Пространственная анизотропия, глобальные характеристики и энергетика вспышек в II - летних циклах солнца тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ
|
Касинский, Валентин Викторович
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Иркутск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1992
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.03.02
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
'57°-*' О П ^
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СОЛНЕЧНО - ЗИдНОЙ ФИЗИКИ
Нэ правах рукописи УДК 523.98 523.982 523.9-1 /-8
КАСИНСКИЙ Валентин Викторович
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ АНИЗОТРОПИЯ, ГЛОБАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЭНЕРГЕТИКА ВСПЫШЕК В II - ЛЕШИХ ЦИКЛАХ СОЛНЦА
Специальность 01.03.02 - гелиофизика и физика
солнечной оиотемы
Автореферат
диссертации на соискание ученой огепвни доктора фиэино- математических наук
Работа выполнена в Институте физики 00 РАЕ
Солнечно -- ¡Земной
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук
Р. И Ихсанов
доктор физико-математических наук Р. Э. Гусоейнов
доктор фиоико-математических наук В.Г. Банин
Ведунья организация: Крымская астрофизическая обсерватория АН СССР
Защита диссертации состоится "__"__1 ',>.< г.
в _ часов на васедании Специализированного совета
Д. 003.24.01 при Институте Солнечно - Земной физики,
00 Р А Н по адресу: 664 083 Иркутск , а / я 4026
С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Сиб СЗФ СО РАН.
Автореферат разослан " _"__199 г.
Ученый секретарь Специаливированного Совета, кандидат фияико- математических .,вук
V
ч
I/ X А. И. ГАЛКИН
РОССИЙСКАЯ
¡УДА Fv-'.'U
BViBiiilU f ьЛА ОБЗЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Предметом чиесе-ртации является иссд-едование пространственной аниэоткзпин и энергетических характеристик вспшюк в активных комплексах и в глобальном аспекте 11-летнего цикла на основа привлечения координат положений вспышек и данных потоков в рентгеновском диапазоне, а гак is разработка на основе полученных результатов методик и рекомендаций для прогнозирования активных явлений.
Актуальность лрсблома.
Лвучение природы солнечной активности, несмотря на 250 лет наблюдений Солнца остается первостепенной и ванной зада--чей, далекой от своего окончательноо решения. Солнечная активность оказывает влияние на многие геофизические процессы. Среди различных проявления солнечной актипкости наиболее энергетически мощными являются солнечные вспышки,которые непосредственно воздействует на явления ь магнитосфере, ионосфере, верхней атмосфере и-биосфере Земли. Интерес к вспыяваш объясняется взрывным характером энерговуделеиия , .широким диапазоном электромагнитного спектра; от гамма- и. рентгеновского излучения до радиоволн, генерацией быстрых частиц и ударных волн в мелел ленетном пространстве. В связи с выходом человека в огалозвшое пространство космические аффекты вегы-шек вызвали более пристальное внимание ученых.
Несмотря на относительную изученность внешних проявлений вспышек, ; природа их остается во многом невыясненной в особенности ц отношении первичных источников энергии, вопроса о •соотношении-знерповыделвнвя на короналыгом и хромосфернои уровне,- трпггервого --механизма (локальный ii глобальный ас-
Сгя?л Дим?ртгв28
пекта}, предсказания продуктизности вслш?;; ка основе информации о йомплзксах: активности. Это стимулирует появлений новых подходов к проблеме, л частности изучение магнигосферно-Еспы-вечкых аналогий (суббурп - всяьлки) к звездно-вспьшэччой активности солнечного типа (ЦУ -СеИ:).
■ Аналга общих лространстзенко-времэнних закономерностей всльейк (физический к астро-фшичэский аспекты) имеет важное значение л ля лонихадия проблема происхождения солнечных вспы-вэк.для разработки функцконалызо-адеквзтнс.й физической модели зспьякк,которая учитывала би не только локальный (магнитные конфигурации), ко и глобальный аспект вспышек (физические связи шжду активным:* областями).
Необходимость достижения поникания физических процессов зс зспшз!ах требует кооперации исследований в ралках таких проектов, как "Год солнечного максимума" /1,2,3/. Эпизодичность и разрозненность полученных данных (в основном мощные события) препятствуют их обобщали» на все вспышки. Ограничивает продуктивность кооперативных программ также видимое многообразие и индивидуальность вспышек. Поэтому необходимо сочетание крупных специализированных программ с широкими статистическими исследованиям свойств к главных параметров вспышек.
Дала работы состоит в систематическом исследовании пространственной и временной неоднородности проявлений вспы-печной активности в системе координат групп пятен на основе привлечения материала мировой сети обсерваторий по координатам положений'вспышек в группах пятен. Главной целью работы было выявить и исследовать'пространственную анизотропию вспы-шечкого процесса в"физической системе координат (пятна) при статистическом усреднения положений вспыиек скачала'в системе
координат отдельной агдидаоЯ области, в затем в масстабе 11-летнего цикла (по всем группам).В сост'зтсгэи с целью работы были поставлены сдедушие задачи:
1) выявление новых снойстз простран гвенноЛ асиммэтрки распределения вслыдазк и выЗрссов в биполярных группах пятен, их анализ и интерпретация,
2) обобщение пространственной аскьак гоил поязлеккя еспц-шек в отдельных группах на есп пятнообраговательнуд деятельность - обнаруадание эффекта широтной анизотропии вспькйк в системе коордиязг центра групп пятен. Построение на протирки и 4- х последовательных солнечных циклов, NN 17-20 С1934 -1976 гг.) вееторных диаграмм еспьжк; интерпретация гиротной анизотропии зспыжек на диаграмме г-рота-л ре мл з рахгах глобального 7риггерного механизма, требующего для своего объяснения внешнего источника вовмуиенмя.
3) анализ восточно-аападкой анизотропии вспыиек в сксте-ш центра групп пятен и обнаружение нового явления - "додгот-ного сдвига" вспышек от центра групп - пространственной аберрации вспышек. Зынод скорости триггерного аовмукрния вспыкек на основе эффзктз аберрации триггерных возмущений, идущих от центра диаграммы гаирота-время.
4) исследование симпатичоских вспышек. VI симпатических активных о&лает^й, связанных с явлэьчгем рссоцгативности ситных вспышек, рспышечиой активности л простейиих "сьтедлит-чкч" комплексу, сравнительная оцонла вспыютчаой продж.-из-ностм и энергетики в сложные и изолгповш;н1л групиах пл.геи. Разработка методика» количественной оьзнки всьжечаой ьрсдул-тивностн в .слиицяг парных •лсчшлекса?: активности на оекола матричного форм^излв,.
„■ , , 5> исследовршле динамикч энергетических параметров вспы-
агек, построение энергетического спектра рентгеновских вспышек на протяжения 11- дпнего цикла, обоснование степенного типа спектра, выявление возможных изменений показателя энергетического спектра зспьшек и характера его модуляции механизмом солкечной цикличности, сопоставление полученных дачяых с ва-кокомсркастяко:, изезстнкд; для вспыхиващих звезд (Ш-ОеглО-
Диссертация основана на 55 опубликованных работах в том числе 15 в соавторстве. В них исследованы проблемы пространственной анизотропии и временной неоднородности всшдпек в активных областях, влияния групп -сателлитов на вспмлечнуа продуктивном ь , паркого комплекса, энергетического спектра Еспьиек на лрогмюк целого цикла; построены векторные диаграмм пространственной анизотропии вспышек на протя»ении 40 -зет активности Солнца (1935-1978 гг).
Еаучиз,я кавмзкг.
Приведенные в диссертации результаты развивают известные к зскрыьаюг новые, неизвестны« ранее пространственные и временные свойства вспышечного процесса как в локальном аспекте ("парные" сазеляиткые комплексы) , так и в глобальном (триггер-иый механизм вспызах); исследован энергетический спектр вспышек в раьагах 11-летнего цикла. Получены следуйте новые результаты. ■
1. йсследована статистическая модель ритмики вспышек, в частности соблюдаешсть закона Пуассона для мощных вспышек; показано, что в ряду сильных вспышек присутствуют кратные события, образующие "временные ассоциации" ив 2-4 вспышек, принадлежащих разным активным областям,
2. Проанализировано развитие вспышечной активности в комплексах, состоящих из главной группы и "сателлита". Выявлен ¿акт повышенной аспыаечиой продуктивности в тэккх "вааимо-
действующих" комплексах пятен. Ззакмоде*;твие проявляется в увеличении вепьюевдой продуктивности по гбвспышам п ~ 2 раза, а по сильным вспьгпкам в 2-3 раза по сравнению с изолированным!! группами пятен.
