинской ССР. -В 1980 и 1581 годах на 53 см коронографе был получен значительный по объему наблюдательный материал с приемлемыми для исследования пространственные я временным разрешением. Наблюдательный материал состоит /з 60 высотных серий спектрограмм в линии ^ гелия, полученных на протяжении 30 минут, и 70 серий спектрограф в линии Н.,. водорода, полученных на протяжении 44 мин. Каждая .Еысоткая серия состоит из 8 спектрограмм, соответствующих 8 различным высотам ь хроыос$зрз. На основе этих наблюдательных данньк появилась еозмохкссть, и со всей актуальностью встал воп-ро.с о детальном исследовании колебательных движений хроыосферных спикул, о распространении колебаний ¡.. Без исследования во-

просов о колебаниях невозможно составить полное представление о спикуле, решить вопросы стъш-.ис с переносом энергии из фотосферы в корону. УчитиЕая актуальность задачи, ставилась цель исследовать на основе спектральных наблюдений колебательные явления в спикулах. Учитывая методические трудности наблюдений, мы' поставили цель реоить вопросы связанные с контролем условий наблюдений. Это необходимо для исключения влияния разного рода инструментальных и атмосферных эффектов создающих ложные колебания наблюдаемых параметров, которые могут ошибочно интерпретироваться как явления солнечного происхождения.

Научная новизна работы.

1) Наиболее полно определен характерный наблюдаемый спектр колебаний лучевой скорости хромосферных спикул.

2) Разработан ряд оригинальных методик и приборов позволяющих исследовать влияние земной атмосферу на наблюдение колеба-

тельных явлений на Солнце, контролировать атмосферные условия при исследовании Солнца.

3) Определен характерный спектр колебаний в земной атмосфере, представлящий интерес для астрофизических наблюдений. Показаны механизмы возникновения ло:шых периодов при наблюдении колебаний на Солнце сквозь земную атмосферу.

4) Предложена новая методика наблюдения колебаний лучевой скорости Солнца как звезды.

Научное и практическое значение работы. В результате выполнения диссертационной работы, отработана и представлена в завершенном виде методика исследования тонкой структуры солнечной атмосферы по лимбовым наблюдениям, позволяющая существенно улучшить прортранственное и временное разрешение спектральных наблюдений, значительно повысить объем получаемого наблюдательного материала. Созданы методы и приборы для контроля и учета воздействий факторов земной атмосферы на наблюдения колебаний на Солнце. Предложен метод измерения лучевой скорости Солнца как звезды.

Полученные результаты по динамике хромосферных сликул являются основой позволяющей сделать определенные выводы о физических процессах в них.

В результате исследования земной атмосферы, удалось обнаружить и исследовать явления, хотя и являющиеся предметом геофизических исследований, имеющие важнейшее значение при исследовании колебаний на Солнце, представляющих фундаментальный интерес.

На защиту выносятся:

1) Результаты исследования колебательных явлений в хромосферных спикулах.

2) Методы и приборы для исследования влияния атмосферных

эффектов на наблюдение колебательных явлений на Солнце, метод наблюдения колебаний лучевой скорости Солнца как звезды.

3) Результаты исследования колебательных явлений в земной атмосфере и их влияния на наблюдения Солнца.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседаниях Ученого совета Абастуманской астрофизической обсерватории АН ГССР, на ЗОбилейной конференции молодых ученых г. Тбилиси в 1981 г., на совещаниях рабочей группы "Радиация и строение солнечной атмосферы" (Дьеов, 1981; Звенигород, 1982; Кр.АО, 1984; Абастумани, 1588), на семинарах Лаборатории солнечной активности и Лаборатории космической электродинамики ИЗШРАН (1981-19841 на коллоквиумах Абастуманской и Бюраканской обсерваторий (1983, 1984), на совещаниях рабочей группы "Солнечные инструыенты"(Аба-стумани, 1984; Киев, 1986), на Всесоюзных школах памяти проф. Никольского (Абастумани, 1984; Кисловодск, 1986), на семинарах рабочей группы "Колебания и волны в атмосфере Солнца"(Рига,1985; Новосибирск, 1987), на Всесоюзной конференции "Атмосферная нестабильность и адаптивный телескоп" (Кр.АО, 1986), на Всесоюзной конференции "5изика Солнца" (Алма-Ата, 1987) был представлен стендовый доклад.

