Рентгеновская изображающая спектроскопия солнечной короны в проекте КОРОНАС: создание аппаратуры и астрофизические результаты

Кузин, Сергей Вадимович

Рентгеновская изображающая спектроскопия солнечной короны в проекте КОРОНАС: создание аппаратуры и астрофизические результаты тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Кузин, Сергей Вадимович АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Рентгеновская изображающая спектроскопия солнечной короны в проекте КОРОНАС: создание аппаратуры и астрофизические результаты»

Автореферат диссертации на тему "Рентгеновская изображающая спектроскопия солнечной короны в проекте КОРОНАС: создание аппаратуры и астрофизические результаты"

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. П.НЛЕБЕДЕВА РАН

0046 6324 На правах рукописи

Кузин Сергей Вадимович

Рентгеновская изображающая спектроскопия солнечной короны в проекте КОРОНАС: создание аппаратуры и астрофизические

результаты

Специальность 01.03.02 Астрофизика и звездная астрономия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва-2010

_ 9 ИС((

004616324

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, академик РАН Зеленый Лев Матвеевич, ИКИ, г. Москва

доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН

Салащенко Николай Николаевич, ИФМ РАН, г. Нижний Новгород

доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН

Григорьев Виктор Михайлович, ИСЗФ СО РАН, г. Иркутск

Ведущая организация Учреждение Российской академии наук Институт Земного магнетизма и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова (ИЗМИРАН)

Защита состоится 27 декабря 2010 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 002.113.02 в конференц-зале (или в Зале отображения) Института космических исследований РАН по адресу: Москва, 117997, ул. Профсоюзная 84\32 , ИКИ РАН, подъезд 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеках Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Института космических исследований РАН

Автореферат разослан 25 ноября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук_А.Ю. Ткаченко

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Предметом настоящей диссертационной работы является исследование структуры и динамики плазменных образований в короне Солнца методом изображающей спектроскопии мягкого рентгеновского и вакуумного ультрафиолетового (МР и ВУФ) диапазонов. Исследования проведены с использованием данных, полученных в серии экспериментов на космических аппаратах КОРОНАС-И, КОРОНАС-Ф и КОРОНАС-Фотон в 1994-2009 годах в разных фазах активности Солнца.

Объект исследования - солнечная корона, являющаяся внешней оболочкой Солнца1'2'3'4 . Она расположена непосредственно над хромосферой, причем физические свойства вещества при переходе от хромосферы к короне меняются практически скачкообразно в исчезающе тонком, по солнечным масштабам, переходном слое: плотность плазмы падает с 1015 см"3 до 108-109 см'3 а температура возрастает с 6000К до миллиона градусов (МК). При этом сильно увеличивается степень неоднородности плазмы как по температуре, так и по плотности. Это связано с тем, что, в отличие от фотосферы, в короне магнитное поле управляет веществом. Выходящие из нижних слоев Солнца силовые линии магнитного поля образуют в короне сложные разномасштабные конфигурации, как закрытые, так и открытые.

Корона является самой динамичной частью Солнца: процессы, происходящие в ней, имеют характерные времена развития от сотых долей секунды до суток. Многие из этих явлений сопровождаются накоплением, а затем выделением в различных формах большого количества энергии. Особенно мощные взры-

1 Шкловский, И.С. Физика солнечной короны, Государственное изд-во физ.-мат. Литературы, Москва, 1962

2 Phillips, K.J.H. the Guide to the Sun, Cambridge University Press, 1995

3 Leon Golub and Jay M- Pasachoff, The Solar Corona, Cambridge University Press, 2010

4 Aschwanden, M. J., Physics of the Solar Corona. An Introduction with Problems and Solutions, Springer, New York, Berlin, 2005

вообразные процессы, сопровождаемые выделением большого количества энергии в электромагнитном диапазоне и ускорением частиц, называются вспышками. Помимо выделения энергии в виде излучения, огромное количество кинетической энергии выделяется во время развития корональных выбросов масс (КВМ) и в виде солнечного ветра, распространяющегося в основном по открытым линиям магнитного поля.

В то же время в короне наиболее очевидно проявляется долговременная цикличность солнечной активности, связанная с переполюсовкой глобального магнитного поля. Ее внешние проявления связаны в первую очередь со значительным изменением интегрального потока МР и ВУФ излучения с 11-летней периодичностью.

С началом космических исследований Солнца механизмы нагрева короны, ускорения солнечного ветра, природа солнечных вспышек и другие частично получили свое объяснение. Однако в полной картине разнообразных явлений солнечной активности остается еще много нерешенных вопросов.

По этой причине исследование короны Солнца в настоящее время является одним из лидирующих направлений научных астрофизических исследований. Это связано также и с тем, что Солнце является уникальным объектом - единственной звездой, которую можно изучать с высоким пространственным и временным разрешением. Это позволяет получать данные об общих физических процессах, происходящих в глубине и на поверхности звезд.

Процессы, связанные с энерговыделением в короне Солнца, определяют состояние межпланетной и, в частности, околоземной среды. Они дают основной вклад в повышение радиационного фона, во многом определяют состояние магнитосферы, ионосферы и верхних слоев атмосферы Земли, и, таким образом, влияют на проявления техногенной деятельности человека. Поэтому исследование короны важно для изучения солнечно-земных связей, выработки прогноза геоэффективных событий и их возможных последствий. Эта область исследований бурно развивается в последнее время и носит название «космическая погода».

В силу поглощения МР и ВУФ излучения в атмосфере Земли, исследования короны Солнца в этих диапазонах спектра возможно только космическими методами. Пионерские исследования в этой области были начаты выдающимся советским ученым С.Л Мандельштамом в 1957 на втором искусственном спутнике Земли5. С начала 60-х годов прошлого века космические исследования короны в ФИАНе проводились под руководством И.А. Житника. В результате проведения большого количества космических экспериментов на ракетах, искусственных спутниках Земли и межпланетных станциях были получены приоритетные результаты в физике солнечной короны.

В настоящей работе представлены разработанные автором методы и аппаратура исследования солнечной короны в МР и ВУФ диапазонах спектра, направленные на количественное определение параметров плазмы и динамических характеристик в быстропротекающих процессах, а также основные астрофизические результаты, полученные при реализации этих методов в ходе экспериментов на борту космических аппаратов серии КОРОНАС.

Объект исследования

Объектом исследования является солнечная корона

Предмет исследования

Предметом исследования являются процессы энерговыделения, протекающие в солнечной короне.

Цель исследования

Получение новых экспериментальных данных о процессах накопления и трансформации энергии в солнечной короне и их астрофизическая интерпретация.

5 Мандельштам и др., Искусственные спутники Земли, 1961, вып. 10, стр 12

Задачи исследования

Разработка новых методов исследования короны Солнца в МР и ВУФ диапазонах спектра, их практическая реализация и интерпретация данных о физических процессах в различных слоях короны

Цель работы заключается в решении следующих основных задач:

1. Разработка новых методов получения информации о физических процессах, протекающих в солнечной короне.

2. Создание комплекса космических инструментов для реализации метода изображающей спектроскопии в МР и ВУФ диапазонах спектра.

3. Долговременные орбитальные наблюдения и накопление экспериментального материала о спектральных и динамических характеристиках плазменных структур в солнечной короне.

4. Определение физических параметров корональной плазмы и ее динамических характеристик в различных солнечных структурах.

5. Исследование высотного распределения температурного состава плазмы и процессов ее нагрева во внутренней короне.

Временной интервал выполнения данной работы составляет более 20 лет (с 1989 года).

Научная новизна.

1. Разработаны и реализованы новые космические методы регистрации монохроматических изображений полного диска Солнца в МР и ВУФ диапазонах спектра, позволяющие исследовать динамические процессы в солнечной короне с высоким (до 1 секунды) временным разрешением при ограничении объемов передаваемой информации и внутреннюю (до нескольких солнечных радиусов) корону в ВУФ диапазоне спектра при наличии мощных засветок от диска Солнца.

2. Разработаны новые методики определения инструментальных характеристик оптических элементов, детекторов и приборов, позволившие получить абсолютные и относительные калибровочные данные, необходимые для интерпретации результатов.

3. Созданы космические спектрогелиографы и телескопы-коронографы для получения изображений полного Солнца с рекордным сочетанием характеристик: высоким спектральным, временным и пространственным разрешением в МР и ВУФ диапазонах.

4. Исследован новый класс явлений в корональной плазме с температурой 4-20 МК, плотностью ~109см"3 и временем жизни до суток.

5. В спектрах излучения активных областей и вспышек обнаружены эмиссионные линии, не наблюдавшиеся ранее, предложена идентификация 102 линий. Из них 18 линий наблюдаются только во вспышках.

6. Определены параметры плазмы (электронные и ионные плотности и температуры, мера эмиссии, периоды осцилляций) в различных корональных структурах: активных областях, вспышечных областях (в том числе — впервые для сверхмощных событий), долшживущих высокотемпературных структурах и пр. Определены интегральные параметры корональной плазмы в период аномально низкого минимума 24 цикла солнечной активности (2009 г.).

7 . Впервые исследована структура внутренней короны в ВУФ диапазоне и процессы формирования КВМ.

Положения, выносимые на защиту

1. Методы регистрации солнечных изображений в МР и ВУФ диапазонах спектра с высоким временным (до 1 секунды), пространственным (до 2") и спектральным (до 10"3) разрешением позволяют получать прямую информацию о состоянии, строении и динамике узкотемпературных слоев плазмы в солнечной короне в широком интервале температур (0.05-20МК) и высот (до 4 солнечных радиусов над диском Солнца).

2. Созданные инструменты для комплексного исследования активных процессов в солнечной короне в МР и ВУФ диапазонах позволили определить плотностно-температурные (пространственные и временные распределения пе и Т,., температурные профили ДМЕ) и динамические (скорости распространения возмущений и периоды осцилляций) характеристики плазмы различных структур в короне Солнца.

3. На основе анализа монохроматических изображений в линии иона М§ XII 8.42 А обнаружены крупномасштабные (до 100 тыс.км) высокотемпературные (более 10МК) структуры, расположенные на больших высотах (до 100 тыс.км над лимбом) и с длительным (до суток) временем жизни. Установлена связь таких структур с постэруптивными аркадами, определены их температурный состав и плотность (~109 см'3) , показана существенная роль плазмы с температурой 4-10 МК в их энергобюджете. Впервые установлено, что в активных областях в отсутствии вспышек имеется плазмы с температурой около 10 МК.

4. По данным комплекса приборов ТЕСИС/КОРОНАС-Фотон установлено, что аномально низкий минимум 24 цикла солнечной активности (интенсивность МР излучения составила 1.3х1018 Вт) характеризовался средними значениями температуры короны 1.8МК, меры эмиссии 4x1047 см"3, плотности плазмы 108см"3 и тепловой энергии 2х1023 Дж. Микроактивность, характеризуемая плотностью потока в МР диапазоне на уровне (1-5)х10"13 Вт см "2 , приводила к разогреву плазменных образований до 10 МК.

5. Впервые по монохроматическим изображениям в излучении линий ионов Ре IX 171 А и Не II 304 А с высоким пространственным (до 2") и временным (до 10 мин) разрешением выделены компоненты КВМ с температурами, характерными для плазмы короны и протуберанцев, исследованы их тонкая структура и динамика развития на высотах до 4 солнечных радиусов, выявлен сценарий возникновения корональных выбросов в результате эрупции протуберанца.

Личный вклад автора

Автором разработана аппаратура и поставлены эксперименты со спектро-гелиометром РЕС на спутнике КОРОНАС-И, комплексом СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф. Автор являлся научным руководителем комплекса ТЕСИС на спутнике КОРОНАС-Фотон. Эксперименты с помощью указанных выше приборов, обработка данных и их физическая интерпретация проводились под руководством и при участии автора.

Все изложенные в диссертационной работе оригинальные научные результаты получены лично автором, либо при его руководстве и непосредственном участии.

Автором было разработано направление исследования высокотемпературных плазменных структур солнечной короны методом изображающей рентгеновской спектроскопии, основаным на одновременной регистрации изображений в различных монохроматических линиях.

Научное и практическое значение работы

1. Метод регистрации слабых изображений в ВУФ диапазоне спектра рядом с более ярким (на 2-3 порядка) протяженным источником, реализованный в серии коронографов, позволил получить недоступную ранее детальную информацию о параметрах корональной плазмы на малых высотах. Этот метод открывает возможность дальнейшего значительного совершенствования параметров бортовых телескопов в части наблюдения процессов во внутренней короне Солнца.

2. Метод регистрации непрогнозируемых процессов длительностью несколько минут при ограниченном объеме сохраняемой информации, реализованный в аппаратно-программным комплексе управления, позволил зафиксировать быстропротекающие процессы на Солнце с рекордным временным разрешением, исследовать динамические характеристики вспышек и других событий. Применение этого метода в аппаратуре, предназначенной для регистрации слу-

чайных процессов, позволит существенно сократить объемы накапливаемой информации и упростить ее анализ.

3. Созданные элементы рентгеновской оптики (дифракционные решетки, брэгговские зеркала, рентгеновские детекторы и пр.) и приборы (МР и ВУФ спектрогелиометры и телескопы-коронографы) и разработанные методики их контроля и калибровок позволили провести регистрацию процессов в короне Солнца с рекордными по совокупности характеристиками. В ходе экспериментов с их использованием получены новые данные о характеристиках корональ-ных плазменных структур. Использование этих инструментов в солнечных, астрофизических и лабораторных исследованиях высокотемпературной плазмы позволит сократить время проведения экспериментов и упростить интерпретацию получаемых данных.

4. Получено более 600 тысяч монохроматических и узкополосных (в МР и ВУФ диапазонах спектра) изображений солнечной короны в различных фазах 23-24 циклов солнечной активности и создана база данных. С использованием этих данных проведены комплексные исследования различных структур и процессов во внутренней короне Солнца, в том числе впервые - высокотемпературных плазменных структур, внутренней короны на высотах до 4 радиусов над лимбом, микроактивности Солнца, сверхмощных вспышек балла X. Данные активно используются отечественными и зарубежными учеными, проводящими исследования в области физики Солнца.

5. Расширен каталог эмиссионных корональных линий в диапазонах 176-^-209А и 279-К335 А, со 140 до 165 линий. На основании полученных спектров проведена диагностика электронной температуры, плотности и ДЭМ различных структур в солнечной короне. Полученные спектры дают возможность экспериментального уточнения длин волн и отождествления линий, соответствующих как оптически разрешенным, так и запрещенным переходам в многозарядных ионах.