3. Разработан шгод векторных диаграмм вспышек, который выявляет пространственную анизотропию псе ледних на диаграмме гелиоширота-зремп. Показан "центростреш тельный" ( п направлении центра диаграмм) характер этой анизотропии. Предлопзна и обоснована гипотеза глобальных тригтернмх пояму^нкй нппы-шек.на основе взаимодействия центральных и внешних частей диаграмм "бабочек" через некоторые триггерные возмущения волновой природы.
4. Рээрэбэтака методика опрсх-лсиия восточно-западной анизотропия (сдвига) вслыиеге в группах пятен с учетом дифференциального ¿ращения Солнца и ползая аффект пространственной аберрации вопьюек в группах яо долготе. Получена оценка скорости триггерньпе возмущений 1-3 км/с, которая интерпретирована, как групповая скорость пакетов гравитационных иод з •хромосфере.
5/ Показано,что энергетические параметры вспышек,средняя, минимадья.ш и максимальные энергии, швдюсть, длительность !горрелируют с фазой 11- летного цикла Показатель интегрального энергетического спектра возрастает з шкепиумэ ци"т ф ^ 0,9) и спадает к минимуму ф « 0,6). Сопрставикист.ъ получению значенийр с показателями энергетическая спектров на вспыхивающих звездах типа II/ - Кита позволяет использовать полученные корреляции для выявления циклической активности на звёздах. • . • .
Научная я практическая цашюст» работы определяется тем, что ее результаты носят .как фундаментавьчый (в основном),так
и прикладной характер. Они могут быть использованы для разработки в дальнейшей фииико-статистической теории ввевдно-солнечных вспышек,так и могут быть применимы в практике прогнозирования вспышчной активности в тесных, взаимодействующих комплексах, состонвдх из главной группы и ее "сателлита".
Ряд фрдашнтельных результатов, tsiotx как пространственная анизотропия всшиек в 11-детних циклах,эффект пспы-шзчной "аберрации" расширяет каши представления об источнике анергии вспышек и свидетельствует в польгу триггерного лроие-ховдениия, по крайней мере, слабых вспышак. Триггерные возмущения шгут кшть форму волновых пакетов внутренних гравитационных волн в хромосфере. Новые фзкты - пространственная анизотропия вспышек по юироте и по долготе существенно сужают рамки реалистических моделей вспышек.
Некоторые из сформулированных в диссертации положений оказались приоритетными, так как позже использовались в работах других авторов : результаты по вспышечяым группировкам (МБ. Огирь, KP АО), высокая вспшечнал продуктивность в са-теллитных комплекса (Ефименко ЕН..КГУ); пространственная анизотропия вспышек (Погодин И. Б., ЛГУ). Ряд рооультатов диссертации использован в монографиях и обзорах: 1. Алтынцев А. Т. ,Банин Е Г. .Куклш Г, В. »Tomosob Е U. "Солнечные вспышки", М.,"Наука", 1982, 248 0.; 2. Гераберг P.E. "Солнечная активность в ыире авеэд", IL , "Знание", 64 С. ,1990.
Многие результаты работы вошли в отчеты по госбюджетным работам,выполненным в лаборатории сопнечнсй активности СибИЗ-ШР СО АН ,1673-1990 гг.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов определяются анализом точности полученных результатов (векторные диаграммы вспышек),привлечением больших масси-
вов данных на протяжении 11-летнего и более периода (1935/76 гг.), повторяемостью результатов, получеш.ых по соседним циклам активности, привлечением данных мировлй сети обсерваторий и спутниковых данных (рентген), что исклю ает возможность селекции материала или втаянил условий на.1ходений.
IIa аацкту викосигся положения:
1. Разработка метода векторных диаграмм -"бабочек" вспышек, который позволяет изучать взаимосвязано пространственные и временные закономерности вспышек и пятен. Получение впервые векторных диаграмм вспышек^ имеющих большое фундаментальное значение, Eöiopu» составляют новый инструмент исследования, вскрывающий новые, пространственные свойства вспышек - анизотропию вспыгсек по отношению к группам пятен по широтге.
- Доказательство центростремительного характера этой анизотропии. Обоснование гипотезы глобальных триггерных возмущений вспышек, на основе взаимодействия центральных и внешних частей диаграмм - "бабочек" через негюторый сигнал.
- Построение векторных диаграмм вспышек для 4-х последовательных циклов NN17,18,19,20.(1934 - 76 гг.), которые показывают, что пространство "королевской воны" Солнца анизотропно по отношению к вспытечному процессу; последнее означает, что в системе координат пятен наряду с внутренними магнитными и электрическими силами на вспышки действуют внешние факто^ч.
2. Разработка метода определения восточно-западной анизотропии (сдвига) положений вспышек в группах пятен о учетом дифференциального вращения Солнца ( долготные векторные диаграммы вспышек). Показан эффект пространственной "аберрации"
о
вспышек по долготе. Определен угол вспышечной аберрации - 8 .
- Выявленный эффект долготной аберрации вспышек (сдвиг в направлении "восток-запад"). является примером успешного
- 10 -
приложения разработанного метода векгоршч диаграмм вспышек и может использоваться для определения скорости глобального триггерного возмущения вспышек и идентификации источника возмущения.
- Предлолюна и обоснована гипотеза глобальных тркггерных воэмущений вспышек, на основе взаимодействия центральных и внешних частей диаграмм - бабочек через некоторые распространяющиеся возмущения. Оценка скорости триггерного возмущения вспышек,!- 3 км/с,ниже скорости звука в фотосфере и хромосфере, которая ■ интерлрепфована, как групповая скорость пакетов гравитационно-звуковых мод колебаний в хромосфере.
3. Положение, что энергетические параметры рентгеновских вопышек: средняя, минимальная и максимальные энергии,мощность, длительность меняются асинхронно с фазой 11-летнего цикла Доказательство степенного типа интегрального и дифференциального энергетических спектров ьопышек ва одан цикл Солнца:
- Показатель степенного энергетического спактра вспышек меняется; возрастает в максимуме цикла » 0,9) и спадает к минимуму (0,6) , что соответствует перераспределению по анергии от сильных к слабым вспышкам при переходе от минимума к максимуму цикла Показатель^ коррелирует о числами Вольфа.
- Дифференциальный энергетический спектр вспышек пульсирует в соответствии с фазой II- летнего цикла: становится более широким по энергии, но низким по амплитуде в эпоху максимума и более высоким и узким по вяергки в эпоху минимума цикла.
- Циклоподобше изменения показателя степени интегрального энергетического спектра, как способ выявления звездных циклов.
4.Результаты анализа всиышечной активности в тесных комплексах, состоящих иа главной группы и "сателлита". Выявлен факт повышенной вспышечной продуктивности в парных взаимодействую-
них комплексах групп пятен. Взаимодействие проявляется в увеличении вспыше^ной продуктивности в сателчитиых группах в 2-3 раза, по сравнению с изолированными групп ши пятен.
- Разработка матричного метода оценки ./¿пышечной продуктивности в слотах парких комплексах антигности.