Объем и структура работы. Работа состоит из Введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Полный объем - 109 страниц. Работа содержит 74 страницы текста, 31 рисунок на 23 страницах, список литературы цз 101 названия на 9 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель исследования, перечисляются результаты выносимые на защиту, излагаются доводы определяющие новизну и практическую зна-

- & -

чимость работы, описывается структура диссертации.

Первая глава посвящена краткому обзору исследований колебательных явлений в тонкой структуре солнечной хромосферы. Анализируются литературные данные о влиянии земной атмосферы на наблюдение колебательных явлений на Солнце. Обсуждаются методические особенности наблюдений. Рассмотрены некоторые вопросы исследования колебаний Солнца как звезды. Сформулированы основные задачи работы. *

Во второй главе описывается методика наблюдений образований тонкой структуры хромосферы за лимбом Солнца, описывается методика обработки спектрального наблюдательного материала - методика измерения лучевых скоростей. Приводятся результаты исследования динамических характеристик спикул, приводится спектр мощности колебаний лучевой скорости, высказываются соображения о природе наблюдаемых колебаний.

Третья глава посвящена исследованию влияния на наблюдения колебаний на Солнце земной атмосферы. Она содержит описание методик и результатов по исследованию вариаций амплитуды дифференциального дрожания, влияющих на фотометрические исследования образований на Солнце. В ней анализируется влияние вариаций прозрачности на наблюдения лучевой скорости Солнца как звезды, приводятся результаты исследования вариаций рассеяния света в земной атмосфере.

Исследование дифференциального дрожания осуществлено при помощи регистратора качества солнечного изображения - наблюдательного прибора, позволяющего измерять амплитуду относительного дрожания изображений Солнца построенных двумя разными зонами объектива телескопа. Показано периодическое изменение амплитуды, описаны механизмы возникновения ложной модуляции яркости и

скорости объектов тонкой структуры. При помощи наблюдения рассеяния солнечного света в земной атмосфере, показано наличие

пространственных волновых структур. Описаны метод и прибор, »

позволяющие измерять влияние этих структур на наблюдение лучевой скорости Солнца как звезды.

Четвертая глава посвящена вопросам исследования колебаний Солнца как звезды. В ней описан метод измерения лучевой скорости, его простейшая техническая реализация. Сущность метода заюючает-ся в измерении скорости на основе прецизионной фотометрии спектральной линии,составленной из солнечной линии поглощения и эмиссионной линии того же химического элемента от лабораторного источника света. Солнце наблюдается как звезда. Сложение световых пучков осуществляется перед входной щелью спектрографа. Метод позволяет наблюдать движения со скоростями около I м/с. Обсуждаются результаты наблюдений. Привлекаются и обсуждается дополнительные данные, показывающие некоторые сложности интерпретации известных результатов исследования Солнца.

В Заключении приводятся основные результаты работы: I) На основе наблюдательных данных, полученных с аппаратурой, позволяпцей компенсировать атмосферное дрожание изображения Солнца, исследованы колебательные явления в хромосферных спкку-дах. Наиболее полно определен спектр колебаний лучевой скорости. Показано, что наблюдаемые колебания с периодами от 3 до 7 минут являются результатом влияния на условия наблюдений колебаний в земной атмосфере. Характерными для самой спикулы являются колебания с периодом около 90 секунд. Показано, что наблюдаемое периодическое перемещение спикул вдоль лимба обусловлено колебательными явлениями в земной атмосфере.