6. Открыт новый класс компактных объектов в высокотемпературной плазме солнечной короны, который характеризуется температурой ~10 МК,

плотностью ~109см"3, временем жизни от нескольких часов до суток, и расположением в короне на высотах до 100 тыс. км над лимбом. Впервые в «безвспы-шечных» активных областях установлено наличие горячей плазмы с температурой порядка и более 10 МК и определен температурный состав вспышечной плазмы. Предложены новые модели нагрева плазмы ударной волной, которые могут быть использованы для анализа других процессов, происходящих в астрофизической и лабораторной плазме.

7. С помощью спектрофотометра SphinX, входящего в комплекс ТЕСИС, получены прецизионные данные о рентгеновском (0.8-10 А) потоке Солнца в период аномального минимума 24 цикла солнечной активности. На основе этих данных Солнце можно определить как звезду с наиболее слабым рентгеновским излучением в сфере радиусом 23 световых года. В активных областях в это время зарегистрирована рентгеновская активность на уровне (1-5)х109 Вт/м2, которые приводили к локальному разогреву плазмы до температуры выше 10МК. Использование спектрофотометра для регулярных наблюдений Солнца позволит ввести новые критерии чувствительности и точности измерения интегрального рентгеновского потока в мониторинге солнечной активности, что необходимо для решения современных задач солнечной физики и прогноза космической погоды.

8. Предложенные и апробированные методы наблюдения потенциально геоэффективных событий на разных стадиях цикла солнечной активности могут быть использованы для прогноза космической погоды.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на семинарах и ученых советах Отдела спектроскопии и Отделения оптики ФИАН и других научно-исследовательских центрах, 38 национальных и международных конференциях, в том числе:

• SPIE International Symposium, SPIE's 39th Annual Meeting, 17-28 июля, 1994, Сан-Диего, США

• 2nd Swedish-Russian seminar 'High-resolution VUV Spectroscopy of Complex Atoms', 1997, 1-4 октября, Лунд, Швеция

• ISCS Symposium "Solar Variability: From Core To Outer Frontiers", Прага, 9-14 сентября 2002

• ISCS Symposium "Solar Variability as an input to the Earth's Environment", Tatranska Lomnica, Slovakia, 23-28 June 2003.

• 34th COSPAR Scientific Assembly - The Second World Space Congress, 10-19 октября 2002, Хьюстон, США

• Конференция «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности». Н.Новгород, 2-7 июня 2003

• Всероссийская конференция, посвященная 90-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР В.Е.Степанова. Иркутск, ИСЗФ СО РАН, 24-30 августа 2003 г.

• Конференция памяти академика Андрея Борисовича Северного «Солнце и космическая погода», 9-14 июня 2003 года, п. Научный, Украина

• Совещания «Рентгеновская оптика», позднее - симпозиум «Нанофи-зика и наноэлектроника-2006», Нижний Новгород, в 1997,1998,2000, 2002-2010 гг.

• Научная сессия МИФИ-2004,19-23 января 2004 года, Москва

• Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2004, 3-10 июня 2004, Москва

• IAU Symposium 223, 14-19 июня 2004 года, Санкт-Петербург

• IAU Symposium 226,13-17 сентября 2004 года, Пекин, Китай

• Международный симпозиум SEE, 12-14 июля 2004 г., Москва

• 35th COSPAR Scientific Assembly, Paris, France, 19-25 июля 2004 года

• 42 сессия комитета по мирному использованию космического пространства при ООН, 21 февраля - 4 марта 2005 года, Вена, Австрия

• SPM-11 conference "The Dynamic Sun: Challenges for Theory and Observations", 11-16 Сентября 2005, Левин, Бельгия

• XXIII Съезд по спектроскопии, 17-21 октября 2005 г., Звенигород, Московская обл

• Всероссийская конференция "Экспериментальные и теоретические исследования основ прогнозирования гелиогеофизической активности" , 10-15 октября 2005, г. Троицк

• Solar Extreme Events: Fundamental Science and Applied Aspects(SEE-2005)Intemational Symposium 26-30 Сентября 2005, Нор-Амберд, Армения

• IAU Symposium 233, 31марта-4 апреля 2006 года, Каир, Египет

• SOLAR ORB ITER WORKSHOP II, 16-20 октября 2006, Афины, Греция

• "Солнце: активное и переменное", 2-8 сентября 2007 г, п.Научный, Украина

• Конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва (2007,2008,2009,2010)

• SOHO 20 - Transient Events on the Sun and in the Heliosphere 27-31 августа, 2007, Гент, Бельгия

• Рабочее совещание «Рентгеновская оптика - 2008», Черноголовка, 69 октября 2008 г

• "100 лет Тунгусскому феномену: прошлое, настоящее, будущее" 2628 июня 2008 г. Москва,

• Heliophysics, Eclipses & Space Missions Workshop,4-6 Августа, 2008, Горно-Алтайск.

• 37th COSPAR Scientific Assembly 2008, Монреаль, Канада

• The second CORONAS-PHOTON and SPHINX workshop, 9-12 декабря 2008, Вроцлав, Польша

• 3rd Solar Orbiter Workshop , : 25-29 Мая 2009, Сорренто, Италия

• Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2009, 21 - 24 декабря 2009 г., Москва

• 38th COSPAR Scientific Assembly, 18-25 Июля 2010, Бремен, Германия

Публикации.

По теме диссертации в реферируемых журналах опубликовано (в 1992— 2010гг.) 56 работ. Перечень работ приведен в авторском списке в хронологическом порядке в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, авторского списка из 56 наименований, списка литературы из 197 наименований и 3 приложений, содержит 220 страниц машинописного текста, 92 рисунка, 17 таблиц.

Содержание работы

Во Введении сформулированы задачи исследований, представлен исторический обзор поставленных ранее экспериментов и их результатов, кратко изложено содержание работы.

В первой главе обоснованы методы исследования структур и процессов в солнечной короне в МР и ВУФ диапазонах. Выбор участков спектра в МР и ВУФ диапазонах, 1-9 А и 100-600 А, для проведения исследований корональной плазмы был определен исходя из физической задачи эксперимента с одной стороны, и практической возможности реализации методов с другой. Внутри этих диапазонов предпочтительны наблюдения в резонансных линиях высокозарядных ионов наиболее обильных на Солнце элементов: Не, Ре, 81, М§ и др. Электронные температуры максимумов светимости этих линий, лежащие в диапазоне от 0.05 до 20МК, позволяют исследовать плазменные структуры, соответствующие практически всем образованиям в короне на высотах, начиная от переходного слоя и выше.

Оптимальными для решения задач по наблюдению активных процессов и определения состояния плазмы во внутренней (от фотосферы до 4 солнечных радиусов) короне Солнца являются специальные инструменты ВУФ диапазона: телескопы-коронографы и спектрогелиометры.

Во второй главе рассмотрены основные проблемы, связанные с проведением космического эксперимента по регистрации излучения Солнца в МР и ВУФ диапазонах и обоснованы характеристики аппаратуры для регистрации активных процессов в короне и прогноза космической погоды. В разработанной аппаратуре использованы различные оптические схемы: изображающий спектрометр (спектрогелиометр) МР диапазона на основе брэгговского сферического кристаллического зеркала, спектрогелиометр ВУФ диапазона с объективной дифракционной решеткой скользящего падения, телескопы Гершеля.

Разработанный спектрогелиометр МР диапазона позволяет регистрировать монохроматическое излучение резонансной линии иона М§ХП 8.42 А с высоким пространственным разрешением ~2" в поле зрения примерно 1.3°х1.3°. Спектральное разрешение инструмента (~1.8х10"3 А /яч), достаточно для разрешения дублета линии.

ВУФ спектрогелиометры, регистрирующие изображения Солнца в диапазонах 176+206 А и 279+335 А имеют спектральное разрешение 0.024 А/яч и 0.043 А/яч, соответственно, что позволяет регистрировать полное изображение Солнца в спектральных линиях, отстоящих приблизительно на 0.5 А.

Телескоп-коронограф ВУФ диапазона (на полосы вблизи 175 и 304 А) представляет собой эффективный инструмент для регистрации структур и процессов во внутренней короне на расстояниях до 4 радиусов над лимбом Солнца с временным разрешением 30-300 секунд в зависимости от их яркости. Этот прибор имеет высокое пространственное разрешение - несколько секунд угловой дуги.

Все перечисленные выше инструменты оснащены оригинальными двух-координатными детекторами на основе ПЗС-матриц для регистрации изображений в рабочем участке МР или ВУФ диапазона спектра. Разработанные детекторы имеют высокую радиационную стойкость и обеспечивают оптимальное, с точки зрения решаемых задач, сочетание эффективности регистрации, временного и пространственного разрешения.

Учитывая широкий круг наблюдательных задач и большие информационные потоки в экспериментах, реализующих метод изображающей спектроскопии Солнца, для управления комплексом аппаратуры был разработан ряд аппаратно-программных комплексов управления, представляющих мощные бортовые компьютеры. С их помощью осуществлялось управление приборами, как по командам с Земли, так и автономно по находящимся в памяти программам, обрабатывалась, сжималась и подготавливалась для передачи на Землю полученная в экспериментах информация.

В третьей главе даны описания методик изготовления и калибровки спектральных и телескопических инструментов МР и ВУФ диапазонов. В ходе разработки МР спектрогелиометра созданы уникальные оптические элементы — брэгговские фокусирующие зеркала. Эти зеркала представляют собой сферически изогнутый кристалл кварца с прецизионной взаимной ориентацией кристаллической и оптической поверхности — лучше 1'. Проведены испытания зеркал в видимом и рабочем диапазонах спектра, которые показали их высокие изображающие свойства.

Для ВУФ спектрогелиометра была проведена работа по оптимизации голо-граммных решеток с целью повышения эффективности дифракции и снижения уровня рассеянного света в диапазоне 170-300 А. Была разработана методика и проведены исследования большого количества образцов (более 100) по определению экспериментальной зависимости эффективности дифракции от глубины штриха для решеток этого типа. Для создания космической аппаратуры были изготовлены дифракционные решетки, имеющие эффективность дифракции около 7% и интегральный уровень рассеянного света менее 1% для длины волны 171.4 А при установке под скользящим углом 1.5°.

Была разработана методика и проведены экспериментальные исследования по определению спектральных свойств многослойных рентгеновских зеркал нормального падения - основных оптических элементов спектрогелиометров и

телескопов-коронографов ВУФ диапазона, созданных в ИФМ РАН. Для всех зеркал получены спектральные функции коэффициента отражения.

Были разработаны методики и экспериментально определены спектральные функции эффективности регистрации ВУФ спектрогелиометра в рабочих диапазонах, которые впоследствии использовались для первичной обработки получаемых данных. В ходе этих исследований получены спектры высокоиони-зованного фтора, по которым была определена спектральная шкала прибора.

Были разработаны алгоритмы и создано программное обеспечение для первичной обработки получаемых изображений. Оно включало в себя восстановление потерянных данных, вычитание фона, коррекцию функции белого поля, центрирование и поворот изображений. Программное обеспечение позволило подготовить получаемые данные для их физической интерпретации.

В четвертой главе представлены результаты исследования солнечной активности в МР диапазоне спектра. По данным спектрофотометра БрЫпХ в диапазоне 0.8-10 А определены основные интегральные характеристики корональ-ной плазмы в минимуме 24 цикла солнечной активности: средняя температура ~1.8 МК, мера эмиссии ~4х1053 м"3, плотность плазмы ~108 см"3, тепловая энергия -2x1023 Дж. Несмотря на то, что этот минимум солнечной активности был самым глубоким за все периоды фотометрических наблюдений (интегральная интенсивность рентгеновского излучения составила 1.3х1018Вт), было зарегистрировано наличие рентгеновской активности, вызванной субмикровспышками в активных областях с потоком (1-5)х10"9 Вт/м2, которые приводили к локальному разогреву плазмы до температуры выше 10 МК.

Были исследованы свойства импульсных и долгоживущих горячих рентгеновских источников в короне в период максимума солнечной активности. Обнаружен и исследован новый класс высокотемпературных компактных объектов -«пауков», характеризующийся температурой около 10МК, плотностью ~109 см"3, расположением на высотах до 0.3 солнечных радиуса Солнца над лимбом и большим временем жизни. Для «пауков», вспышек и активных областей опреде-

лены дифференциальная мера эмиссии, пространственное распределение электронной плотности и температуры. Показана существенная роль плазмы с температурой 2-10 МК в образовании МР излучения и энергобюджете солнечных вспышек.

Проведено исследование периодических осцилляций рентгеновских источников излучения. В различных типах горячих плазменных источников (активные области, импульсные вспышки, градиентные события) обнаружены колебания, периоды которых лежат в диапазоне 5-160 мин. Показано, что длинно-периодические колебания могут отражать собственные резонансные частоты активной области как связанной системы магнитных петель. Спектры мощности колебаний позволяют четко идентифицировать тип источника, в котором они наблюдаются. Различие в спектрах мощности колебаний градиентных событий и импульсных вспышек указывает на различные механизмы нагрева плазмы во время этих событий.

В наблюдениях горячей плазмы обнаружены квазисинхнронные всплески рентгеновского излучения в отстоящих друг от друга активных областях. Показано, что всплески имеют различную природу: возбуждение от одной области к другой может передаваться по протяженным магнитным петлям, или же они могут инициироваться процессами, происходящими в нижних слоях Солнца.

Анализ динамики высокотемпературных структур показал, что высокотемпературная плазма концентрируется вблизи вершин магнитных петель. Время существования высокотемпературных источников излучения составляет до нескольких дней, что много выше характерных времен охлаждения плазмы излучением и электронной теплопроводностью. Это дает основание предположить, что в солнечной короне происходит энерговыделение (возможно, связанное с магнитным пересоединением), которое подогревает высокотемпературные источники и компенсирует их теплопроводное охлаждение. Измеренная скорость распространения вспышечного возмущения составила 650 км/с. На основании проведенных исследований был сделан вывод об объемном нагреве плазмы во время вспышечных событий за счет образующейся ударной волны.

В главе 5 представлены результаты спектральной диагностики плазмы ко-рональных структур. Исследования проводились на основе нескольких тысяч спектрогелиограмм, зарегистрированных ВУФ спектрогелиометром в диапазонах 176-1-206 А и 279+335 А. Составлен каталог линий этого диапазона, содержащий 165 линий по сравнению с ~140, зарегистрированными ранее. Предложена идентификация 102 линий. Для активных областей были получены экспериментальные отношения интенсивностей линий иона Бе XII, которые широко используются при проведении диагностики плазмы.