- Формулировка признака для предскэ* алия сильных вспышек по появлению быстрораэвивающнхся пятен - сателлитов вблизи магнитно сложкой группы пятен, кок фотосферных предвестников»
Апробация и ¡гу^жатация. Основные результаты работы прошли публичную апробации в Еиде статей, опубликование в научной литературе (05), в том числе за рубежом (10), докладов на ряде совещаний,симпозиумов и рабочих групп, всесоюзного и международного уровня ,в том числе в В1 -,е докладов на Консультациях по физике Сол,ша и совещаниях КАПГ соц. стран (ГДР, ЧССР, Иркутск-1976, Ашхабад -1979), школе -семинаре "Пространственно- временная ритмика гвлиогзофиаических процессов" (Львоэ (Слакск)-1979 г), Всесоюзной «коле - семинаре по фмзи-ке Солнца Памяти проф. Г. Ы. Никольского (Кисловодск ,окт. 1985 г), на симпозиуме КАПГ (Ленинград,1987); Всесоюзной конференции по физию Солнца (Алма-Ата, ишь 1937 г.),Совещании Группы сбора данных и прогноза солнечной активности секции "Солнце" Астрономического Совета АН СССР (Пулково, ноябрь,1908 г), на Всесоюзной рабочей группе ( Киев 1989 г), на ежегодных з-минарах Рабочей группы по специальным теоретическим и э;«пе-риментальным исследованиям солнечной плазмы "Физика солнечной плазмы" (Ленинград -1985, Львов -1989), на 9-мСеминаре Рабочей группы "Физика Солнца и космическая электродинамита", Львов,1990 г., а также докладывались на Международных совесдни-ях: на Международном симпозиуме по анализу данных проекта "Год Солнечного Максимума" (Симферополь, Научный - 1981 г;
Иркутск -1985 ), ьа коллоквиуме MAC (Калифорния, Colloqium No. 10 "Solar ar.3 Stellar flares", Stanford University, California, USA, ',f)-l9 August,3988), Y-ом Международном симпозиуме КАПГ no солнечно-земной физике (Самарканд, окт. 1989), Всесоюзной конференции по физике Солнца ( Ашхабад,октябрь 1900 г), и обсуждались на научных семинарах ГАО АН СССР, ИЗШ--РАН , ГАКШ (ЭТУ); КрЛО, КГУ (Украина); Кафедда астрофиаики БГУ (Азербайджан).
Исходные материалы и лмчкьй вклад a&ropn. Основным источником данных являются ряды наблюдений,в получении которых автор принимал непосредственное участие на Саянской обсерватории СйбЯЗХШ? (программы и периоды проекта ГСлО; данные мировой сети станций: каталоги координат и других параметров вспышек. Использовались тarose полученные по обмену оригинальные материалы со спутников SMM.GE0S, (в рш/ках проекта) при участии автора (секретарь РГ ГСМ, 1979-82 гг.).
В диссертации обобщены в основном рззудьтаты ав-
тора из 55 работ. Из них 15 - в соавторстве. В научно-популярных статьях (со Степановым Е Б., Кратом В. А и Томэаовым Е 11) автор участвовал в обсуждении плана статей, в написании и редакционной подготовке. Часть результатов (Глава 5), получены в соавторстве с Сотниковой Р. Т. (Иркутский Государственный Университет) в процессе руководства автором научной работой студентов (1980/68 гг.). В соавторстве с Головко А. А. , Завдановым в Г., Поляковым R И и др. Касинскому R Е , как правило, принадлежит постановка вадачи и равное участие при обсуждении, обработке и интерпретации результатов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем основного текста 248 страниц, 51 рисунок, 30 таблиц. Библиография 257 наименова-
ний, 25 страниц; обдай объем - 273 странах I.
СОДЕКЕАНЯТЗ РАЮТЫ Во введении обоснована актуальность проблемы изучения пространственной анизотропии и энергий солнечных вспышек. Указывается на пробелы, имеющиеся в пространственно - временном анализе вспьгаэк и, в частности*, недостаточность разработки проблемы огределокия точных положений аспышек относительно групп пятен как системах координат, участвующих в дифференциальном вращении и отсутствие инструмента анализа нннимного положений вслымек и пятен на диаграмме широта-время. Отмечается актуальность и дискуссионность общего состояния проблемы энергетики вспниэк в звездно •• солнечном аспекте, в частности проблема энергий мошных вспышек. Обосновываются методы решения задач и кратко сообщаются результаты исследований, полученные в диссертации.
Сфорыулмроваиа цолл работы, состоящая в изучении пространственно - временных свойств вспышек на основе физико-статистического анализа положений и моментов вспышек в масштабе отдельной активной области, простейшего комплекса,состоящего иа пары групп пятен и глобально по всему Солнцу (11-летной цикл) к получения на этой основе новых данных о триггерной природе вспьшэчного процесса, что сужает рямки возможных реалистических »юдолей вспышек.
В Главе 1 аналиа начинается с рассмотрения закономерностей и соотношений, связывающих простейшие физические параметра вспышек,которые в дальнейшем используется в диссертации: площадь, балл, длительность, энергия.
Проанализировано понятие балла вспышки как меры ее энергии. Ряд соотношений выведен впервые. По ¡«звано,что с точностью до множителя порядка единицы баял вспинки есть десятичный ло-
тарифы относительного числа вспышек со знаком пикус. Это соот-номение играет ватаую роль в статистике вспышек, так как в логарифмическом масштабе распределение вспышек пс баллам описывает их распределотге по шкале анергий, что может представлять интерес при грубом прогнозировании энергетического выхода вспышек. Получено, что дискретное распределение числа вспышек данного балла N(E) по анергиям Е также носит степенной характер. Это важное соотношение играет особую роль в энергетике вспышек Солнца.
На выборах, относящихся к различным эпохам циклов noiía-еанс, что распределение по балдам удовлетворительно описывается ралеевоким распределением. Напомним,что распределение Рэлея характерно для распределения амплитуд звука,создаваемого многими статастичзаск независишми источниками и справедливо для описания высот морского волнения. Математически его получают сложением амплитуд волн в узкой полосе частот со случайно распределенными фазами. Это позволяет высказать на основании "звуковой" аналогии предположение, что балла вспышек описывают амплитуды некоторого волнового процесса возникающего от многих независимых источников колебаний в хромосфере в узкой полосе частот (Б-минутные колебания). Отсюда следует,что для адекватного описания всего аисакйля вспышек необходимо, помимо исследования активных областей (как мест внергоинделения) включить и среду, через которую активные области могут обмениваться друг с другом некоторым триггерным (волновым) сигналом.
Далее обсуждаются проблемы симпатических и вспышек -предвестников, которые играют большую роль в выяснении механизма связи мэеду вспышками во времени и по мэсту (гомологические и симпатические вспышки). Картина последовательных
взаимных возбужденна вопытэк фиксируют пространственно - временные связи меэду удалёнными группами. Слной из причин таких последовательных активизаций вспышек и <Juoккулов иож:т быть распространение триггзрных возмущений между ними. Явления симпатических и связанных вспышек, серлйкьй характер вслшвч-ных событий предполагают, что вероятности после дуидай яепышки часто зависит от предыдущей. .
Заново проанализирована применимость к временному ряду (период 1,6 года, 550 событий) мощных (>=1+) вспышек закона Пуассона Выявлены сильные отклонения распределения,вспшек от закона Пуассона. ОбшиЙ вывод из сравнения реального и пу-ассоноьского распределений сильных вспшек состоит в том, что не только дЕе вспывки могут быть пргвдшо связаны, но отлична от нуля также вэроптность и кратных вспышек. На временной оси момент возникновения одной вспышки не независим от.моментов времени предшествухжда зепышек. Этот зывод с учетом того, что сильные вспышки часто относятся к различным активным областям (АО) означает, что сукествуот причинно связанные активные области. Показано, что неслучайно связанными могут быть три ааи четыре вспышлад, составляющие "ассоциацию" сильных вспышек. Реальный интервал ассоциации Т во времени составляет -1-4 суток. D случае существования фиэичесюи спяаей между АО и среднего расстояния ыеяду ними 100 ООО ш скорость триггерного во&иучцений составляет v L / Т - 0,5-d им/ с. Наличие временных "ассоциаций " вспышек означает повышенную вероятность рождения повторных сильных вспышек в физически связанных соседних группах пятен. ...
Это показывает, что гипотеза высвобождения магнитной энергии должна учитывать,что в реальной посладозательноея! вспышек выступают не единичные события, а скопления, вспышек. ,
Это требует модификации существующих моделей вспышек с учетом триггерных физических связей между удаленными активными областями.
В первой части Гхлвы 2 на примерах исследован характер вспышечной активности (крупные вспышки) в простейших комплексах типа "большая группа-сателлит". Подтверждено, что медленное накопление энергии сопровождается общим усилением магнитного потока, ростом градиентов вдоль "нулевой линии" поля, разворотом ее на 90^ относительно меридионального ("неактивного") направления. После вспышки наблюдаются изменения в полутени главных пятен типа "разрыва",аномальный аффект Вильсона, что свидетельствует о резких изменениях конфигураций (типа наклона) трубок пятен на уровне фотосферы при сильных вспышках.