2} Разработан ряд методов, позволивших провести исследова-

ние колебаний в земной атмосфере с точки зрения их влияния на астрофизические наблюдения. Предложен метод измерения дифференциального дрожания. Проведенные с его помощью исследования позволили определить характерный спектр колебаний в земной атмосфере, в тропосфере, проявляющийся при наблюдениях Солнца, модуди-рупций наблюдаемые величины. В спектре выделяются, как наиболее устойчивые, периоды в 3, в 5 и 40 минут.

3) Исследованы вариации рассеяния солнечного света в атмосфере. Показано наличие пространственных волновых структур, создающих эффект дифференциальной экстинкции. Предложен и реализован метод, позволяющий измерить по Солнцу эффект воздействия на наблюдения глобальных колебаний Солнца дифференциальной экстинкции, проявляющийся в виде сигнала лучевой скорости. Показано, что волны в земной атмосфере создаю^ при наблюдении Солнца как звезды, изменяющийся с периодом 5 минут сигнал лучевой скорости с амплитудой около I ц/сек.

4) Предложен метод измерения лучевой скорости Солнца-как звезды, отличающийся высокой точностью. Одновременными наблюдениями лучевой скорости и дифференциальной экстинкции, показана идентичность обеих сигналов. Если амплитуда колебаний солнечного происхождения составляет несколько десятков см/сек, развитые в работе методы позволяют, путем фильтрации, существенно повысить точность и объем информации о колебаниях на Солнце. Если сигнал скорости вызван исключительно явлениями в атмосфере, следует искать источник, возбуждающий стабильные ее колебания. Либо это крупномасштабное геофизическое явление, приводятся примеры таких явлений, либо источником является Солнце, но возбуждение происходит по каналам которые еще не исследованы.

Основное содержание работы опубликовано в статьях:

1. Геонджян Л.А., Хуцишвили Э.В. Устройство для автоматического удержания изображения солнечной хромосферы на щели спектрографа.-Приборы и техника эксперимента, 1982,№ 5, с.218-219.

2. Хуцишвили Э.В., Геонджян Л.А. Устройство для измерения положений спектральных линий.-Билл.Абаст.астрофиз.обсэрв:, 1983, т. 56, с.123-130.

3. Геонджян Л.А. Формирователь сигнала развертки осциллографа для компаратора с фотоэлектрической наводкой.-Оптико-механическая прмышленность, 1984, № 5, с.58.

4. Геонджян Л.А., Хуцишвили Э.В., Опыт автоматизации наблюдений спектров хромосферных сликул.-Бюлл.Абаст.астрофиз.обсерв., 1983, т.56, с.131-136.

5. Геонджян Л.А. Регистратор качества солнечного изображения.-Солнечные данные, 1983, К 6, с.97-100.

6. Геонджян Л.А. Колебательные процессы в хромосферных спикулах. Сообщения АН ГССР, 1985, т.120, с.513-515.

7. Геонджян Л.А. Влияние вариаций рассеяния света в земной атмосфере на наблюдения колебаний Солнца как звезды.-Сообщения АН ГССР, 1986, т.121, с.69-72.

8. Геоаджян Л.А. Влияние земной атмосферы на наблюдения колебательных явлений на Солнце.-Бюлл.Абаст.астрофиз.обсерв., 1985, т.60, с.85-94.

9. Геонджян Л.А., Джимшелеишвили Г.Н. Опыт наблвдеьия глобальных колебаний Солнца в Абастумани.- Колебания и волны на Солнце, тезисы докладов, Новосибирск, 1987, с.II.

В публикациях в соавторстве, автору диссертации принадлежат основные методические идеи, им изготовлены и исследованы наблюдательные приборы и измерительные устройства, он приникал участие в получении наблюдательного материала.

СЗЗ ОАЗ0(7600 63 бЗОбгПдбС)

г-63¿о дпаепбмо <чьззптп впзозбзапь ззсззпь

¿ПбОЗЯФО ЬМООкО

Бесплатно

Печатных л. 1,0 Уч.- изд. л. 1,0

Заказ П82 УЗ. 0^209 Тираж 130

Типография АН Грузинской ССР, Тбилиси 380060, ул. Кутузова 19