Определена электронная плотность плазмы для различных структур на Солнце в диапазоне температур 1-2.5МК. Показано, что она возрастает с ростом активности от примерно 5х108 см"3, для областей спокойного Солнца, до Зх101Осм"3 для вспышек X балла. Дифференциальная мера эмиссии, рассчитанная с применением метода Байеса, показывает сложное температурное распределение для областей повышенного энерговыделения. В полученных распределениях ДМЭ всегда присутствует низкотемпературный (1-1.5МК) максимум, который может быть объяснен обилием холодной плазмы по лучу зрения спектро-гелиометра.

В главе 6 представлено исследование температурного распределения плазмы и процессов во внутренней (высота до 5 радиусов над фотосферой) короне Солнца. Получено интегральное пространственное распределение «коро-нальной» (Т-1МК) и холодной (Т-0.05МК) плазмы, которое имеет существенно разный характер, и предложено объяснение этого явления разными механизмами возбуждения спектральных линий. Высотное и широтное распределение светимости холодной плазмы имеет более высокую степень корреляции с лимбовой яркостью по сравнению с наблюдаемой в «корональной» плазме, что объясняется более высокой локализацией горячей плазмы внутри силовых трубок линий магнитного поля. Радиальное распределение яркости короны в «корональных» и холодных линиях имеет разную степень корреляции с высотой в максимуме и

минимуме цикла солнечной активности, что объясняется изменением структуры магнитного поля.

Внутренняя корона имеет большую степень структуризации в «корональ-ной» плазме, чем в холодной. Структуры, наблюдаемые в «корональных» линиях, имеют хорошую корреляцию со структурами, наблюдаемыми оптическими коронографами на существенно больших расстояниях над лимбом и, по всей видимости, являются основаниями крупномасштабных петель магнитного поля.

Исследование динамики процессов во внутренней короне показало, что образование корональных выбросов масс (КВМ) связано с различными первичными процессами во внутренней короне. При этом на разных стадиях солнечной активности превалируют различные первичные процессы: в минимуме - взрывы протуберанцев, в максимуме - процессы магнитного пересоединения.

Для определения вероятности возникновения КВМ для прогноза космической погоды необходимо использовать различные типы инструментов: оптимальным представляется сочетание спектрогелиометра MgXII и телескопов-коронографов, регистрирующих корону в возможно более монохроматичных линиях Hell и FelX.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации:

- Обоснован выбор спектральных диапазонов и характеристик аппаратуры, наиболее эффективные для реализации метода изображающей спектроскопии.

- Разработаны оптические схемы МР и ВУФ спектрогелиографов и методики контроля элементов рентгеновской оптики МР и ВУФ спектрогелиографов, а также самих инструментов в видимом и рентгеновском диапазонах спектра.

- Разработаны методы регистрации коротковолнового излучения, связанного с различными процессами накопления, трансформации и выделения энергии во внутренней солнечной короне.

- Успешно проведены эксперименты по изображающей спектроскопии Солнца на орбитальных станциях КОРОНАС-И в 1994 г., КОРОНАС-Ф с 2001

по 2005 г. и КОРОНАС-ФОТОН в 2009 г.: получено более 600000 рентгеновских изображений и спектров Солнца, соответствующих различным фазам в течение 23-24 циклов солнечной активности.

С помощью разработанной автором многоканального спектрогелиометра РЕС открыт целый ряд новых явлений, связанных с высокотемпературными плазменными образованиями в нижней короне Солнца. На основе монохроматических изображений в линии иона Mg XII:

- Впервые обнаружен и исследован класс высокотемпературных плазменных образований, характеризуемых плавной динамикой и различными пространственно-временными масштабами от корональных ярких точек до глобальных структур с временами жизни соответственно от десятков минут до многих часов.

- Впервые получены пространственно-временные распределения электронной температуры и плотности корональных структур с температурой боле 4 МК и установлена существенная роль горячей плазмы с температурой 4-10 МК в энергобюджете вспышечных процессов.

- Впервые обнаружена горячая плазма с температурой около 10 МК в «без-вспышечных» (по классификации монитора GOES) активных областях, рентгеновское излучение которых состоит из «элементарных всплесков» длительностью 10-20 минут.

С помощью комплекса прибора ТЕСИС на основе монохроматических изображений линии иона Fe IX впервые в ВУФ диапазоне с высоким пространственным (до 2 секунд дуги) и временным (до 10 мин) разрешением исследована тонкая структура и динамика КВМ до высот порядка 4 солнечных радиусов и обнаружена их связь с взрывными протуберанцами в период аномально низкой активности Солнца.

В работе получены также следующие важные для солнечной астрофизики и спектроскопии результаты:

- В короне обнаружены области со всплесками рентгеновского излучения, имеющих симпатический и квазисинхронный характер. Скорость распростране-

ния возбуждения для симпатических всплесков составила 700 км/сек. Показано, что причиной большинства квазисинхронных событий послужило одновременное всплывание новых магнитных потоков в фотосфере.

- Обнаружено три типа спектра мощности осцилляции высокотемпературной плазмы, соответствующих разным типам вспышек.

- Измерен уровень рентгеновской активности Солнца во время аномально глубокого минимума 24 цикла. Средняя интегральная интенсивность рентгеновского излучения Солнца составляет 1.3x1018 Вт. Оценка средней температуры корональной плазмы в этот период дала значение 1,81 ±0.05 МК

- Составлен каталог линий диапазонов 176-206 и 279-335 А, содержащий 165 линий. Определены электронная плотность плазмы в диапазоне температур 1-2.5МК и температурные профили дифференциальной меры эмиссии для различных структур на Солнце.

- Впервые получены спектрально чистые изображения солнечной короны в линиях Не II (температура возбуждения Т-0.05 МК) и Б! XI (Т~ 1.2 МК). Получено высотные распределения плазмы в солнечной короне, характеризуемой разной температурой. Показано, что на дальних расстояниях светимость короны определяется в основном линией Не II, в то время как на высотах до нескольких десятых радиуса Солнца - излучением более «горячих» ионов (в частности, 81 XI, Бе XII)

- Обнаружено, что в период минимума солнечной активности горячая плазма имеет развитую и устойчивую структуру на больших расстояниях над поверхностью Солнца. В этот период, как правило, КВМ инициируются взрывными протуберанцами, а образующаяся в процессе выбросов плазма имеет сложную структуру. С другой стороны, в максимуме цикла солнечной активности, как показывают наблюдения, одним из основных триггеров КВМ являются процессы энерговыделения с повышением эмиссии горячей плазмы. В связи с этим, для регистрации момента возникновения КВМ с целью прогноза космической погоды необходимо использовать различные типы инструментов: оптимальным представляется сочетание спектрогелиометра М§ XII и телескопов-

коронографов, регистрирующих возможно более монохроматичные спектральные интервалы вблизи линий Не И и Fe IX.

Публикации автора по теме диссертации:

1. Житник, И.А. Исследование характеристик многослойных рентгеновских зеркал для диапазона d = 19 нм с помощью лазерно-плазменного источника /И.А. Житник, С.В. Кузин, М.М. Митропольский и др.// Квантовая электроника. 1993. Т. 20. № 1. С. 89-94.

2. Mikerov, V.I. High-resolution neutron tomography. / V.I.Mikerov, I.A.Zhitnik, I.A.Ignat'ev, S.V.Kuzin et al.//Physica Scripta. 1995. T. 57. P. 190195

3. Kuzin, S. V. Grazing incidence XUV spectroheliograph RES-C for the CORONAS mission/ S. V. Kuzin, I. A. Zhitnik, A. A. Pertsov et al. // The Journal of X-Ray Science and Technology. 1997. V. 7. № 3-4. C. 233-247.

4. Mikerov, V.I. A parabolic concentrator for thermal neutrons/ V.Mikerov, I.Zhitnik, S.Kuzin et al.// Physica Scripta. 1997. V. 55. № 1. C. 30-32.

5. Житник, И.А. Спектральный анализ солнечных изображений в области 180-210 А с помощью спектрогелиографа РЕС-К на орбитальном спутнике КОРОНАС-И / И.А. Житник, С.В. Кузин, Логинов, Д.Б и др. // Письма в Астрономический Журнал. 1998. Т. 24. С. 819.

6. Zhitnik, I. Instruments for XUV-imaging spectroscopy of the Sun on board the CORONAS-I satellite/ I.Zhitnik, S. Kuzin, A.Pertsov et al. // SPIE selected papers. New Methods and Instruments for Space and Earth-based spectroscopy in XUV, UV, IR and MM-waves. 1998. V. 3406. P.l.

7. Zhitnik, I. Manufacture and testing of X-ray optical elements for the TEREK-C and RES-C instruments (the «CORONAS-I» mission) / I.Zhitnik, S. Kuzin, A.Pertsov et al. // SPIE selected papers. New Methods and Instruments for Space and Earth-based spectroscopy in XUV, UV, IR and MM-waves. 1998. V. 3406. P. 2034

8. Zhitnik, I. FeXII emission lines in solar active regions observed by the RES-C spectroheliograph on the CORONAS-I mission/ I.Zhitnik, S. Kuzin, A. Urnov et al. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 1999. V. 308. № 1. P. 228-232.

9. Житник, И.А. Многослойная и кристаллическая рентгеновская оптика для солнечной рентгеновской астрономии / И. Л. Житник, С. В. Кузин, В. А. Слемзин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999. Т. 1. С.19-28

10. Mikerov V.I., Implementation of fast-neutron radiography on a stationary neutron generator using a CCD detector / Mikerov V.I., Zhitnik I.A., Isakov A.I., Tu-karev V.A., Krutov V.V., Korneev V.V., Kuzin S.V., et al .//Instruments and Experimental Techniques. 2000. T. 43. № 2. C. 173-176.

11. Слемзин, В. А. Исследование временной стабильности характеристик многослойных рентгеновских зеркал для солнечного рентгеновского телескопа СРТ-К и рентгеновского спектрометра РЕС-К / В. А.Слемзин, И.А. Житник, С.Ю. Зуев, С.В. Кузин и А.В.Митрофанов. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2002. № 1. С.84-86.

12. Zhitnik, 1. Dynamic 10 МК plasma structures observed in monochromatic full Sun images by the SPIRIT spectroheliograph on the CORONAS-F mission. / I.A.Zhitnik, O.I.Bugaenko, A.P.Ignat'ev, V.V.Krutov, S.V.Kuzin et al.// Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 2003. V. 338. P. 67-71

13. Zhitnik, I. XUV observations of solar corona in the SPIRIT experiment on board the CORONAS-F satellite. / I.Zhitnik, S.Kuzin, A.Afanas'ev et al.// Advances in Space Research. 2003. V. 32. №4. P.473-477.

14. Zhitnik, I. A Results of XUV full Sun imaging spectroscopy for eruptive and transient events by the SPIRIT spectroheliograph on the CORONAS-F mission. / I.Zhitnik, S.Kuzin, O.Bugaenko et al. // Advances in Space Research. 2003. V. 32. № 12. P. 2573-2577.

15. Бугаенко, О.И. Исследование солнечных образований на основе комплексных наблюдений с Земли и на спутнике КОРОНАС-Ф: I. Методы на-

блюдений и анализа солнечных изображений, зарегистрированных в различных диапазонах излучения. / О.И. Бугаенко, В.В. Гречнев, Р.К. Жигалкин, И.А Житник, А.П. Игнатьев, C.B. Кузин и др. // Известия Крымской Астрофизической Обсерватории. 2004. Т.100. С. 102-114.

16. Бугаенко, О.И. Исследование солнечных образований на основе комплексных наблюдений с Земли и на спутнике КОРОНАС-Ф: II. Магнитные поля в корональных дырах на разных высотах. /О.И. Бугаенко, И.А Житник, А.П. Игнатьев, C.B. Кузин, и др.// Известия Крымской Астрофизической Обсерватории. 2004. Т. 100. С. 115-12

17. Бугаенко, О.И Исследование солнечных образований на основе комплексных наблюдений с Земли и на спутнике КОРОНАС-Ф: III. Границы корональных дыр и их связь с активными образованиями. /О.И. Бугаенко, И.А Житник, А.П. Игнатьев, C.B. Кузин, и др.// Известия Крымской Астрофизической Обсерватории. 2004. Т. 100. С. 128-143

18. Черток, И.М. Солнечное эруптивное событие 4 ноября 2001 г. по данным телескопа СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф / И.М. Черток, В.А. Слемзин, C.B. Кузин и др. // Астрономический Журнал. 2004. Т. 81. № 5. С. 447458.

19. Бейгман, ИЛ. Солнечные спектры крайнего ВУФ-диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС Коронас-Ф. I. Каталог линий в области 280-330 А / И.Л. Бейгман, С.А. Боженков, И.А. Житник, C.B. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2005. Т. 31. № 1. С. 39-58.

20. Акимов, Л. А. Квазипериодичность всплесков рентгеновского излучения активных областей Солнца в линии MgXII по данным СПИРИТ/КОРОНАС-Ф: Часть 1 / Л.А. Акимов, С.А. Белецкий, И.Л. Белкина, О.И. Бугаенко, Ю.И. Великодский, И.А. Житник, А.П. Игнатьев, В.В. Корохин, C.B. Кузин и др. // Астрономический журнал. 2005. Т. 49, №7. С. 579-586.

21. Веселовский, И. С. Глобальные изменения и ассиметрия Солнца в период экстремально высокой активности в октябре-ноябре 2003 / С. Веселов-

ский, А.В. Дмитриев, И.А. Житник, А.Н. Жуков, М.А. Зельдович, С.В. Кузин и др. // Астрономический вестник. 2005. Т.39. №2. С. 1-7.

22. Черток, И.М. Проявления корональных выбросов массы в крайнем УФ-диапазоне по данным телескопа СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф / И.М. Черток, В.В. Гречнев, А.В. Слемзин, С.В. Кузин и др. // Астрономический вестник. 2005. Т. 39. №6. С. 517-526.

23. Богачев, С.А. Динамика высокотемпературной плазмы в солнечной короне по наблюдениям СПИРИТ в линии MgXII 8.42 А / С.А. Богачёв, С.В. Кузин, И. А. Житник др. // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39. № 6. С.571-576.

24. Слемзин В.А. Результаты наблюдений ВУФ-излучения Солнца телескопами СПИРИТ И SOHO/EIT / В.А. Слемзин, С.В. Кузин и др. // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39. №6. С. 549-562.