Факт, впервые отмеченный в двойных комплексах состоит в том, что на фоне интенсивного выноса магнитного потка сателлита (йРд /йХ, > О) наблюдалось уменьшение магнитного потока главной компоненты (а£ /<И < 0). Однако после вспышки пло-
хг
кадь 3 главной компоненты достигает своего прежнего вначения (восстанавливается). Фаза быстрого выноса нового магнитного потока проявляется а виде рождения новой группы - сателлита. Высвобождение внергии (вспышка) происходит на фэне резких изменений площади (форш полутени) одного из пятен, уменьшения плодади одного иа главных пятен и т. д..
Приведены аргументы в пользу того факта, что резкий рост площади сателлита в окрестности большой АО связан с выходом некоторого возмущения из-под фотосферы, иыекиц?го в общем случае характер гидродинамического возмущения (солитона, цунами). Предложен сценарий триггерного возмущения для мощных вспышек: быстрое развитие сателлита - генерация мгд-воэмуше-ния (уединенной водны) - воздействие волны на метастабильную
- 17 -
конфигурации магнитного поля - процесс вспышки.
Впервые обращено энишнио на тот фай-., что наряду с градиентом магнитного поля (нгай Н )-диффере щиалытя за личина, в выражение для магнитной анергии на равных входит интегральная характеристика - магнитный поток в о6да\ ти волоконной депре-сии. Ля основе рассмотрения простейшей конфигурации ирки о волокном в районе нейтральной линии 1;одолького магнитного поля показано,, что энергия Е, аккумулированная в обласги волоконной "депрессии" пропорциональна £га:1 Н, магнитному потоку ? силовых линий, поддерживающих волокло, и квадрату отклонения силовых линий от равновесного дипольного состояния (стрелы прогиба силовых линий)- е;
2
Е С эрг) - Г х (егаг* Н) х е. На основе пред исканной формулы проведены сравнительные оценки запаса магнитной энергии в группах с ваданннш V и кгаЗ 11.
Во второй части Главы 2 исследована пространственная и временная корреляция появления сателлитов и вспышек. В целом в 70 X случаев сателлиты предшествуют протонным вспьшсам на б -12 ч. Зто позволяет сформулировать вывод,что по отношению к протонным вспыыкам сателлиты являются фотосфэрннми предшественниками. Они предваряют начало вспышки и поэтому могут служить признаками для прогноза ситных вспышек с ааблаговре-менностьи в несколько часов.
Исследована проблема взаимодействия групп в парных комплексах, состоящих на главной группы и менее развитого компонента - сателлита,проявляющаяся в усилении вспыеочной вкгиз-ности и появлении вспышек, общих для двух групп пятен. Для вызода количественных закономерностей построены матрицы продуктивности - числа вспышек на одну группу для каждого класса главной группы и сателлита:
- 38 -А (М.Б) - Е п / N , где £п - полное чис.-о вопышек, Н -числс ш.р групп мощностью и и 5 (сателлит); М,3 - 1.Я ...10. Пример матрицы дан ниже.
Показано,что взьимодействие мезду компонентами комплекса-можно описать матричным формализмом: линейной комбинацией суммарной и разностной матриц продута иеност:; глазной группы н ее сателлита. Выявлей несимметричный характер взаимодействия; влияние сателлита на главнул группу больше,чем обратное влияние. По мере увеличения мощности групп вклад главной группы в полную продуктивность комплекса растот.а вклад сателлита падает.
Таблица 1. Матрица продуктивности комплекса1 в числителе -элемент А(Ы,Б), а знаменателе - число пар групп (1У78/79 гг).
3\ М: 1 2 3 4 Б Б ? 8 9 10
Б 49/1 01/4
4 80/2 73/2 - 24/1
3 11/1 49/7 4Б/8 60/2 44/1 09/1
г 18/2 24/11 26/11 43/11 63/3 32/1 4Б/Я 92/2 -
1 4/6 0/6 21/3 Б1/1 - - - 137/1 -
В изолированных группах пятен обидая продуктивность вспышек ( в расчете на одну группу) лосве максимума остается на почти постоянном уровне (1980/82 гг) и составляет -10,5 вспышек на группу. Продуктивность вспышек в парных комплексах более чем в два раза (28 вспышка/группа) превышает общую вопы-шечную продуктивность. Рост вслышечной продуктивности при переходе от всех групп к "взаимодействующим" ещэ резче выражен для сильных вспышек (балла не менее 1). Продуктивность
на группу здесь з 2,5 - 3 ргза больие,- чем по всем остальном группам пятен.
Выявлена характерная "5"- образная Сор^а (спиральность) очагов наибольшей встречаемости вспкаег. в биполярных группа пятен. Пэкааача зеркальная симметрия 5-образной йоркн,как основной форш больших вспылек при переходе з другое полуакфие, что может .указывать на токовое происхождение мазанных структур в сильных вспыжах в рамках цагнктоефэрно - солнечной : аналогии "вспышки-Суббури".
В Глак« 3 рассмотрен главный вопрос диссертации - пространственная асимметрия появления всльшзк относительно отдельных. пятен в группах и на диаграмме шрота-время, как результат осреднения асимметрии по многим "руппам. Под асимметрией вспышек понимается-, устойчивая и значимая преимущественная встречаемость всгилгек относительно собственных пятен (глазных пятен или центра группы) в направлении полюс - экватор или восток - запад..
, ■ Исследование пространственной анизотропии вспышек в сис-• теме координат .ггрупп.. пятен ватао в фундаментальном плане. Действительно, если положения, испыаек относительно пятен вызваны неустойчивостями а магнитном поле самой группы пятен, и не зависят от внешних причин, т.о лростршгстйенное распределение вспышек.в данном месте дааграшы широта-время при бо-ь-; вюм усреднении додано носить с дучайны^хаотический характер и быть независимым от. других групп и от положения группы пятен на . диаграмме. При этом считается, что асе случайные внешние вовдействия на группу априорно изотропны.. Если хв положения -вспышек - зависят.иди иначе .от внеших факторов, определяемых в частности, ближайшими пятнами, то асимметрия собственных положений , ;; ВСПШ9К -долама. адертд неслучайный характер на
диаграмме•широка— яреля,
Первоначально бкл выявлен общий вокальный характер N/S
асимметрии собственных пололвний ветъшек в группах пятен по
сироте. Линия раздела снака положительной и отрицательной N/S
асимметрии (кулевая линия) на\3-t диаграмме пятен дрейфует от
о о
высоких сирот к ims со скорость» О, ß - 1,2 /месяц, отражая дрзйф некоторого эффективного центра ,то есть подчиняясь закону Шперера. Еокы максимальных асимметрий примерно равны и противоположи по знаку, а знак асимиетрик вспышек, как правило направлен в серединуV^-t диаграммы.
Показано, что N/S асскметрию полоиений вепьшюк ка t^-t диаграмме можно представить в виде поля векторов средних смещений вспышек, относительно центров групп; R^C^.t). Предложенный ыэтод векторных диаграмм вспышек служит дня исследования анизотропии вапьязечной деятельности а группах пятен. Век-горные диаграммы вспышек R пог-сазываст, что кроме из-
вестных скалярных диаграмм "бабочек" чисел пятен, правомочно рассмотргние векторных диаграмм "бабочек", описывающих анизотропии вскыаек. Векторные диаграммы вспышек вскрывают новые и неизвестные ранее пространственно - времэннью закономерности вспьщксобразозаталыюго процесса.
Б результате построения R^ Oy, t) - диаграмм выявлено. 1;: Средний лектор смеядения вспышек R^ рас читанный по
4
сильным вспашкам баалов ке менее 1+ ва период 19-20-го циклов
о
сначала с низким раареюаикем (1D х 0,25 г) описывает пространственную асышетрхо вепышкообрвзэвааяя относительно групп пятен в зависимости от амроты и фазы цикла. Он может рассматриваться как ноьий вектор - Индекс пространственной асимметрии вспышек'Hä'Vy-t диаграмме.-
2. Диаграмма широта - время поля -векторов t) вспы-
шек характеризует направление и степень пространственной анизотропии вспыкечной активности з 11 -леткгм цикле. Еслыпеч -нал активность является существенно анизотропной по отношению к Центру диаграммы. Величина мгаотролии стремится к нулю в центре диаграммы: t) --> 0.
3. Еекторкыг- диаграммы пслысек, полу данные с более еысо-
о
ким разрекением (5 ;; 0,25 года) подтверди, иэт основные зако -номеркости векторных диаграмм полученных первоначально: увеличение абсолютной величины К по направлений к периферии диаграммы ("краеяой эффект") и стреме кие К в центре диаграммы к нуля. Этот эффект имеет место как для слабых,так и для мощных вспышек. Таким образом, векторные диаграммы субвспывек качественно но отличаются от тех да -наград для протяженных и сильных вспышек, что свидетельствует об универсальном характере. пространствеккей анизотропии вспышек независимо от их балла.
4. На фазе роста цикла отмечается тенденция вектора {?,_
вспышек показывать з направлении высокоширотной зоны Бзккера,
что свидетельствует о чувствительности вектор - индекса по
о
отношению к высокоширотному ответвлении активности >= 45 .
5. Линия раздела зкваториалъно-полярной асимметрии вспышек, делящая две больше вены противоположно направленных
о
смещений вспыиэк начинается ка высоких >= 35 широтах и опекается к низким в соответствии с законом Ийерера.
6. Векторные диаграммы вспышек, построенные по данным более ранних XVII и XVII 1-го циклов солнечной активности,в целом подтверждают обиую картину смешения вспышек относительно пятен, найденную ранее в XIX и ХХ-ом циклах. Изотропный характер распределения вспышек в центре диаграммы сменяется на неизотропный при удалении от центра со сметанием вспышек в нал-
равлении на центр диаграммы. Таким ойразом, общий характер векторной диаграммы не зависит .от номера цикла (17,18,19,20). Мотао говорить об инвариантности пространственной картины векторных диаграмм вспышек по отношению к номеру цикла и об определеной степени когерентности картины смещений вспышек.
V. Линии изотрочизации вспышек наиболее близко совпадает с медианой широтного- распределения короткоживуших групп пятен. Оценки числа эфемерных групп со временем жизни порядка суток суммарно за цикл совпадают по порядку величины с числом зарегистрированных вспышек. Предполагается, что именно коротко-
Рис.1. Векторные диаграммы широтного смещения вспышек в двух циклах активности, NN 18-19 (1944/64 гг.) с разрешением 5 град, по широте (Н-Б) и 0,5 г, - по времени, (фрагмент).
о О
Б.....30..... 20.....10..... 0.....10...... 20...... 30...... N '
------:> _> <—
-> -> ■ -->•. —> . - —>'•• 1944
---> --> . '<-"'->.■<-*-- .<---<-- <- 194(3
----> ---> -> >'• ->■ ; ' ---> > ---> ->.<------ <- 1946
—> -.-> . < < <- <----- --> -> . <- <—<----
-------> --> ->.<-- ■«--• -> --->'.-> . " < <- <------ 1947'
--> > —>.<-<- ,у -> . <— . < —
•--->. <- —> >.<- "->.<- ■'•< '.•"■." ••—>.<-:-••" 1948
- ->.<-■<- <- <-'- '->. -"> <- . ■ . .'<......- ••"■■-.•
--> -■'-■>'; •< <т- • < > --> > >• • — >. <••
:<-•--' < "<- ••<' <-'- •. - • • . • • < <•-<•-.• •<-•*-«-► ,1950
------> -->.<- <- ------- — >..< <— -> .
------->. <- > —>. <-- < <-- 1951
<— ->. <- <•— > . <— -> ->
. —> . . -> --> . < <-- 1952
—> . —> -> -> .
.. ... ■-->->. 1953 S............................О.............................. M
—> . > —> . 1054
-->. í- ■ <-- - -> -> . <~ <-
<---- ->. <— <----------> <- <— ->. <---- 1QR5
> > ->,<-.- <- ---> . < <
V > -> <- <--<------> <_<---^ <- < •<-
.-->.<.> > > . <- <— >. < ->.<<- > . < 1957 <— > > . < <- <-. <- -->-> >, < >. < —>f <<-•7 -> • - > > >. < < -> -> . > . < <- <— <— 1958 > > ----> --> > >. <— <- > >. < > >. <- <----
■ . . > . . < <---- <-- > . <r . < <-- <-- 1959
<- . <---- . <- ------->. <- >. < . ->. <-----I960
> _> > < <__ < > < > <------
-> -> . < <-. --> -->.<- <-- <---- ' 1061
<— .----->. ■ <--- ..<-...<,
. <-- -> -> ... -> 19G2
.■..<- <- ->,. <-- <— •:-•>, <- ---> . <------- .<- -- 1963
о
M : I. . , , - ---> . <- — >.<----, 7-->
- . . . , ->.<--> ->1964 3.......30......20.....10.....0. .,..10......20......00........ îi
- 24 -
ливушяе группы пятен являются наиболее вероятными источниками триггерных возмуцений приводящими ко вспышкам.
8, Нзотропизация распределения вспышек относительно пятен соблюдается только в центре диаграмм в эпоху максиму).® цикла. Таким образом, пространство "королевской зоны" Солнца оказывается в целом анизотропным в отнопекие вспмечного процесса в направлении "на центр" дкаграмш, Согласно общим принци-пам,лримакимам ко всякому физическому процессу,неиэотропнссгь процесса вспышек относительно групп пятен может означать,что наряду с внутренними факторами (магнитными и электрическими силами), на вспыжи могут действовать внешние факторы, исходящие от центра чу-1 диаграммы. Внешний фактор действует на все вспышки и носи"' глобальный характер. В этом смысле можно говорить о модели гобальных триггерных воэмув^ний вспышек.
В Табл.2 приведены абсолютные взвешенные значения векторов I? вспышек относительно линии изотропизации( , . . .) на рис. 1 в цикле N19; в скобках показано число вспышек усреднения.
Таблица 2. Широтное распределение абсолютной значения И относительно линии !?(1РЛ)К0 (линия иэотропизации) в 19-м цикле.
9, град. ^(Ы-полушарие), п 5-полушарие),п
+30° - 1,26 ±0,71 (8) + 0,08 + 0,1В (103)
+25 - 0,6В + 0,11 (348) - 0,89 + 0,14 (1Ви)
+20 - 0,37 ± 0,07 (750) + 0,22 + 0,09 (533)
+15 - 0,23 ± 0,05 (1643) - 0,56 + 0,06 (1026)
+10 - 0,27 ± 0,04 (2477) - 0,30 + 0,05 (1662)
+ б - 0,33 + 0,03 (4924) - 0,39 + 0,04 (2656)
5 ? + 0,34 £ 0,04 (2Е'03) + 0,44 ± 0,04 (2569)
10 + 0,12 ± 0,04 (2743) + 0,67 ± 0,05 (1832)
15 + 0,15 ± 0,08 (587) + 0,34 + 0,09 (447)
20° - - + 4,6 ±0,8 (7)
Примечание: -широтная зека выае (-0 и ншй (-) линии !?у= 0; п - суммарное число зспыпгак в зоне
В Глава 4 обсуждается пространственная анизотропия вспышек в группах пятен в направлении восток-запад в рамках гипотезу глобального триггерного механизма вспышек. Известно,что физические законы протекает одинаково только в инерцкэлъньн систем отчета. Меедг тем группы пятен представляй' собой системы координат, двиодиеся друг относительно друга с неодинаковыми скоростями (дифференциальное вращэние). Шатому распределена положений вспышек в долготном СЕ-V) направлении в таких системах отсчета, должны различаться. Если триггерное возмущение исходит из центра диЯграшы.то оно будет доходить неодинаковым образом до пятен врадБМцпссч медленно (высокие широты) и быстро (низкие широты). Соответственно восточно-западные смещения вспышек относительно центре групп будут различаться. ' -
По данным координатных намерений вспышек в циклах ХУ11 ,Х¥Ш (1935-1^54 гг,) былопроведено исследование восточно-западного сдвига вспышек в системе координат центров групп пятен с корректным учетом дифференциального вращения последних для каждой широты. Выли построены долготньг векторные диаграммы смещений вспышек по долготе О,которые выявляют следующие свойства.
1. В 11-летнем цикле Солнца прослеживается регулярная
картина восточно-западного смэценип вспышек, сишзтричкгя относительно середины диаграммы. Положительный (западный) сдвиг на высоких сиротах сменяется на отрицательно (восточный) ка низких, приэкваториальных широтах. Б центре диаграммы наблюдается кулевой E-V сдвиг вспышек. Указанна;] картина носит устойчивый характеров зависит от фазы цикла и с течением цикла смесдется от высоких широт к низким в соответствии с законом Пйерера.