25. Житник И.А. Основные результаты эксперимента СПИРИТ на орбитальной станции КОРОНАС-Ф / И. А. Житник, С.В. Кузин, И.И. Собельман и др. // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39. №6. С. 495-506.

26. Кузин, С.В. Эксперимент ТЕСИС по исследованию солнечной атмосферы в мягком рентгеновском диапазоне спектра (проект КОРОНАС-ФОТОН). / С.В. Кузин, И. А. Житник, О. И. Бугаенко и др. //Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2005. Т. 69. №2. С. 191-195

27. Bogolubov, Е. CCD detectors for fast neutron radiography and tomography with a cone beam / E. Bogolubov, O. Bugaenko, S. Kuzin et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research: Section A. 2005. V. 542. № 1-3. P. 187191.

28. Panasenco, O. Solar origins of intense geomagnetic storms in 2002 as seen by the CORONAS-F satellite./, O.; Veselovsky, I. S.; Dmitriev, A. V.; Zhukov, A. N.; Yakovchouk, O. S.; Zhitnik, I. A.; Ignat'Ev, A. P.; Kuzin, S. V. et al.//Advances in Space Research, 2005.V. 36. № 8. P. 1595-1603.

29. Grechnev, V.V CORONAS-F/SPIRIT EUV observations of October-November 2003 solar eruptive events in combination with SOHO/EIT data /V. V.

Grechnev, I. M. Chertok.V. A. Siemzin, S. V. Kuzin et al.// Journal Of Geophysical Research. 2005. V. 110. № A9.

30. Житник, И.А. Рентгеновская и ВУФ-диагностика активных плазменных образований с помощью спектрогелиографа РЕС в эксперименте СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф / И.А. Житник, С.В. Кузин, A.M. Урнов и др. // Астрономический Вестник. 2006. Т. 40. 4. С. 299-309.

31. Гречнев, В.В. О долгоживущих горячих корональных структурах, наблюдавшихся на ИСЗ КОРОНАС-Ф/СПИРИТ в линии MgXII / В.В. Гречнев, С.В. Кузин, A.M. Урнов и др. // Астрономический Вестник. 2006. Т. 40. № 4. С. 314322.

32. Хабарова, О.В. Вариации потока солнечного излучения в диапазонах 175 и 304 А и их связь с параметрами солнечного ветра / О.В. Хабарова, С.В. Кузин, С.А. Богачев и др. // Астрономический Вестник. 2006. Т. 40. № 4. С. 372378.

33. Grechnev, V.V Plasma Parameters in a Post-Eruptive Arcade Observed with CORONAS-F/SPIRIT, Yohkoh/SXT, SOHO/EIT, and in Microwaves./ Grechnev, V. V.; Uralov, A. M.; Zandanov, V. G; Rudenko, G V.; Borovik, V. N.; Grigorieva, I. Y.; Siemzin, V. A.; Bogachev, S. A.; Kuzin, S. V// Publications of the Astronomical Society of Japan. 2006. V. 58. №1 P. 55-68.

34. Kuzin, S. CME-associated dimmings on the Sun observed with the EUV SPIRIT telescope on the CORONAS-F spacecraft./ Kuzin, S.; Chertok, I.; Grechnev, V. et al. //Advances in Space Research. 2006. V. 38. №3. P. 451-455.

35. Урнов, A.M. О пространственно-временных характеристиках и механизмах образования мягкого рентгеновского излучения в солнечной короне / A.M. Урнов, С.В. Шестов, Ф.Ф. Горяев, И.А. Житник, С.В. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2007. Т. 33. №6. С.446-462.

36. Андреев А.В., Двумерное увеличение изображения в. рентгеновском микроскопе асимметричного отражения / Андреев А.В., Асадчиков В.А., Бузма-ков А.В., Коновко А.А., Кузин С.В., и др. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 85. № 1-2. С. 106-110.

37. Акимов, JI.A. Квазисинхронность всплесков излучения в структурах солнечной короны в линии Mg XII 0.84 нм по данным эксперимента КОРОНАС-Ф/СПИРИТ / JI.A. Акимов, И.Л. Белкина, С.В. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2008. Т. 34. №11. С. 1-13.

38. Кузин, С.В. Спектральные калибровки фильтров и детекторов солнечного телескопа на диапазон 13.2 нм проекта ТЕСИС / С.В. Кузин, С.В. Шестов, А.А. Перцов и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2008. № 7. С. 19-23.

39. Шестов, С.В. Солнечные спектры крайнего ВУФ диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС КОРОНАС-Ф. Каталог линий в области 176-207 А / С.В. Шестов, С.А. Боженков, И.А. Житник, С.В. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2008. Т. 34. №1. С. 38-57.

40. Перцов, А.А. Бортовой комплекс управления экспериментом СПИРИТ / А.А. Перцов, А.П. Игнатьев, И.А. Житник, С.В. Кузин // Приборы и Техника Эксперимента. 2008. №5. С. 67-70.

41. Игнатьев, А.П. Обработка данных с приборного комплекса телескопа-спектрогелиографа СПИРИТ / А.П. Игнатьев, В.А. Слемзин, С.В. Кузин и др. //ПТЭ. 2008. № 5. С.71-80.

42. Slemzin, V.A Off-limb EUV observations of the solar corona and transients with the CORONAS-F/SPIRIT telescope-coronagraph /V. Slemzin, O. Bou-gaenko, A. Ignatiev, S. Kuzin et al.// Annales Geophysicae. 2008. V. 26. P. 30073016.

43. Sylwester, J. SphinX: A fast solar Photometer in X-rays / J. Sylwester, S. Kuzin et al.// Journal of Astrophysics and Astronomy. 2008. V. 29. № 1-2. P. 339-343.

44. Степанян, H. H. Связь корональных дыр с высокоскоростными потоками солнечного ветра./ Н. Н. Степанян, С. В. Кузин, В. Г. Файнштейн, и др//Астрономический вестник. 2008. Т. 42. № 1. С. 86-92.

45. Stoeva, P. Investigation of the white light coronal structure during the total solar eclipse on March 29, 2006./ Stoeva P., Stoev A., Kuzin S. et al. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2008. V. 70, No. 2-4. P. 414-419.

46. Шестов, C.B. Диагностика электронной плотности плазмы структур солнечной короны по линиям ионов FeXI-FeXIII диапазона 176-207 Â в эксперименте СПИРИТ/КОРОНАС-Ф / C.B. Шестов, A.M. Урнов, C.B. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2009. Т. 35. №1. С. 50-62.

47. Богачев, С.А. Об опыте обработки и анализа данных спутника КОРОНАС-Ф/СПИРИТ и других солнечных экспериментов / С.А. Богачёв, В.В. Гречнев, C.B. Кузин и др. // Астрономический Вестник. 2009. Т. 43. №2. С. 152159.

48. Kuzin, S. V. TESIS experiment on EUV imaging spectroscopy of the Sun/ Kuzin, S. V.; Bogachev, S. A.; Zhitnik, I. A et al.// Advances in Space Research. 2009. V. 43, No. 6. P. 1001-1006.

49. Кузин, C.B Калибровки рентгеновского спектрогелиографа на длину волны 0.84 нм проекта ТЕСИС / C.B. Кузин, С. В. Шестов, А. А. Перцов и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. №7. С. 51-54.

50. Житник, И.А. Исследование активных процессов в солнечной короне методами изображающей спектроскопии в области длин волн 8-350 Â (эксперимент СПИРИТ)./ Я.А.Житник, С.В.Кузин, С.А.Богачев и др. // Солнечно-земная физика: Результаты экспериментов на спутнике КОРОНАС-Ф, под ред. В.Д. Кузнецова, М.: Физматлит. 2009. С. 65-128.

51. Архангельский, А.И. Создание, отработка и первоначальное включение комплекса научной аппаратуры (КНА) «ФОТОН» (взаимодействие КНА -КА)/ Архангельский А.И., Гляненко A.C., Котов Ю.Д. ...Кузин C.B. и др.// Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2009. Т. 111. № 4. С. 9-16.

52. Кузин, C.B. Применение орбитальных солнечных телескопов для прогноза космической погоды/ Кузин C.B., Богачев С.А.// Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2009. Т. 111. № 4. С. 51-55.

53. Кузин, C.B. Эксперимент ТЕСИС по рентгеновской изображающей спектроскопии Солнца на спутнике КОРОНАС-Фотон / C.B. Кузин, С.А. Бога-

чев, И.А. Житник и др. // Известия РАН. Серия Физическая. 2010. Т. 74. №1. С. 39-43.

54. Шестов, C.B. Диагностика температуры солнечной плазмы во вспышках и активных областях по линиям спектрального диапазона 280-330 Â в эксперименте СПИРИТ/ КОРОНАС-Ф / C.B. Шестов, C.B. Кузин, А. М. Урнов и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2010. Т. 36, № 1.

55. Богачев С.А., Спектры мощности горячей плазмы солнечных вспышек по данным эксперимента СПИРИТ/КОРОНАС-Ф/ Богачев С.А., Кузин C.B., Перцов А.А., Зыков М.С. // Астрономический вестник. 2010. Т. 44. № 2. С. 182189.

56. Sylwester J. The Sun's X-ray emission during the recent solar minimum / J. Sylwester, M. Kowalinski, Sz. Gburek, M. Siarkowski, S. Kuzin et al. // Eos, Transactions American Geophysical Union. 2010. V. 91, № 8. P. 73-74.

Подписано в печать 7.10.2010 г. Формат 60x84/16. Заказ №48. Тираж 100 экз. П.л 2.0. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Кузин, Сергей Вадимович

Введение.

Обзор литературы.

Глава 1. Методы исследования структур и процессов в солнечной короне.

§1.1 Выбор участков спектра в МР и ВУФ диапазоне для проведения спектральной диагностики корональной плазмы.

§1.2. Особенности наблюдения внутренней короны в ВУФ диапазоне.

Глава 2. Космические инструменты для получения спектральных изображений солнечной короны.

§2.1 Спектрогелиографы МР диапазона.

§2.2 Спектрогелиометры ВУФ диапазона.

§2.3 ВУФ телескоп-коронограф.

§2.4 Детекторы МР и ВУФ диапазона.

§2.5 Аппаратно-программный комплекс управления экспериментом.

Глава 3. Изготовление и калибровки спектральных и телескопических инструментов МР и ВУФ диапазонов.

§3.1 Кристаллические зеркала.

§3.2 Дифракционные решетки.

§3.3 Многослойные зеркала крайнего ВУ диапазона.

§3.4 Оптические и спектральные калибровки инструментов.

§3.5 Обработка полученных данных.

Глава 4. Солнечная активность в рентгеновском диапазоне.

§4.1 Рентгеновская активность Солнца в минимуме цикла.

§4.2 Свойства импульсных и долгоживущих горячих рентгеновских источников в короне

§4.3 Периодические осцилляции рентгеновских источников излучения.

§4.4 Квазисинхронные всплески излучения в горячей плазме.

§4.5 Динамика высокотемпературной плазмы.

§4.6 Возможные механизмы нагрева компактных горячих источников в короне.

Глава 5. Спектральная диагностика плазмы корональных структур.

§5.1 Обзор полученных данных.

§5.2 Каталог спектральных линий, составленный по данным ВУФ спектрогелиометра.

§5.3 Спектральная диагностика «корональной» плазмы.

Глава 6. Температурное распределение плазмы и процессы во внутренней короне.

§6.1 Температурный состав плазмы и его вариации во внутренней короне.

§6.2 Плазменные структуры во внутренней короне.

§6.3 Связь корональных выбросов масс с процессами во внутренней короне.

Введение диссертация по астрономии, на тему "Рентгеновская изображающая спектроскопия солнечной короны в проекте КОРОНАС: создание аппаратуры и астрофизические результаты"

Актуальность темы

Предметом настоящей диссертационной работы является исследование структуры и динамики плазменных образований в короне Солнца методом изображающей спектроскопии рентгеновского и вакуумного ультрафиолетового (MP и ВУФ) диапазона. Исследования проведены с использованием экспериментальных данных, полученным в серии экспериментов на космических аппаратах КОРОНАС-И, КОРОНАС-Ф и КОРОНАС-Фотон в 1994-2009 годах в разных фазах активности Солнца.

Объект исследования — солнечная корона является внешней оболочкой Солнца [Шкловский, И.С., 1962, Phillips, 1995, Golub and Pasachojf, 2010, Aschwanden, 2005]. Она расположена непосредственно над хромосферой, причем физические свойства вещества при переходе от хромосферы к короне меняются практически скачкообразно в исчезающе тонком, по солнечным масштабам, переходном слое: плотность плазмы падает примерно на шесть порядков до

8 Q "3

10-10 см" , а температура возрастает с 6000К до миллиона градусов (МК). При этом сильно увеличивается степень неоднородности плазмы как по температуре, так и по плотности. Это связано с тем, что, в отличие от фотосферы, в короне магнитное поле управляет веществом. Выходящие из нижних слоев Солнца силовые линии магнитного поля образуют в короне сложные разномасштабные конфигурации, как закрытые, так и открытые.

Вследствие специфических условий - низкой плотности и высокой температуры плазмы (такая плазма получила название «корональная»), максимум излучения короны приходится на мягкий рентгеновский (MP) и вакуумный ультрафиолетовый (ВУФ) диапазоны спектра (1^-1000 А), где эффективно возбуждаются многозарядные ионы тяжелых элементов. При этом, в зависимости от конкретных условий, могут доминировать различные механизмы возбуждения, как тепловые, так и не тепловые.

Корона является самой динамичной частью Солнца: процессы, происходящие в ней имеют характерные времена развития от сотых долей секунды до суток. Многие явления сопровождаются накоплением, а затем выделением в различных формах большого количества энергии. Особенно мощные взврывообразные процессы, сопровождаемые выделением большого количества энергии в виде электромагнитного излучения и ускорения частиц, называются вспышками. Помимо выделения энергии в виде излучения огромное количество кинетической энергии выделяется во время развития корональных выбросов масс (КВМ) в виде солнечного ветра, распространяющегося в основном по открытым линиям магнитного поля.

В то же время, в короне наиболее очевидно проявляется долговременная цикличность солнечной активности, связанная с псреполюсовкой глобального магнитного поля, где ее внешние проявления связаны, в первую очередь, со значительным изменением интегрального потока МР и ВУФ излучения с 11-летней периодичностью.

Вопросы, связанные с механизмами нагрева короны, ускорением солнечного ветра, природой солнечных вспышек и циклов солнечной активности до настоящего времени являются нерешенными вопросами фундаментальной астрофизики.

По этой причине исследование короны Солнца в настоящее время является одним из лидирующих направлений научных астрофизических исследований. Это также связано и с тем, что Солнце является уникальным объектом — единственной звездой, которую можно изучать с высоким пространственным и временным разрешением. Это позволяет получать данные об общих физических процессах, происходящих в глубинах и на поверхностях звезд.

Процессы, связанные с энерговыделением в короне Солнца, определяют состояние межпланетной и, в частности, околоземной среды. Они дают основной вклад в повышение радиационного фона, во многом определяют состояние магнитосферы, ионосферы и верхних слоев атмосферы Земли, и таким образом влияют на проявления техногенной деятельности человека [Веселовский и др., 2004, Житник и др., 2003(а), Воуагскик е1. а1., 2004, Ко1отШзеу е1 а1, 2004, Коломийцев и др., 2006]. По этой причине исследование короны важно для изучения солнечно-земных связей, выработки прогноза геоэффективных событий и их возможных последствий. Эта область исследований бурно развивается в последнее время и носит название-«космическая погода».

Несмотря на то, что основным источником энергии всех активных процессов в короне является энергия магнитного поля, их проявления принципиально различаются по механизму преобразования энергии, скорости протекания, мощности и т.п. Кроме того, большинство процессов энерговыделения в короне имеют комплексный характер, поэтому для их детального качественного и количественного исследования необходимо применять разные методы. Для определения количества и формы выделившейся энергии необходимы данные об изменении плотности и температуры плазмы, ее кинетической энергии, величине ускорения частиц, динамике магнитных структур, вариаций яркости в различных спектральных диапазонах и пр. Для получения указанных выше данных необходимо использовать различные методы и инструменты, позволяющие реализовать максимальное спектральное, пространственное и временное разрешения, прецизионную фотометрию, определение поляризации, а также их комбинации.

В настоящей работе представлены разработанные автором методы и инструменты для исследования солнечной короны в МР и ВУФ диапазоне спектра, направленные на количест6 венное определение параметров плазмы, динамических характеристик в быстропротекающих процессах и основные астрофизические результаты, полученные в ходе этих исследований.

Выбор MP и ВУФ диапазона для проведения исследований связан с тем, что он является наиболее удобным для проведения исследований солнечной короны, поскольку основная часть излучения этой области Солнца формируется линиями многозарядных ионов с электронными температурами возбуждения 104-107К, которые характерны для короны, а так же практическим отсутствием непрерывного спектра. В этом диапазоне наиболее удобно исследовать «термический» компонент солнечной плазмы с Те>10бК: благодаря малости порога возбуждения линий по отношению к температуре их интенсивность оказывается чувствительна лишь к низкоэнергетической (максвелловской) части распределения электронов по скоростям и практически не зависит от возможных отклонений максвелловской функции, возникающих при высоких энергиях Е»кТ, наблюдавшихся в спектрах вспышек и активных областей [Mandelshlam et al., 1984, Du/ton et al., 1984, Shoub, 1983].

Для определения физических параметров плазмы можно использовать как данные спектральных наблюдений в монохроматических линиях, так и широкополосных (телескопических) наблюдений. Интерпретация телескопических данных основана на анализе изображений, зарегистрированных в различных спектральных диапазонах одновременно или с небольшой временной задержкой. По отношению интенсивностей одних и тех же участков солнечного диска в разных спектральных линиях, используя модели, описывающие параметры плазмы в различных солнечных структурах, можно оценить электронную температуру плазмы (Те) и распределение излучающего вещества с температурой (дифференциальную меру эмиссии, ДМЭ). Этот метод применяется при обработке данных солнечных телескопов SXT/Yohkoh [Нага et al., 1992], EIT /SOHO [Zhang, 1999], XRT/HINODE [Narukage et al, 2007, Reeves et al., 2007]. Ограничения этого метода заключаются в больших погрешностях, связанных с выбором конкретной модели, обилием элементов, наличием в анализируемых спектральных диапазонах большого количества неидентифицированных линий, что может приводить к существенному вкладу излучения из других температурных областей.

Гораздо более точными являются методы, основанные на анализе спектроскопических данных. Для определения плотности плазмы используются плотностно зависимые отношения интенсивностей двух линий одного иона [Jordan, С., 1974, 1979, Dere et al., 1979, Doschek, 1991, Zhitnik et al., 1999], что позволяет исключить неопределенность в обилиях элементов и ионизационной температуре. При этом предполагается, что излучающая плазма изотермична, и измеренная плотность ставится в соответствие области с температурой, равной температуре максимально обильного иона. Плотностно зависимые отношения интенсивностей встречаются в спектрах ионов с метастабильными состояниями \Doschek, 91], то есть в тех случаях, когда на населенность уровней, помимо возбуждения прямым электронным ударом из основного состояния, оказывают влияние столкновительные процессы. При определении ДМЭ учитывается существование на луче зрения различных температурных областей \Dere, 1982, Вггсккоше е! а1., 1995, Вгоятя а1., 1996, 2000]. Для ее восстановления обычно применяются итерационные процедуры, использующие линии, интенсивность которых слабо зависит от плотности в характерном для короны диапазоне плотностей 108 тЮ см " \Brosius е1 а1., 2000]. Совместное применение плотностной диагностики и восстановление ДМЭ позволяет оценить объем, занимаемый излучающей плазмой, а сопоставление ДМЭ, полученных по линиям ионов различных элементов, позволяет оценивать относительные обилия элементов.

Исследование спектров излучения Солнца является важным не только для решения фундаментальных задач физики Солнца, но и фундаментальной спектроскопии и атомной физики. В частности, результаты диагностики солнечной плазмы позволяют проверять точность теоретических расчетов атомных констант и указывать выявленные несоответствия [.ЬапсИ апс1 ЬапсИт, 1997].

Исследования солнечной короны в МР и ВУФ диапазоне спектра можно проводить только вне атмосферы Земли, и их практическая реализация началась в середине прошлого века с развитием космической техники. Экспериментальная аппаратура для реализации этого метода должна обладать высоким спектральным и пространственным разрешением, большим динамическим диапазоном регистрации. Кроме того, для понимания взаимосвязи разнообразных процессов, происходящих в солнечной короне, важно проводить постоянные наблюдения с высоким временным разрешением в широком поле зрения.

Целью исследований является получение новых экспериментальных данных о процессах накопления и трансформации энергии в солнечной короне и их астрофизическая интерпретация.

Цель работы заключается в решении следующих основных задач:

1. Разработка новых методов получения информации о физических процессах, протекающих в солнечной короне.

Временной интервал выполнения данной работы составляет более 20 лет (с 1989 года). По теме диссертации в реферируемых журналах опубликовано (в 1992-2010гг.) 56 работ (см. стр. 197).

Научная новизна

4. Исследован новый класс явлений в корональной плазме с температурой 4-20 МК, о -з плотностью —10 см" и временем жизни до суток.

6. Определены параметры плазмы (электронные и ионные плотности и температуры, мера эмиссии, периоды осцилляций) в различных корональных структурах: активных областях, вспышечных областях (в том числе - впервые для сверхмощных событий), долгоживущих высокотемпературных структурах и пр. Определены интегральные параметры корональной плазмы в период аномально низкого минимума 24 цикла солнечной активности (2009 г.).

7. Впервые исследована структура внутренней короны в ВУФ диапазоне и процессы формирования КВМ.

Положения, выносимые на защиту

2. Созданные инструменты для комплексного исследования активных процессов в солнечной короне в МР и ВУФ диапазонах позволили определить плотностно-температурные (пространственные и временные распределения пе и Те, температурные профили ДМЕ) и динамические (скорости распространения возмущений и периоды осцилляций) характеристики плазмы различных структур в короне Солнца.

О 'З их температурный состав и плотность (-10 см"), показана существенная роль плазмы с температурой 4-10 МК в их энергобюджете. Впервые установлено, что в активных областях в отсутствии вспышек имеется плазмы с температурой около 10 МК.

4. По данным комплекса приборов ТЕСИС/КОРОНАС-Фотон установлено, что аномально низкий минимум 24 цикла солнечной активности (интенсивность МР излучения

1 Я составила 1.3x10 Вт) характеризовался средними значениями температуры короны 1.8МК,

47 3 8 3 меры эмиссии 4x10 см" , плотности плазмы 10 см" и тепловой энергии 2x10 Дж. Микроактивность, характеризуемая плотностью потока в МР диапазоне на уровне (1-5)х10"13 Вт см "2 , приводила к разогреву плазменных образований до 10 МК.

5. Впервые по монохроматическим изображениям в излучении линий ионов Бе IX 171 А и Не II 304 А с высоким пространственным (до 2") и временным (до 10 мин) разрешением выделены компоненты КВМ с температурами, характерными для плазмы короны и протуберанцев, исследованы их тонкая структура и динамика развития на высотах до 4 солнечных радиусов, выявлен сценарий возникновения корональных выбросов в результате эрупции протуберанца.

Содержание работы

Во введении к настоящей диссертации сформулированы задачи исследований, представлен исторический обзор поставленных ранее экспериментов и их результатов.

В первой главе обоснованы методы исследования структур и процессов в солнечной короне в МР и ВУФ диапазоне. Определены оптимальные для экспериментальных наблюдений участки спектра в МР и ВУФ диапазоне исходя из физической задачи эксперимента с одной стороны, и практической возможности реализации методов с другой.

Во второй главе рассмотрены основные проблемы, связанные с проведением космического эксперимента по регистрации МР и ВУФ излучения Солнца, и обоснованы характеристики аппаратуры для регистрации активных процессов в короне и прогноза космической погоды. Проанализированы основные оптические схемы инструментов для этих исследований — спектрогелиометры МР и ВУФ диапазонов и телескопы-коронографы.

В третьей главе даны описания изготовления и методик калибровки спектральных и телескопических инструментов МР и ВУФ диапазонов и элементов рентгеновской оптики — специальных брэгговских зеркал, дифракционных решеток, детекторов излучения. Представлены разработанные алгоритмы программного обеспечения для первичной обработки получаемых изображений.

В четвертой главе представлены результаты наблюдений солнечной активности в МР диапазоне спектра. Представлены результаты исследования рентгеновского излучения Солнца в минимуме 24 цикла активности и свойств импульсных и долгоживущих горячих рентгеновских источников в короне в период максимума солнечной активности. Описан новый класс высокотемпературных структур в солнечной короне. Определена роль плазмы с температурой 2-10 МК в образовании МР излучения и энергобюджете солнечных вспышек. Проведено исследование периодических осцилляций рентгеновских источников излучения. Определены спектры мощности осцилляций различных видов активных процессов в короне. В наблюдениях горячей плазмы обнаружены квазисинхнронные всплески рентгеновского излучения в отстоящих друг от друга активных областях, исследована их природа. Проанализирована динамика высокотемпературных источников в короне. Дано объяснение разогрева короны в поствспы-шечной плазме.

В главе 5 представлены результаты спектральной диагностики плазмы корональных структур по анализу спектрогелиограмм ВУФ диапазона. Составлен каталог спектральных линий в диапазонах 176^-206 А и 279-^335 А, получены экспериментальные отношения интенсивностей линий иона Ре XII, которые широко используются при проведении диагностики плазмы. Определена электронная плотность плазмы и дифференциальная мера эмиссии для различных структур на Солнце в диапазоне температур 1-2.5МК.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации.

Обзор литературы

Приоритет в спутниковых исследованиях Солнца принадлежит советским ученым. Первый эксперимент по прямой регистрации рентгеновского излучения Солнца был поставлен на втором искусственном спутнике Земли C.JI. Мандельштамом (ФИАН) и A.A. Лебедевым (ГОИ) [.Мандельштам и др., 1961]. Интересно отметить, что в ходе этого эксперимента были впервые экспериментально зарегистрированы радиационные пояса Земли. Примерно в это время к этим работам активно подключился И.А. Житник, и спустя 8 лет в 1965 году в ходе эксперимента под его руководством была получена первая в нашей стране фотография Солнца в рентгеновском диапазоне и зарегистрированы спектры Солнца в области длин волн короче 10 ангстрем. Так как космические исследования Солнца проводились в Отделе Спектроскопии, уже с середины 60-х годов прошлого века И.А. Житником были организованы спектроскопические исследования короны в МР и ВУФ диапазоне. Всего под его руководством было проведено более 30 космических экспериментов на ракетах, искусственных спутниках Земли и межпланетных станциях. Был получен большой объем наблюдательных данных и ряд приоритетных результатов по физике солнечной короны; установлена тепловая природа рентгеновского излучения «спокойного» Солнца; изучена динамика и пространственная структура вспышек. С рекордно высоким спектральным разрешением получены линейчатые рентгеновские спектры наиболее «горячих» многозарядных ионов во вспышечной плазме. Обнаружена поляризация рентгеновского излучения вспышек, указывающая на доминирующую роль в механизме вспышек направленных пучков ускоренных электронов. Зарегистрированы «сателлитные» спектральные линии многозарядных ионов, впервые непосредственно показавшие существенную роль процесса диэлектронной рекомбинации в ионизационном балансе солнечной короны. Столь успешное развитие исследований рентгеновского излучения Солнца стало возможным благодаря высокому уровню экспериментальной и теоретической спектроскопии, достигнутому в ФИАНе под руководством C.JI Мандельштама и, впоследствии, И.И. Собельмана.

Исследования в СССР развивались в значительной мере параллельно с работами, проводимыми в США и Великобритании. Необходимо выделить первый эксперимент по получению изображений полного диска Солнца в отдельных спектральных линиях (спектрогелиограмм), который был проведен на орбитальной станции Skylab в эксперименте S 80А [Tousey, 1975]. В этом эксперименте были получены спектрогелиограммы в диапазоне 171-ьбЗО А, на базе которых был составлен каталог спектральных линий этого диапазона [Dere, 1978], уточнено обилие элементов в солнечной короне и определена дифференциальная мера эмиссии для некоторых солнечных структур [Dere et al., 1979]. Ограничения этого эксперимента определялись его оптической схемой с дифракционной решеткой нормального падения. Это определило относительно низкую дисперсию и, как следствие, переналожение изображений Солнца (размер диска в шкале длин волн составлял —25 Â). Использование в качестве детектора фотопленки обусловило недостаточную точность фотометрии. Эти факторы определили значительные погрешности полученных данных и сложности их интерпретации.