2. Регулярная картина восточно-западного смепрния вспькек, носяшдя "сдвиговый" характер относительно диагонали диаграммы, полностью интерпретируется в рамках глобального триг-герного механизма вспышек. Она,объясняется аберрационным эффектом вспыцек,проявляющимся в королевской зона, и основанном на двух факторах. Существованием конечной скорости тригг»ч-:": о возмущения 1-3 км/с от центра диаграммы и переносного смеде-
. ния систем координат (пятен) с упревдекием групп пятен (низкие широты) и отставанием групп пятен (высокие широты) от зоны центра диаграммы. Угол аберрации вспышек по отношению к центру ty-t диаграммы по оценкам составляет 8°.
3. Анализ условий распространение волн в нижней хромосфере показывает,что скоростями порядка 1-3 км/с обладают низкочастотные (Т > 10 min) гравитационные моды колебаний,возпикающие от ..вспльшакия локальных . магнитных полей и гелиосейсмических колебаний Солнца (цунами)« Оценки энергии достаточно длинных волновых пакетов дают, порядка lCr^apr, что
...достаточно для .генерации, по крайней мере, слабых вспышек (балл 1)субвспыиек. Кз анализа ^аспрюстранения внутренних гравитационных волн (НТВ) q учетом неадиабатичности получена система уравнений с учетом влияния . волновых, возмущений на плотность притока тепла.. Соответствующее дисперсионное урав-
ттв м.дает комплексные кс-г им, т.е. ЕГВ - неустойчивы. Расчеты показывают, что средняя и верхняя хромомферг. имеет слабую ВГВ неустойчивость (декремент - 200 мин), а нижняя хромосфера и внутренняя корона - апериодическую неустойчивость (> 12-30 мик).
л. 17р«-длагется след/от^й общий сценарий глобального триггерногс механизма вспышек. . Непрерывный вынос локальных магнитных йолей б центре "5-1" диаграммы доякен сопровождаться постоянным фоном гравитационных мод в центре диаграммы -фоном колебаний. Распространение таких колебаний к краям диаграммы приводит к Е-V сдвигу вспышек относительно центров пятен, что и объясняется аберрацией соответствующих возмущений относительно систем отсчета (пятен),перемепщщхсй с различными скоростями относительно в озьунрацэго центра.
В Главе 5 рассматриваются энергетические и другие элементарные параметры вспышек. Целью данной главы является систематическое количественное исследование интегральных энергий вспышек в мягком рентгеновском диапазонах и их длительностей в зависимости от крупномасштабных эффектов эволюции активных областей и фазы цикла Солнца, здаодинтегральных и дифференциальных энергетических спектров вспышек и установление изменения параметров зтих распределений с ходом 11-летнего цикла Соляцз.
Трудности традиционных моделей вспышек заключаются не только в большом уровне энбрговыделения г единичном акте, но и в большой ширине наблюдаемого диапазона энергий вспыиек от 10е*® до эрг. Не исключено, что энергетические трудности вспышни могут быть разрешены на путях разгитил альтернативных моделей: модель подфотосферкого "еолитокного газа", или модель уединэиных волн в хромосфере (типа "цунами").
Наблюдавшийся в ноябре 1980 г. "энергетический всплеск"
вспышечной активности был первш предвестники последующего
возрастания энергий вспыаек (1981 г). Синхронное сближение
очагов активности к экватору привяло две противоположные эо-
о
ны пятнообразования на минимальное расстояние 10-1Ь . Построенные энергетические -1 диаграммы суммарного энерговкдэле-ния вспышек в мягком рентгене (эрг) на данной широте показали, что в ноябре 3980 г. произошло "перекрытие" и слияние изолиний энерговыделекия северного и южного полушарий. Получены следующее выводы.
1. Распределение суммарной выделенной энергии как в мягкой, так и в »веткой рентгеновской компоненте на диаграмме широта- время указывает на имевшее место сближение и возможное крупномасштабно© взаимодействие активных зон групп пятен тмвоположных-полушарий Солнца. Такое сближение привело к усилению ускорительных процессов (первичная фаза вспышки) в 2-3 раза, вспышечной активности (мягкая рентгеновская компонента) в 4 раза и общего энерговыделения в 10 раз по сравнению с предшествующим спокойным периодом.
2. Средняя длительность У Есплесксв жестского рентгеновского излучений наряду с медленным ростом в .1980 г. (¿г =167-187 с) показала резкое увеличение в ноябре 1980.г. (<Г = 38.9 с). Одновременно возросли суммарная и удельная энергии ка одно событие. Указанное явление воспринимается как крупномасштабный процесс резкого увеличения рентгеновской активности синхронно в северном и южном полушариях Солнца.
3. Распределение мягких рентгеновских всплесков по -энергиям р(Е) в области Ю^-Ю^зрг в целом стационарно. Распределение по виду „напоминает максвелловсксе, Появление высокой--нергетического "хвоста" на распределении и увеличение р (Е )
приводит к росту средней удельной и суммарной энергии и соответствует ггеряодзм раажзго оОяпяэшст зон пягнообразования х
автору.
По данным измерений ггтоков мягкого рентгеновского излу-
о
чеиия от вспыкек ( 1-8А, спутники GEOS) расчитани ?пергии, излученные во ?слы;лках (около 21 ООО событий) на протяжении 16-летнего периода охватыяащзго целиком 21-й солнечный цикл.
Исследовано различие дифференциального энергетического спектра вапкшк в апоху минимума и максимума активности 11-летнего цикла:
р(Е) - dN(E) / I N-dE , что имеет теоретический и практический интерес.
Проанализированы вариации параметров дифференциального спектра вспышек (наклон спектра, показатель^, наиболее вероятная энергия). Показано, что они не случайны и отражают физический процесс перераспределения анергии от слабых к силъ-нь!м вспышкам в зависимости от фазы 11-летнего цикла. Сопоставляя уменыюниэ амплитудного значения спектра Рм (Е) а эпоху максимума с соответствующим уиирением спектра замечено, что дифференциальный энергетический спектр пульсирует.Спектр становится более широким по энергиям (Ь£),но низким по высоте в зшху максимума цикла и более узким, ко острым в эпоху минимума, то есть пульсирует в соответствия с фазой 11-летнего цикла Солнца. Наиболее вероятная энергия вспышек мигририрует от 5* 10**®эрг в минимуме до 1-ltf^apr в максимуме цикла.
■ Построен дифференциальный спектр длительности рентгеновского всплеска р(<у). Фактически он отражает спектр времени действия механизма энергоисточника. Обратно внимание на тот факт,что максимум спектра длительностей приходится на V = 300 -500 с. Замечено, что при сдвиге максимума энергетического
спектра вспышек по скале Рм(Е) от минимума к максимуму цикла, сдвиг максимума спектра длительностей по шкале отсутствует. Это говорит в пользу представления,что спектр длительностей вспышек определяется не столько энергозатратами.активных областей, сколько волновыми процессами, протекающими в хромосфере, в которой имеется выраженный резонанс в области 5 минут. В соответствии о концепцией внешнего триггера мы предполагаем, что совпадение периодов спектра гравитационных юэлебаний хромосферы (400-600 с) с пиком спектра длительностей вспышек не является случайным. В плане такого совпадения энергетические источники вспышек могут определяться длительностью пакетов гравитационных колебаний хромосферы. Достаточно мощные пакеты (ЦГД-солитоны, цунами) могут передавать достаточные количества энергии в область вспышки .
Далее систематически рассмотрены вариации интегрального энергетического спектра вспышек на протяжении 16 лат (1470/86 гг). Постановка атого вопроса представляет определенный интерес для проблемы сравнения вспышечной активности на звездах типа 1Г/-Кита и на Солнце. По кавдому году цикла построены и проанализирована интегральные оперт..ческие спектры вспышек и оценены показатели интегрального.В спектров, который аппроксимирован степенным :
По энергетическим спектрам для каждой фазы цикла оценены энергетические параметры вспышек: анергия (средняя,максимальная и минимальная), мощность ,длительность источников энэрго-выделенкя. Проведенный анализ позволил установить следующее.