Новым шагом в спектроскопии солнечного плазмы крайнего ВУФ диапазона стали результаты, полученные в ходе ракетных экспериментов SERTS в 1989, 91, 93, 95, 97 гг. [Thomas and Neupert, 1994, Brosius et al., 1996, 1998, 2000]. В этих экспериментах был использован щелевой стигматический спектрометр. Аппаратура обеспечивала высокое пространственное (~ 5") и спектральное разрешение (-0.1 À), точность относительной калибровки интенсивности составляла -20%. Несмотря на ряд ограничений, присущих этим экспериментам (ограниченное поле зрения; наложение двух порядков дифракции, вследствие чего возникали неопределенности в вопросах блендирования отдельных линий; разовый характер наблюдений), по результатам экспериментов SERTS89 и SERTS95 составлены очень подробные экспериментальные каталоги линий активных областей и областей спокойного Солнца в диапазоне 171 4450 к [Thomas and Neupert, 1994]. По этим данным была произведена диагностика параметров плазмы наблюдавшихся активных областей на Солнце [Moon et al., 1996]. В дальнейшем эти исследования были развиты в ходе эксперимента с аналогичным спектрометром CDS на станции SOHO [The SOHO mission, 1995, Harrison et al. 1995, The first results from SOHO, 1997].

В телескопических наблюдениях Солнца в MP и ВУФ диапазоне в последние 20 лет был достигнут значительный прогресс благодаря развитию новых методов регистрации и анализа экспериментальных данных. В частности, многократное улучшение пространственного разрешения и чувствительности рентгеновских телескопов и спектрометров позволило им приблизиться по характеристикам к лучшим наземным телескопам. Это развитие обусловлено в наибольшей мере прогрессом в разработке рентгеновской оптики высокого разрешения на основе зеркал скользящего падения и многослойных зеркал нормального падения [Зеркальная рентгеновская оптика, 1989, Арцимович и др., 1987], детекторов изображений на основе ПЗС-матриц, а также миниатюрных компьютеров, позволивших существенно увеличить объёмы регистрируемой информации.

В 1985-1994 гг. в США было проведено несколько ракетных экспериментов по наблюдению Солнца в XUV-диапазоне 44^-304 Á, в которых были испытаны новые рентгеновские телескопы высокого разрешения [Golub et al., 1990; Barbee et al, 1992; Walker et al, 1994]. В этих экспериментах была продемонстрирована возможность получения изображений корональных структур с пространственным разрешением до 1" и выше. Всего через 10 лет после первых экспериментов было достигнуто субсекундное разрешение [Golub et al., 1999]. Однако применявшийся метод регистрации изображений на фотопленку не мог быть использован в длительных автономных спутниковых экспериментах.

Первым в мире длительным автономным экспериментом по мониторингу солнечной активности был эксперимент ТЕРЕК (ТЕлескоп РЕнтгеновский Космический) на космическом аппарате ФОБОС, выполненный в 1988 г. в Физическом институте им. П.Н.Лебедева под руководством И.А. Житника [Житник и др., 1989]. В телескопе ТЕРЕК впервые была использована комбинация многослойных рентгеновских зеркал и высокочувствительных приемников изображения на основе усилителей изображения (ЭОП) и ПЗС-матриц. В этом эксперименте в течение месяца было получено более 100 изображений Солнца в спектральных диапазонах около 175 и 304 Ä, которые позволили выявить тонкую структуру корональных дыр и уточнить величину потока излучения резонансной линии Hell [Sobelman et al., 1991].

В связи с очевидными преимуществами этого диапазона для проведения солнечных исследований только в последние 10 лет было запущено 6 солнечных обсерваторий, направленных на изучение активных процессов в короне. Во всех этих обсерваториях проводились эксперименты, в ходе которых регистрировались изображения и спектры Солнца в MP и ВУФ диапазоне.

Применение изображающей и спектроскопической аппаратуры позволяет определять конфигурацию магнитных полей в короне, состав и физические характеристики вещества, их вариации во время динамических явлений, связанных с проявлением солнечной активности, и на основе этих данных моделировать процессы энерговыделения в короне.

Эксперименты по исследованиям солнечной короны методом рентгеновской изображающей спектроскопии проводятся в ходе выполнения программы Комплексных ОРбитальных Околоземных Наблюдений Активности Солнца (КОРОНАС).

Первая из трех орбитальных станций этой программы КОРОНАС-И была выведена на околоземную орбиту в 1994 г. В состав аппаратуры входил многоканальный комплекс, состоящий из ВУФ телескопа ТЕРЕК и спектрогелиометра РЕС (РЕнтгеновский Спектрогелиометр) на диапазон 1.8-304 А. Аппаратура обладала широким динамическим диапазоном и возможностями перепрограммирования (в том числе и в полете) режимов наблюдений, что позволило провести детальные исследования отдельных явлений в солнечной короне с целью разделения локальных и глобальных проявлений солнечной активности. В эксперименте были впервые проведены систематические наблюдения Солнца в спектральных диапазонах 132, 175 и 304 А с высоким пространственным разрешением до 1". Также впервые были получены монохроматические изображения Солнца в диапазонах 8.41-8.43 А и 176-209 А.

Дальнейшим развитием этой программы явилось создание солнечной космической обсерватории КОРОНАС-Ф, успешно работавшей на околоземной орбите с 2001 по 2005 год [Oraevsky et al., 2003 (a),(b)]. В состав ее аппаратуры входил спектрогелиометрический и телескопический комплекс СПИРИТ (СПектрометр Изображающий / Рентгеновский Телескоп) [Ораевский, В.Н., Собелъман, И.И, 2002, Slemzin et al., 2003]. СПИРИТ явился существенным развитием предыдущего комплекса за счет использования в его составе широкоапертурной оптики, более чувствительных детекторов с улучшенным пространственным разрешением, более мощного бортового компьютера, позволившего увеличить потоки передаваемой на Землю информации и реализовать режим управления с учетом текущей солнечной активности и состояния аппаратуры.

В январе 2009 года был выведен на орбиту третий спутник этой программы — КОРОНАС-Фотон [Архангельский и др. 2009]. В состав аппаратуры этого космического аппарата входило 12 научных приборов, предназначенных для исследования процессов энерговыделения в солнечной атмосфере в широком диапазоне энергий и длин волн — от гамма-излучения до оптического диапазона. Для этого спутника в ФИАН был разработан и изготовлен телескоп - спектрогелиограф ТЕСИС, реализующий метод изображающей спектроскопии в ВУФ области спектра [Кузин и др., 2005, Kuzin et al., 2009]. При разработке этого комплекса реализованы новые технологии и подходы, в первую очередь, в области рентгеновской оптики, двухкоординатных детекторов и информационных технологий.

Совместный анализ изображений, полученных приборами ТЕРЕК, РЕС, СПИРИТ, ' ТЕСИС с изображениями, полученными на космических станциях Yohkoh, SOHO, TRACE, Hinode и данными наземных наблюдений в оптическом и радио диапазонах обеспечивает возможность изучения тонкой структуры корональных образований в широком диапазоне высот — от фотосферы до верхней короны, а длительный период наблюдений — от минимума до максимума солнечной активности - позволяет исследовать глобальные изменения солнечных структур на протяжении полного солнечного цикла [.Бугаенко и др., 2003 (а,Ь,с), Гречнев и др., 2006, Slemzin et al., 2005, Веселовский и др., 2005].

Заключение диссертации по теме "Астрофизика, радиоастрономия"

Основные результаты, полученные в ходе этих исследований можно сформулировать следующим образом:

- Успешно проведены эксперименты по изображающей спектроскопии Солнца на орбитальных станциях КОРОНАС-И в 1994 г., КОРОНАС-Ф с 2001 по 2005 г. и КОРОНАС-ФОТОН в 2009 г.: получено более 600000 рентгеновских изображений и спектров Солнца, соответствующих различным фазам в течение 23-24 циклов солнечной активности.

С помощью разработанной автором многоканального спектрогелиометра РЕС открыт целый ряд новых явлений, связанных с высокотемпературными плазменными образованиями в нижней короне Солнца. Па основе монохроматических изображений в линии иона М£ XII:

- Впервые получены пространственно-временные распределения электронной температуры и плотности корональных структур с температурой боле 4 МК и установлена существенная роль горячей плазмы с температурой 4—10 МК в энергобгаджете вспышечных процессов.

- Впервые обнаружена горячая плазма с температурой около 10 МК в «безвспышечных» (по классификации монитора GOES) активных областях, рентгеновское излучение которых состоит из «элементарных всплесков» длительностью 10-20 минут.

В работе получены также следующие важные для солнечной астрофизики и спектроскопии результаты:

- В короне обнаружены области со всплесками рентгеновского излучения, имеющих симпатический и квазисинхронный характер. Скорость распространения возбуждения для симпатических всплесков составила 700 км/сек. Показано, что причиной большинства квазисинхронных событий послужило одновременное всплывание новых магнитных потоков в фотосфере.

- Обнаружено три типа спектра мощности осцилляций высокотемпературной плазмы, соответствующих разным типам вспышек.

- Измерен уровень рентгеновской активности Солнца во время аномально глубокого минимума 24 цикла. Средняя интегральная интенсивность рентгеновского излучения Солнца составляет 1.3х1018 Вт. Оценка средней температуры корональной плазмы в этот период дала значение 1.81±0.05 МК

- Впервые получены спектрально чистые изображения солнечной короны в линиях Не II (температура возбуждения Т-0.05 МК) и Si XI (Т~ 1.2 МК). Получено высотные распределения плазмы в солнечной короне, характеризуемой разной температурой. Показано, что на дальних

195 расстояниях светимость короны определяется в основном линией Не II, в то время как на высотах до нескольких десятых радиуса Солнца - излучением более «горячих» ионов (в частности, XI, Бе XII)

- Обнаружено, что в период минимума солнечной активности горячая плазма имеет развитую и устойчивую структуру на больших расстояниях над поверхностью Солнца. В этот период, как правило, КВМ инициируются взрывными протуберанцами, а образующаяся в процессе выбросов плазма имеет сложную структуру. С другой стороны, в максимуме цикла солнечной активности, как показывают наблюдения, одним из основных триггеров КВМ являются процессы энерговыделения с повышением эмиссии горячей плазмы. В связи с этим, для регистрации момента возникновения КВМ с целью прогноза космической погоды необходимо использовать различные типы инструментов: оптимальным представляется сочетание спектро-гелиометра Мй XII и телескопов-коронографов, регистрирующих возможно более монохроматичные спектральные интервалы вблизи линий Не II и Бе IX.

Список работ автора в реферируемых журналах

2. Mikerov, V.I. High-resolution neutron tomography. / V.I.Mikerov, I.A.Zhitnik, I.A.Ignat'ev, S.V.Kuzin et al.//Physica Scripta. 1995. T. 57. P. 190-195

4. Mikerov, V.I. A parabolic concentrator for thermal neutrons/ V.Mikerov, I.Zhitnik, S.Kuzin et al.//Physica Scripta. 1997. V. 55. № 1. C. 30-32.

5. Житник, И.А. Спектральный анализ солнечных изображений в области 180-210 А с помощью спектрогелиографа РЕС-К на орбитальном спутнике КОРОНАС-И / И. А. Житник, С.В. Кузин, Логинов, Д.Б и др. // Письма в Астрономический Журнал. 1998. Т. 24. С. 819.

9. Житник, И.А. Многослойная и кристаллическая рентгеновская оптика для солнечной рентгеновской астрономии / И. JT. Житник, С. В. Кузин, В. А. Слемзин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999. Т. 1. С. 19-28

10. Mikerov V.I., Implementation of fast-neutron radiography on a stationary neutron generator using a CCD detector / Mikerov V.I., Zhitnik I.A., Isakov A.I., Tukarev V.A., Krutov V.V., Korneev V.V., Kuzin S.V., et al.//Instruments and Experimental Techniques. 2000. T. 43. № 2. C. 173-176.

12. Zhitnik, I. Dynamic 10 МК plasma structures observed in monochromatic full Sun images by the SPIRIT spectroheliograph on the CORONAS-F mission. / I.A.Zhitnik, O.I.Bugaenko, A.P.Ignat'ev, V.V.Krutov, S.V.Kuzin et al.// Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 2003. V. 338. P. 67-71

14. Zhitnik, I. A Results of XUV full Sun imaging spectroscopy for eruptive and transient events by the SPIRIT spectroheliograph on the CORONAS-F mission. / I.Zhitnik, S.Kuzin, O.Bugaenko et al. //Advances in Space Research. 2003. V. 32. № 12. P. 2573-2577.

15. Бугаенко, О.И. Исследование солнечных образований на основе комплексных наблюдений с Земли и на спутнике КОРОНАС-Ф: I. Методы наблюдений и анализа солнечных изображений, зарегистрированных в различных диапазонах излучения. / О.И. Бугаенко, В.В. Гречнев, Р.К. Жигалкин, И.А Житник, А.П. Игнатьев, С.В. Кузин и др. // Известия Крымской Астрофизической Обсерватории. 2004. Т. 100. С. 102-114.

16. Бугаенко, О.И Исследование солнечных образований на основе комплексных наблюдений с Земли и на спутнике КОРОНАС-Ф: И. Магнитные поля в корональных дырах на разных высотах. /О.И. Бугаенко, И.А Житник, А.П. Игнатьев, C.B. Кузин, и др.// Известия Крымской Астрофизической Обсерватории. 2004. Т. 100. С. 115-12

19. Бейгман, И.Л. Солнечные спектры крайнего ВУФ-диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС Коронас-Ф. I. Каталог линий в области 280-330 А / И.Л. Бейгман, С.А. Боженков, И.А. Житник, C.B. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2005. Т. 31. № 1.С. 39-58.

20. Акимов, JI.A. Квазипериодичность всплесков рентгеновского излучения активных областей Солнца в линии MgXII по данным СПИРИТ/КОРОНАС-Ф: Часть 1 / Л.А. Акимов, С.А. Белецкий, И.Л. Белкина, О.И. Бугаенко, Ю.И. Великодский, И.А. Житник, А.П. Игнатьев, В.В. Корохин, C.B. Кузин и др. // Астрономический журнал. 2005. Т. 49, №7. С. 579-586.

21. Веселовский, И. С. Глобальные изменения и ассиметрия Солнца в период экстремально высокой активности в октябре-ноябре 2003 / С. Веселовский, A.B. Дмитриев, И.А. Житник, А.Н. Жуков, М.А. Зельдович, C.B. Кузин и др. // Астрономический вестник. 2005. Т.39. №2. С. 1-7.

22. Черток, И.М. Проявления корональных выбросов массы в крайнем УФ-диапазоне по данным телескопа СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф / И.М. Черток, В.В. Гречнев, A.B. Слемзин, C.B. Кузин и др. // Астрономический вестник. 2005. Т. 39. №6. С. 517 - 526.

23. Богачев, С.А. Динамика высокотемпературной плазмы в солнечной короне по наблюдениям СПИРИТ в линии MgXII 8.42 Â / С.А. Богачёв, C.B. Кузин, И. А. Житник др. // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39. № 6. С.571-576.

24. Слемзин В.А. Результаты наблюдений ВУФ-излучения Солнца тепескопами СПИРИТ И SOHO/EIT / В.А. Слемзин, C.B. Кузин и др. // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39. №6. С. 549-562.

25. Житник И.А. Основные результаты эксперимента СПИРИТ на орбитальной станции КОРОНАС-Ф / И.А. Житник, C.B. Кузин, И.И. Собельман и др. // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39. №6. С. 495-506.

26. Кузин, C.B. Эксперимент ТЕСИС по исследованию солнечной атмосферы в мягком рентгеновском диапазоне спектра (проект КОРОНАС-ФОТОН). / C.B. Кузин, И. А. Житник, О. И. Бугаенко и др. //Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2005. Т. 69. №2. С. 191-195

28. Panasenco, O. Solar origins of intense geomagnetic storms in 2002 as seen by the CORONAS-F satellite./, O.; Veselovsky, I. S.; Dmitriev, A. V.; Zhukov, A. N.; Yakovchouk, O. S.; Zhitnik, I. A.; Ignat'Ev, A. P.; Kuzin, S. V. et al.// Advances in Space Research, 2005.V. 36. № 8. P. 1595-1603.

29. Grechnev, V. V CORONAS-F/SPIRIT EUV observations of October-November 2003 solar eruptive events in combination with SOHO/EIT datá /V. V. Grechnev, I. M. Chertok,V. A. Slemzin, S. V. Kuzin et al.// Journal Of Geophysical Research. 2005. V. 110. № A9.

30. Житник, И.А. Рентгеновская и ВУФ-диагностика активных плазменных образований с помощью спектрогелиографа РЕС в эксперименте СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф /

И.Л. Житник, С.В. Кузин, Л.М. Урнов и др. // Астрономический Вестник. 2006. Т. 40. № 4. С. 299-309.

33. Grechnev, V. V Plasma Parameters in a Post-Eruptive Arcade Observed with CORONAS-F/SPIRIT, Yohkoh/SXT, SOHO/EIT, and in Microwaves./ Grechnev, V. V.; Uralov, A. M.; Zandanov, V. G.; Rudenko, G. V.; Borovik, V. N.; Grigorieva, I. Y.; Slemzin, V. A.; Bogachev, S. A.; Kuzin, S. V// Publications of the Astronomical Society of Japan. 2006. V. 58. №1 P. 55-68.

34. Kuzin, S. CME-associated dimmings on the Sun observed with the EUV SPIRIT telescope on the CORONAS-F spacecraft./ Kuzin, S.; Chertok, I.; Grechnev, V. et al. // Advances in Space Research. 2006. V. 38. №3. P. 451-455.

36. Андреев А.В., Двумерное увеличение.изображения в рентгеновском микроскопе асимметричного отражения / Андреев А.В., Асадчиков В.А., Бузмаков А.В., Коновко А.А., Кузин С.В., и др. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 85. № 1-2. С. 106-110.

37. Акимов, Л.А. Квазисинхронность всплесков излучения в структурах солнечной короны в линии Mg XII 0.84 нм по данным эксперимента КОРОНАС-Ф/СПИРИТ / Л.А. Акимов, И.Л. Белкина, С.В. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2008. Т. 34. №11. С. 1-13.

39. Шестов, С.В. Солнечные спектры крайнего ВУФ диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС КОРОНАС-Ф. Каталог линий в области 176-207 А / С.В. Шестов, С.А. Божснков, И.А. Житник, С.В. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2008. Т. 34. №1. С. 38-57.

40. Пергрв, А.А. Бортовой комплекс управления экспериментом СПИРИТ / А.А. Перцов, А.П. Игнатьев, И.А. Житник, С.В. Кузин // Приборы и Техника Эксперимента. 2008. №5. С. 67-70.

42. Slemzin, V.A. Off-limb EUV observations of the solar corona and transients with the CORONAS-F/SPIRIT telescope-coronagraph /V. Slemzin, O. Bougaenko, A. Ignatiev, S. Kuzin et al.//Annales Geophysicae. 2008. V. 26. P. 3007-3016.

43. Syhvester, J. SphinX: A fast solar Photometer in X-rays / J. Sylwester, S. Kuzin et al.// Journal of Astrophysics and Astronomy. 2008. V. 29. № 1-2. P. 339-343.

44. Степанян, H.H. Связь корональных дыр с высокоскоростными потоками солнечного ветра./ Н. II. Степанян, С. В. Кузин, В. Г. Файнштейн, и др//Астрономический вестник. 2008. Т. 42. № 1. С. 86-92.

46. Шестов, C.B. Диагностика электронной плотности плазмы структур солнечной короны по линиям ионов FeXI-FeXIII диапазона 176—207 Â в эксперименте СПИРИТ/КОРОНАС-Ф / C.B. Шестов, A.M. Урнов, C.B. Кузин и др. // Письма в Астрономический Журнал. 2009. Т. 35. №1. С. 50-62.

48. Kuzin, S. V. TESIS experiment on EUV imaging spectroscopy of the Sun/ Kuzin, S. V.; Bogachev, S. A.; Zhitnik, I. A et al.// Advances in Space Research. 2009. V. 43, No. 6. P. 10011006.

49. Кузин, C.B. Калибровки рентгеновского спектрогелиографа на длину волны 0.84 нм проекта ТЕСИС / C.B. Кузин, С. В. Шестов, А. А. Перцов и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. №7. С. 51-54.

50. Житник, И.А. Исследование активных процессов в солнечной короне методами изображающей спектроскопии в области длин волн 8-350 Â (эксперимент СПИРИТ)./ //.А.Житник, С.В.Кузин, С.А.Богачев и др. // Солнечно-земная физика: Результаты экспериментов на спутнике КОРОНАС-Ф, под ред. В.Д. Кузнецова, М.: Физматлит. 2009. С. 65-128.

51. Архангельский, А.И. Создание, отработка и первоначальное включение комплекса научной аппаратуры (КНА) «ФОТОН» (взаимодействие КНА - КА)/ Архангельский А.И., Гля-ненко A.C., Котов Ю.Д. .Кузин C.B. и др.// Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2009. Т. 111. № 4. С. 9-16.

53. Кузин, C.B. Эксперимент ТЕСИС по рентгеновской изображающей спектроскопии Солнца на спутнике КОРОНАС-Фотон / C.B. Кузин, С.А. Богачев, И.А. Житник и др. // Известия РАН. Серия Физическая. 2010. Т. 74. №1. С. 39-43.

55. Богачев С.А., Спектры мощности горячей плазмы солнечных вспышек по данным эксперимента СПИРИТ/КОРОНАС-Ф/ Богачев С.А., Кузин C.B., Перцов A.A., Зыков М.С. // Астрономический вестник. 2010. Т. 44. № 2. С. 182-189.

Благодарности

Автор выражает благодарность своему учителю, научному руководителю экспериментов ФИАН на спутниках КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф И.А.Житнику, своим коллегам, которые внесли неоценимый вклад в выполненные работы С.А. Богачеву, A.M. Урнову, C.B. Шестову, В.А. Слемзину, Н.К. Суходрев, A.A. Перцову, О.И Бугаенко, В.В. Гречневу, В.И. Микерову, научным руководителям проектов КОРОНАС-И, КОРОНАС-Ф и КОРОНАС-Фотон И.И.Собсльману, В.Д Кузнецову, В.Н Ораевскому и Ю.Д. Котову, главному конструктору КБ «Южное» В.И.Драновскому, главному конструктору НПО ФГУП НИИЭМ P.C. Салихову, сотрудникам ФИАН Э.А. Аветисян, В.К.Бардину, А.Л.Гончарову, Ю.С. Иванову, А.П.Игнатьеву, В.В. Корнееву, В.В.Крутову, В.М.Ломковой, В.С.Маслову, А.В.Митрофанову, Т.Н. Насонки-ной, Н.М.Потапову, С.Н.Опарину В.А.Слемзину, В.А.Соловьеву, В.Ф. Суханову, И.П. Тиндо, Т.А. Шергиной, Ю.Н. Фотину, и сотрудникам ИФМ РАН H.H. Салащенко, С.А.Зуеву, В.В. Лучину, Полковникову, сотрудникам НПО Электрон В.В. Тимофееву и О.М. Костюниной, сотруднику НИИЭПР М.Т.Пахомову, сотруднику НПО ФОТОН В.Н.Стасевичу, принимавшим непосредственное участие в создании аппаратуры; сотрудникам КБ «Южное», НПО ФГУП НИИЭМ, ИЗМИР АН, ИКИ РАН, ИФМ РАН и других организаций, принимавших участие в подготовке и реализации эксперимента на спутниках КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф. Автор признателен Л.А.Вайнштейну, И.Л. Бейгману, С.А.Боженкову, И.Ю. Толстихиной, E.H. Рогозину, А. Ульянову, А Реве за помощь в обработке и подготовке данных, проведении теоретических расчетов и плодотворные дискуссии.

Заключение

В рамках программы исследования Солнца КОРОНАС разработаны уникальные космические инструменты, предназначенные для реализации метода изображающей спектроскопии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне спектра: солнечные телескопы-коронографы и спектро-гелиометры МР и ВУФ диапазона.

С марта по июль 1994 года успешно проведены эксперименты на орбитальной станции КОРОНАС-И аппаратурой ТЕРЕК и РЕС. Получено более 60 спектрогелиограмм и несколько тысяч телескопических изображений Солнца в фазе минимума активности. С августа 2001 по декабрь 2005 года в рамках эксперимента СПИРИТ проводились долговременные наблюдения солнечной короны в широких временных (от секунд до месяцев) и спектральных (от 8А до 335А) интервалах. В ходе эксперимента получено более 300000 рентгеновских изображений и спектров Солнца, соответствующих различным фазам его активности. С февраля по ноябрь 2009 года на спутнике КОРОНАС-Фотон проводился эксперимент ТЕСИС, в ходе которого проведены уникальные исследования внутренней короны в ВУФ диапазоне, исследована микроактивность короны и определены ее интегральные характеристики в период аномально глубокого минимума активности Солнца.

Список источников диссертации и автореферата по астрономии, доктора физико-математических наук, Кузин, Сергей Вадимович, Москва

1. Acton, L.; Tsuneta, S.; Ogawara, Y. et al. /The YOHKOH Mission for High-Energy Solar Physics// Science V.258, №5082, P. 591, 1992

2. Andretta, V.; Del Zanna, G. and Jordan, S. D. / The EUV helium spectrum in the quiet Sun: a by-product of coronal emission// Astron. Astrophys., 2003, V.400, P. 737-752.

3. Arnaud, M. and Raymond, J.C., Iron ionization and recombination rates and ionization equilibrium // ApJ, 1992, v. 398, p. 394

4. Aschwanden, M.J.; Lim, J.; Gary, D.E. and Klimchuk J.A. , Solar Rotation Stereoscopy in Microwaves , ApJ, 1995, 454, 512

5. Aschwanden, M. J.; Fletcher, L.; Schrijver, C. and Alexander D., Coronal Loop Oscillations Observed with the Transition Region and Coronal Explorer, ApJ. 1999, V. 520, P. 880-894

6. Ashwanden, M. J. Review of Coronal Osillations An Observer's View, in Turbulene, Waves, and Instabilities in the Solar Plasma, NATO Advaned Researh Workshops, 2003,eds. R.von Fay-Siebenburgen, K. Petrovay, B. Roberts, and M.J. Ashwanden

7. Aschwanden, M. J., Physics of the Solar Corona. An Introduction with Problems and Solutions, Springer, New York, Berlin, 2005.

8. Barbee, T.W.; Weed, J. W.; Hoover, R. B et al. The Multi-Spectral Solar Telescope Array. II -Soft X-ray/EUV reflectivity of the multilayer mirrors // Proc.SPIE, 1992, v. 1742, p.515

9. Beigman, I.L.; Oparin, S.N. and Urnov, A.M, Spectra of highly charged He. and [Li] ions in a thermal coronal plasma model, Proc. 1st Soviet-British Symposium on the HCI Spectroscopy, Troitsk, Russia, 1986, P.43-44,

10. Binello, A.M.; Mason, H.E. and Storey, P.J., Atomic data from the IRON Project. XXV. Electron impact excitation of fine-structure transitions in the ground configuration of Fe XII // A&AS, 1998 (a), v. 127, p.545

11. Binello, A.M.; Mason, H.E. and Storey, P.J., Atomic data from the IRON project. XXXI. Electron impact excitation of optically allowed and intercombination electric dipole transitions in Fe XII // A&AS, 1998(6), v. 131, p. 153

12. Bogolubov, E.; Bugaenko, O.; Kuzin, S.et al. CCD detectors for fast neutron radiography and tomography with a cone beam // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research: Section A. 2005. V. 542, № 1-3. P. 187-191.

13. Brickhouse, N.S.; Raymond, J.C. and Smith, B.W., New model of iron spectra in the extreme ultraviolet and application to SERTS and EUV observations: A solar active region and capella // ApJ Suppl. Ser., 1995, v. 97, p. 551.

14. Brosius, J.W.; Davila J.M.; Thomas, R.J. and Monsignori-Fossi, B.Cc., Measuring Active and Quiet-Sun Coronal Plasma Properties with Extreme-Ultraviolet Spectra from SERTS // ApJ Suppl. Ser., 1996, v. 196. p. 143

15. Brosius, J. W.; Davila, J. M. and Thomas, R.J., Solar Active Region and Quiet-Sun Extreme-Ultraviolet Spectra from SERTS-95 // ApJ Suppl. Ser., 1998, v. 119, p. 255

16. Brosius, J. W.; Thomas, R. J.; Davila, J. M. and Landi, E., Analysis of a Solar Active Region Extreme-Ultraviolet Spectrum from SERTS-97 // ApJ, 2000, v. 543, p. 1016

17. Brueckner, G. E.; Howard, R. A.; Koomen, et al.: The Large Angle Spectroscopic Coronagraph (LASCO), Solar Phys., 162, 357-402, 1995.

18. Burkepile, J.; Darnell, T. and Tomczyk, S.: Mauna Loa Solar Observatory and the SSSC Great Observatory, AGU Fall Meeting 2005, abstract #SH51C-1220, 2005.