1. Интегральный энергетический спектр вспышек в рентгеновском диапазоне имеет степенной вид, как и для оптических
Н(Е > Ео) - Е
вспышек: ЖЕ > Е ) ос Е г
о
V.150
100
50
о с
о
о
+
+ + о + +
о + +
о +
i,0 r(bo,W)-0,62
r(b ,W)=0,84
г(Ь , W)=0,62 +2
+о
CP—ь
оо о Ч-1--i-}-!-
0,5
1972 1975 1978 19S1 1984 1987 гг.
Рис.3 Ход чисел Вольфа ,W (оооо) и спектрального индекса (+++) энергетического спектра Еспышек; сбоку показан коэффициент корреляции р и V со сдвигом 0, +1 и + 2 года
2. Показатель степени (J3) энергетического спектра меняется, возрастая от эпохи минимума (0,5-0,6) к эпохе максиму -ма цикла (0,95),находясь в прямой зависимости от фазы И-летнего цикла. Козффигчент корреляции с числом Вольфа составляет ^0.7. Наклон спектра в координатах log Е - log N находится в обратной зависимости от фазы цикла - увеличиваясь в эпоху минимума и уменьшаясь в эпоху мхсичума цикла. В соответствии с этим эпоха максимума характеризуется относительным обилием частых, но энергетически слабых вспышек,а.эпоха минимума (или спада) цикла - относительным преобладанием редких,но мошных
вспышечных событий.
3. Вариации средних значений энергетических параметров вспышек с ходом n;:rj;a носят многовершинный характер. Они показывают три четких экстремума,приходящееся на разные фазы цикла. Энергетический максимум средней энергии и мо^ости приходится ка фазу роста цикла,а параметр длительности знер-говыделения на фазу спада цикла. Цнклоподобное изменений показателя энергетического спектра J5 с фазой 11-летнегс цикла ш~ дет служить в качестве отправной зависимости для поисков аналогичных изменений в связи с циклической деятельностью на звездах типа UY-Cetti. Тагам образом, оно-представляет интерес для обшей фиРюга- ствтвсткчосхой «гоорм Збсадюих гепишак.
4. Если принять в качества двух "ноадваейги^' трамблеров -среднюю энергию (мощность) и среднюю продолжительность г-'«...1 -шек,то мы приходим к выводу, что первый энергетический параметр больше соответствует первичному максимуму цикла (числа Вольфа), в то время как второй, как чисто временной параметр, совпадает со "вторичным" максимумом цикла, отражая длительность процесса энерговыделения. Молодо высказать предположение, что вторичный максимумум 11-летнего цик^а, проявляются в параметрах продолжительности жизни пятен .одновременно является абсолютным максимумом продолжительности действия энергоксточ-ников во вспышках. В целом, кривая 11-летнего цикла в энергетических параметах вспышек носит многовершинный характер.
В Заключении суммированы основные результаты работы. Основные результаты работы, в том числе ьыносяшиеся на вавдоту: 1. Исследована широтная анизотришя вспышек в системе координат (центра тяжести) собственных групп на диаграмме широта-время, Шказано, что N/S асимметрия (широтное смешение) может быть представлена в виде векторной диаграммы встщек "ил-
рота-ьремл". Предложен иотод векторных диаграмм вспышек для исследования пространственной анизотропии вспышек в 11-летних циклах. Средний вектор ск;щенкя вслшек относительно группы Я является новым индексом вспышек, описьтаюиим пространстствен-куо анизотропию вспышечного процесса.
2. Ректорны? диаграм/ы вспышек (циклы N'N19-20) показываем1 следуадие особенности. Величина К = 0 в центре и прогрессивно увеличивается по направлению к периферии, указывая на центу диаграммы. Изотропность вспьаскообраговаккя соблюдается только в центре диаграммы. Линия перемены знака К, начинается на высоких широтах - 35 и дрейфует к низким, трассируя некоторый эффективный центр плтнообразовавия. Линия изотропизации вспышек, к 0^,1) = 0, наиболее тесно совпадает с медианой ши-рстно-временного распределения короткокивущих групп пятен. Предполагается, что короткоаивуцие пятна трассируют линию изотропизации вспышек, являясь вероятны».« источниками триггер-ных возмущений в центре \_y-t диаграммы.
3, Б?кторные диаграммы вспыкэк построены для 4-х полных циклов NN17,13,19,20 (1934-1976 гг.). Они показывают, что пространство "королевской зоны" Солнца анизотропно по отношению к вспышкообразовательному процессу. Направление анизотропии - в центр диаграммы, степень анизотропии нарастает к периферии. Согласно общефизическим принципам, применимым ко всякому процессу, протекающему в инерциальных системах координат неизотропность вспышек относительно групп пятен означает, что в системе отсчета пятен наряду с внутренними магнитными и электрическими силами на вспышки действуют внешние фактооы (силы). Существование постоянного источника триггерного возмущения в центре? диаграммы кирота-Еремя определяет когерентность К и свидетельствует в пользу триггерной природы по крайней мере
слабых вспышек.
4. В рамках модели глобального григгерного механизма проанализирована долготная- анизотропия вспышек в группах пятен на диаграмме. Ко данным измерений вспышек в циклах NN 17,18 построены в системе центра групп пктен долготные Бекторпые диаграммы вспышек И Положительный (к западу) сдвиг на высоких широтах сменяется на восточный ( знак ) на низких. В центре диаграммы соблюдается изотропизация, К = 0. Картина К -сдвигов носит устойчивый характер и дрейфует от высоких широт к низким в соответствии с законом Шперера.
Б. Регулярная картина восточно-западного сдвига вспыиек, объясняется аберрационным эффектом на основе действия двух факторов; существования конечной скорости триггерного возмущения V и переносного смещения групп пятен в результате диц]«-ренциального врашэния относительно центра центра диаграммы. Высокоширотные пятна отстают,а низкоширотные - упреждают соответствующе возмущения,что приводит к наблюдаемым долготным
сдвигам всльшек. Угол пространственной аберрации вспышек равен о
8 , что соответствует скоростям вспытечного триггера V 1-3 км /с. Тагами скоростями могут обладать пакеты гравитационных мод колебаний (Т > 10 мин), возникающие от всплывания ксропсо-живуших групп пятен.
о
6. По данным потоков мягкого рентгена от вспышек (1-8А) расчитаны энергии, излученные во вспышках (около 21 ООО событий) на протяжении 16-летнего периода охватывающего 21-й солнечный цикл. Показано, что дифференциальный энергетический спектр вспышк имеет степенной вид и пульсирует в соответствии фазой 11-летнего цикла: уширяется (по энергии) и снижается по амплитуде в эпоху максимума; сужается и заостряетси в эпоху минимума цикла.
7. Интегральный энерг€тмчвскмй спектрвспышек имеет степенной вид Е ? Показатель степени (j$) интегрального спектра возрастает от эпохи минимума. (0,5-0,6) к эпохе максимума цикла (0,95) и коррелируем с фааой 31-летнэго цикла. Коэффициент корреляции с числом Бсилфа составляет 0.7. Какюн спектра в координатах log Е - log N увеличивается в эпоху минимума и уменьшается в эпоху максимума цикла. В соответствии с этим эпоха максимума характеризуется относительным обилием частых, но энергетически слабых вспьгаек, а эпоха минимума цикла - редких, но мощных вспьшечнух событий, Вариации средних значений энергетических параметров вспышек: энергии, длительности, мощности с ходом цикла носят многовершинный характер.
Р. Показана пространственная и временная корреляция появлений короткоживущих (1-3 сут.) групп-сателлитов и вспышек; сателлиты являются фогосфарными предвестниками вспышек предваряя их на 6 - 12 часов. Длл откаяиа количественных закономерностей сателлитных комплексов развит метод матриц продук-тивкостей вспышек. В парных группах продуктивность более чем в два раза выше по сравнении с изолированны)® группами.
9. Между логарифмом числа вспышек N и ее баллом В существует линейная зависимость log Н(М) «А - В х М аналогичная зависимости в статистике землетрясений, Показано* что балл вспышки с точностью до множителя - 1 есть десятичный логерифм относительного чисгз вспышек со знаком минус: В = - log CN (В) /N(0)].
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах автора (33 названия иа указанных в диссертации Б5).
Цитируемая литература автора 1. Степанов В. Е.,Касинскчй В. В. Краткие итоги исследования вспышек в период ГСМ // In: Publication of Debrecen Helio-
- 36 -
physical Obcerv.-1983. - V. 5. - ?. 31-46.
2 . Крат E. E. , Касинский E В. Международная программа Год солнечного Максимума // В кн.: Наука и человечество . - И.: Знание, 1983.- С. 209-219.
3. Касинский Б. Е , Мишин В. М. К вопросу об аналогии магяитос-ферных суббурь и солнечных Есп.тШек. //В кн.: йсслед, по гео-маг. аэрон, и фие. Солнца, М, , Наука, 1982, вып.62, С. 133-138.
Глава 1
4. Касинский' В. Е. Повторяемость солнечных вспышек и энергетическая интерпретация шкалы баллов//Исслед. по геомаг. аэрон, и физ. Солнца, М., Наука, 1971. -вып. 20. - С. 63- 72.
5. Касинский В. R 0 неслучайности временного ряда вспышек и причинно-связанные хромосферные вспышки// Исслед. по геомаг. азрок.физ. Солнца,1971,вып. 20, с, 52-62
6. Касинский Е Е 0 вешавчных ассоциациях, как проявлении свойства "симпатичности" вспышек на интервалах времени порядка суток // Солнечные данные,Л.,Наука,1971,N 4,с. 104 -110.
7. Касинский ЕВ. .Победим JI ©. О неравномерности вспыжчной активности на различных стадиях развития групп солнечна пятен // Солнечные данные,1970,N 9,0.106-110
Глава 2
8. Kasinskil V. V. .Polyakov V. J. .Zandanov V, G. .Observation of the satellite-type Sunspot Conplex Region of 26 April-3 May 1976 at hft.Sayan Observatory // Report UAS -61.Collected Data Reports for STIP Interval II -20 March-& May 1976. VDC A,Ed. H.E. Coffey and J. M..Mb, Klnnon, Boulder, Colo. , LISA, Aug. 1977, P. 26-29.
9. Kasinsky V.V. .eplovko A. A. Cowbined Observations of a Flare -producing region development on the Sun on September 10- ,
- 37 -
20,1977 at Mt. Sayan Obse rvatory //Report "JAG -83.P.1 , WDCA ,Boulder-Colo. ,ГеЬ., 1982, p. 38 - 45.
10. Kasinsky V. V., On tho mutual influence of tha space - rencut. groups united into the flare active complexes
// Contribution Astron. Obs. Soalnato Pleso, YI, ed. J. Sykora, VEDA, Bratislava, 1976, p. 63 - 67.
11. Kasinsky V. V. Fcrecustiritf par&ireters of energy buield-up in the chromospheric active r&gion.-in: Solar -Terr.Pre-dioion? Proceed. .Washington D. C. ,1930, vol. , p. C94-C1D2.
12. Каоипский В. В. О характере распределения Еыбросов относите.!', ко нятен // Исслед. геомаг. аз рекой, фж. Солнца. М.: Наука, 1970, Вып. 7, С. 232 - 236.
13. Kasinsky \\ V. The position regularities of flares related to the field maximum in sunspot, groups // In Solar Magnetic Fields, Symp. N43 ,ed. R. Hovard, Reidel Pub. Do,тр. DORD.-HOLL. , 1971, p. 432 - 434.
14. Касинский В. В. О пространственной асимметрии распределения вспышек относительно солнечных пятен //Солнечные данные, M-JL , 1968, N1, С. 104 -Ш,
15. Касинский В. В S- структуры некоторых вспышек и возможная топология электрического тока в плоской геометрии биполярного магнитного поля // Исслед. геомаг. аэрон, физ. Солнца. М.: Наука, 1976, Вып. 37, С. 46 - 64.
16. Кзсинский В. В. О крупномасштабной взаимосвязи между группами пятен,генерирующими хромосфернке вспышки и группами - сателлитами // В Сб.: Солнечно-земная физика,М. , ИЗМИРАН, 1972, т. 3, С. 286 - 305.
17. 11асинсга!й Е В. О роли групп-сателлитов,как предшественников протонных вспышек // Ксслед. геомаг. аэроном, физ. Солнца, М.: Наука, 1972, Вып. 26, С. 116-
i8. Бабий В. И , Долгополов Б. И. . Кзсинский В. В. Трактор взаимодействия и вспышечкая продуктивность в двойных " са-теллитных" комплексах групп п? ,?ек в зависимости от расстояния // В Сб.: Комплексные- исследования по проблеме солнечно-земных связей. Владивосток : ДЮ АН СССР, 1S90, С. 80 - 95..
ГЛд*« Г-'--
1Q. Касинский Pi. В.' Собственные положения хромосферных вспьшек е двух il-летних циклах активности. // Солнечные данные, 1973, N7, С. 77 - 86.
20. Касинский В. В, С: руктура эпицентров'вспыжообрасювания в группах на диаграмме ).1аундера и роль магнитного фона в циклических (11-летних) смешениях кулевой линия пот.// Phys. Solar 1Potsdam, 1981, N 17, P. 37-43.
21. Касинский В. В. Пространственная когерентность вспышек в XYI1 и XVI1I циклах активности (1935 -1954 гг).// Солнечные данные, 19S6, N5, С. 88-93.
22. Касинский В. В. Пространственная когерентность солнечных вспышеки шнрстно-времеяная структура некоторых индексов активности в 17-19 цикла::.// Иес„.ед. по гоомаг. , аэронсм.и фи». Солнца, М. , Наука, 19BV, вып. 79, С. 25 - 40.
23. Касинский Е Ь Пространственная когерентность хоошсфе-'рных вспышек на диаграмме широт а-время в 17-20 циклах актпаносп // Атмосфера Солнца,межпланетная среда,атмосфера планет. Оэ, ред. Р. А. Гуляева, М. ,'1388, с. 116 - 125.
Глава 4
24. Касинский R R Грануляция,волны и нестационарные про цессы в атмосфере Солнца // В кн.: Результаты наблюдений и исследований в период ИГСС.Сибирь и Дальний Jiot-ток. М.: Наука, 1967, fen. 4, С. 44 - СП.
25. Kzslnsky 'AV. ,Krat V. A On solar tsunany. // Solar Phys. 1973, vol. 31, P. 219 - 328.
28. Касинский В. В/О внутренних гравитационных волках в температурном минимуме хромосферы // Ксслед. по геомаг. азрок. и ф-.T!. солнца, 1973, вьл1.2В, С. 38 - 53.
27. Ifec«kckíi¿ а В. О возможной квазиевуковой природе механизма глобального возбуждения вспышек в 11-летних циклах Солнца // Солнечные данные, 198В, «8, С, 99-104
28. Касинский В. В. О квазкзяуковой природе глобального механизма возбуждения вспышек в И-легких циклах Солнца // Комплексные исследования по проблеме Солнечно - земных связей, ВдладкЕОСток 1980, АН ДО, С. 68-80
29. Касинский ЕВ., Редкобородый XX Н. К вопросу о ВГВ - неустойчивости солнечной атмосферы, вызванной поглощением излучения // Исслед. по геомаг. аэрон, и физ. Солнца X, Наука. 1990, ЕЫП. 93, С. 38-53.
Глава 5
30. Хапшкий В. В., Сотникова Р. Т. Энергетические особенности импульсной компоненты рентгеновского излучения Солнца в период "Года Солнечного г&ксимуш", // Йселед. по геомагнетизму, аэроном, и фиэ. Солнца ,1935, ВЫП. 72, С. 1БЗ - 163.
31. Касинский ЕВ. .Сотникова Р. Т. Дифференциальный энергетический спектр и временные характеристики рентгеновских вспышек в максимуме i минимуме 21-го цикла // Ясслед. по геомагнетизму, аэроном, и физ. Солнца, 1SB8, вып. 83, С. 99-110.
32. Касинский Е Е , Сотникова Р. Т. Вариации энергетического спектра и временной шкалы рентгеновских вспышек в 11-летнем цикле солнечной активности (N21) // Исслед. по геомаг., аэрон, и физ. Солкца, 1989 г. , выл 87, С. 43 - 55.
33. Kasinsky V. V., R. Т. Sotnicova Variation spectrum оГ energy
of the solar flares m solar cycle. // in SOLAR AND STELLAR FLARES I. A.U Colloqium Mo. 104, 15-10 Aug. 1033, Stanf. Univ. Calif, USA, POSTER PAPERS, Ed. by B. M-Halsch. V. Rodono, P. 255 - 258.
i