19. Cirtain, J.; Martens, P. C. II.; Acton, L. W. and Weber, M.: The EUV unresolved corona, Solar Phys., 235, 295-316, 2006.

20. DeForest, C. E.: On the size of structures in the solar corona, Astrophys. J., 661, 532-542, 2007.

21. Delaboudiniere, J.-P.; Artzner, G. E.; Brunaud, J. et.al. EIT: Extreme-Ultraviolet Imaging Telescope for the SOHO Mission., Solar Physics, v. 162, 1995, p. 291-312.

22. Delaboudiniere, J. P.: Resonance scattering of 30.4 nm chromospheric radiation by coronal singly ionized helium observed with EIT, Solar Phys., 188, 259-275, 1999.

23. Dere, K.P., Spectral lines observed in solar flares between 171 and 630 angstroms // ApJ, 1978, v. 221, p. 1062

24. Dere, K. P.; Widing, K. G.; Mason, H. E. and Bhatia, A. K., XUV electron density diagnostics for solar flares , ApJ Suppl. Ser., 1979, v. 40, p. 341

25. Dere, K. P., Extreme ultraviolet spectra of solar active regions and their analysis // Solar Phys., 1982, v.77, p. 77

26. Dere, K.P.; Landi, E.; Mason, N.E.; Monsignori-Fossi, B.C. and Young, P.R. CHIANTI—An atomic database for emission lines: I. Wave-lengths greater than 50 A,// A&A Suppl. Ser., 1997, v.125, p.149.

27. Doschek, G. A.; in Extreme Ultraviolet Astronomy, edited by Malina R. F. and Bowyer S., Pergamon Press, 1991

28. Dufton, P.L.; Kingston, A.E. and Keenan, F.P., Observational evidence for non-Maxwellian electron energy distributions in the solar transition region, ApJ, 1984, v. 280, p.35

29. Edwin, P. M. and Roberts, B., Wave propagation in a magnetically structured atmosphere. Ill -The slab in a magnetic environment, Sol. Phys. 1982, V. 76, P. 239-259

30. Golub, L.; Nystrom, G.; Herant, M. et al., Sub-arcsecond observations of the solar X-ray corona // Nature, 1990, v. 334, p 842

31. Golub, L.; Bookbinder, J.; Deluca, E.; Karovska, M et al. A new view of the solar corona from the transition region and coronal explorer (TRACE) / Phys. Plasmas, 1999, v. 6, No. 5, p. 2205

32. Golub, L. and Pasachoff, J., The Solar Corona, Cambridge University Press, 2010

33. Grechnev, V. V; Slemzin, V. A.; Kuzin, S. V. et al. CORONAS-F/SPIRIT EUV observations of October-November 2003 solar eruptive events in combination with SOIIO/EIT data // Journal Of Geophysical Research, 2005, V. 110, № A9

34. Grechnev V.V., Uralov A.M., Zandanov V.G., et al., "Plasma Parameters in a Post-Eruptive Arcade Observed with CORONAS-F/SPIRIT, Yohkoh/SXT, SOHO/EIT, and in Microwaves", Publications of the Astronomical Society of Japan, Vol.58, No.l, pp. 55-68, 2006.

35. Grechnev, V.V; Uralov, A. M.; Zandanov, V. G. et al., Plasma Parameters in a Post-Eruptive Arcade Observed with CORONAS-F/SPIRIT, Yohkoh/SXT, SOHO/EIT, and in Microwaves // Publications of the Astronomical Society of Japan; 2006, V.58, No.l, P. 55-68.

36. Grineva, Yu.I; Karev, V.I.; Korneev,V.V. et al. Solar X-ray spectra observed from the 'Inter-cosmos-4' satellite and the 'Vertical-2' rocket// Solar Phys., 1973, v.29, p.441

37. Hara, H.; Tsuneta, S.; Lemen, J. R.-et al., High-temperature plasmas in active regions observed with the Soft X-ray Telescope aboard YOHKOH ,// Publications of the Astronomical Society of Japan, 1992, v. 44, p.135.

38. Harrison, R.A.; Sawyer, E.C.; Carter, M.K. et al. The Coronal Diagnostic Spectrometer for the Solar and Heliospheric Observatory// Solar Phys., 1995, v. 162, p. 233.

39. Harrison, R.A. and Fludra, A.; The Coronal Diagnotic Spectrometer for the Solar and Heliospheric Observatory, Scientific Report (The "Blue Book"), 1995.

40. Jordan, C. The Measurement of Electron Densities from Beryllium-like Ion Line Ratios,// A&A, 1974, v. 34, p. 69

41. Jordan, C., in Progress in Atomic Spectroscopy, ed. Iianle W. and Kleinpoppen H., New York Plenum, 1979, part B, chapter 33

42. Judge, P. G. and Pietarila, A.: On the formation of extreme-ultraviolet helium lines in the Sun: analysis of SOHO data, Astrophys. J., 606, 1258-1275, 2004.

43. Keenan, F.P.; Thomas, R.J.; Neupert, W.M. et al., FeXII emission lines in spectra obtained with the Solar EUV Rocket Telescope and Spectrograph (SERTS) // Mon. Not. R. Astron. Soc., 1996, v. 278, p. 773

44. Klimchuk, J.A., Cross-Sectional Properties of Coronal Loops, Sol. Phys., 2000, 193, 53

45. Kohl, J. L.; Esser, R.; Gardner, L. D. et al.: The Ultraviolet Coronagraph Spectrometer for the Solar and Heliospheric Observatory, Solar Phys., 162, 313-356, 1995.

46. Koutchmy, S.: Coronal physics from eclipse observations, Adv. Space Res., 14, 29-39, 1994.

47. Koutchmy, S.: Coronal streamers, Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, edited by: Murdin, P., article 2271, Bristol, Institute of Physics Publishing, 2001.

48. Koutchmy, S. L. and Molodensky M. M.: Magnetic configurations of streamer structures in the solar atmosphere, Astronomy Lett., 31(6), 398^105, 2005.

49. Kelly R.L. and Palumbo L.J.// NRL Report 6599, 1973

50. Kelly, R.L. J. Phys. Chem. Ref. Data, 1987, Suppl.l, p. 1371

51. Kuzin, S. V.; Andreev, E. A.; Korneev, V. V., et. al. X-ray spectroheliographs with the Bragg focusing optics for the CORONAS project: design, fabrication, and optical testing// Proc. SPIE, 1994, v. 2283, p.242

52. Kuzin, S. V.; Zhitnik, I. A.; Pertsov, A. A. et al. Grazing incidence XUV spectroheliograph RES-C for the CORONAS mission/ // The Journal of X-Ray Science and Technology, 1997, V. 7, № 3-4. C. 233-247.

53. Kuzin, S. ; Chertok, I.; Grechnev, V. et al. CME-associated dimmings on the Sun observed with the EUV SPIRIT telescope on the CORONAS-F spacecraft. // Advances in Space Research, 2006 (b), V. 38,No3, P. 451-455

54. Kuzin, S. V.; Bogachev, S. A.; Zhitnik, I. A el al.TESIS experiment on EUV imaging spectroscopy of the Sun// Advances in Space Research, 2009, V. 43, No. 6, P. 1001-1006,

55. Labrosse, N.; Gouttebroze, P.; and Vial, J.-C.: The Helium spectrum in erupting solar prominences, Highlights of Astronomy, edited by: van der Hucht, K. A., 14, 119-123, 2006.

56. Lamy, P.; Quemerais, E.; Liebaria, A., et al.: Electronic densities in coronal holes from LASCO C2 images, Proc. 5th SOHO Workshop "The Corona and SolarWind nearMinimum activity", Oslo, Norway, 17-20 June 1997, ESA SP-404, 1997.

57. Landi, E. and Landini, M., Simultaneous temperature and density diagnostics of optically thin plasmas // A&A, 1997, v. 327, p. 1230

58. Li, Jing; Kuhn, J.; LaBonte, B. et al.: Global solar corona revealed by the time series observations, Astrophys. J., 538, 415-423, 2000.

59. Macpherson, K. P. and Jordan, C.: The anomalous intensities of helium lines in the quiet solar transition region, Mon. Not. R. Astron. Soc., 308, 510-526, 1999.

60. Malinovsky, L.; Heroux, Monique ,An Analysis of the Solar Extreme-Ultraviolet Between 50 and 300 A Astrophysical Journal, Vol. 181, pp. 1009-1030 (1973)

61. Mandelshtam, S. L.; Urnov, A. M.; Zhitnik, I. A., Spectroscopic study of plasma parameters for solar active regions and flares, Advances in Space Research 1984, vol. 4, no. 7, p. 87-89

62. Masuda, S. Hard X-Ray Solar Flares Revealed with Yohkoh HXT A Review, Yohkoh 10th Anniv. Meeting (Ed. P.C.H. Martens, D. Cauffman), Publ. Elsevier Sei. COSPAR Coll. Ser., 2002), p. 351.

63. Mikerov V.l., Zhitnik I.A., Korneev, et. al.,// Journal of Moscow Physical Society, 1992, v. 2, p. 181

64. Mikerov, V.l. ; Zhitnik ,I.A; Ignat'ev , I.A. et al. High-resolution neutron tomography.// Physica Scripta, 1995,V.T57, P.190-195

65. Mikerov, V.l. .Zhitnik, I.A, Kuzin, S.V. et al., A parabolic concentrator for thermal neutrons/ // Physica Scripta. 1997. V. 55, № 1. C. 30-32.

66. Mikerov, V.l.; Zhitnik, I.A.; Isakov, A.I., et al implementation of fast-neutron radiography on a stationary neutron generator using a CCD detector .//Instruments and Experimental Techniques. 2000. T. 43. №2. C. 173-176.

67. Moon, Yong Jae; Yun, Hong Sik; Davila, J.M.; Park, Young Denk, Coronal Temperature, Density and Nonthermal Velocity Derived from SERTS EUV Spectra // J. of Korean Astr. Soc., 1996, v. 29, p. 207

68. Narukage, Noriyuki; Sakao, T.; Kano, R.; et al Coronal Temperature Diagnostics With Hinode X-ray Telescope American Astronomical Society Meeting 210, #63.04; Bulletin of the American Astronomical Society, 2007, Vol. 38, p. 172

69. Oraevsky, V.N.; Sobelman ., I.I.; Zhitnik, I.A; A.I. Stepanov "CORONAS-F observations of active phenomena on the Sun", Adv. Space Res., v.32, №12, p. 2567-2572, 2003(a)

70. Oraevsky, V.N.; Sobelman ., I.I.; Kuznetsov V.D et al. CORONAS-F solar observations. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, 06-11 April, 2003 (b). Report P1452: EAE03-A-13798; ST6-1WE2P-1451. p.329.

71. Panasenco, Or, Veselovsky, I. S.; Dmitriev,, A. V. et al. Solar origins of intense geomagnetic storms in 2002 as seen by the CORONAS-F satellite// Advances in Space Research, 2005.V. 36, No. 8, P.1595-1603.

72. Parenti, S.; Bromage, B. J. I.; Poletto, G., et al.: Characteristics of solar coronal streamers. Element abundance, temperature and density from coordinated CDS and UVCS SOHO observations, Astron. Astrophys., 363, 800-814, 2000.

73. Phillips, K.J.H. the Guide to the Sun, Cambridge University Press, 1995

74. Quemerais, E. and Lamy, P.: Two-dimensional electron density in the solar corona from inversion of white light images application to SOHO/LASCO-C2 observations, Astron. Astrophys., 393, 295-304, 2002.

75. Raymond, J. C.; Kohl, J. L.; Noci, G., et al.: Composition of coronal streamers from the SOHO Ultraviolet Coronagraph Spectrometer, Solar Phys., 175, 645-665, 1997.

76. Robert, B.; Edwin, P. M.; Benz, A. O., On coronal oscillations, ApJ. 1984, V. 279, P. 857-865

77. Sakao, Taro Dynamics of active regions observed with Hinode XRT, 37th COSPAR Scientific Assembly. Held 13-20 July 2008, in Montréal, Canada., p.2711

78. Saint-Hilaire, P.; Benz, A. O., Energy budget and imaging spectroscopy of a compact flare, Solar Phys. V. 210, P. 287-306,2002

79. Shibasaki, K. Microwave Observations of the Quiet Sun, In: Yohkoh 8th Anniv. Symp. ISAS, Japan. 1999/12/6-12/8. P. 93,

80. Shibasaki K. ApJ, High-Beta Disruption in the Solar Atmosphere ,2001, 557(1), 326

81. Shoub, E.C., Invalidity of local thermodynamic equilibrium for electrons in the solar transition region. I Fokker-Planck results, ApJ, 1983, v. 266, p. 339.

82. Schmitt, J. H. M.; Fleming, T. A. and Giampapa , M. S., The X- ray view of the low- mass stars in the solar neighbourhood, Astrophys. J., (1995), 450, 392-400.

83. Schwenn, R.; Inhester, B.; Plunkett, S. P. et al.: First view of the extended green-line emission corona at solar activity minimum using the LASCO CI coronagraph on SOHO, Solar Phys., 175, 667684, 1997.

84. Slemzin, V.A; Bougaenko, O.; Ignatiev, A.; Kuzin, S.et al Off-limb EUV observations of the solar corona and transients with the CORONAS-F/SPIRIT telescope-coronagraph.// Ann. Geophys., 2008. V. 26, P. 3007-3016,

85. Sobelman, I.I, Zhitnik, I.A., Ignat'ev, A.P. et al., Diagnostics of the inner corona by XUV-imaging of the sun // Adv. Sp. Sci., 1991, v. 11, p.99

86. Sobelman, I.; Zhitnik, I.; Kuzin, S. et. al.// CORONAS-I information N5, Preprint of Astro-physical Institute Potsdam, 1993

87. B. V. Somov, T. Kosugi, S. A. Bogachev, S. Masuda, T. Sakao. On upward motions of coronal hard X-ray sources in solar flares. 2005, Advances in Space Research, Volume 35, Issue 10, p. 1690-1699.

88. Stoeva P., Stoev A., Kuzin S. et al.Investigation of the white light coronal structure during the total solar eclipse on March 29, 2006.// Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2008. V. 70, No. 2-4, P. 414-419.

89. Sylwester, J.; Kuzin, S. et al. SphinX: A fast solar Photometer in X-rays // Journal of Astrophysics and Astronomy. 2008. V. 29, № 1-2. P. 339-343.

90. Sylwester, J;, Kowalinski, M.; Gburck, Sz. et al. The Sun's X-ray emission during the recent solar minimum // Eos, Transactions American Geophysical Union. 2010. V. 91, № 8. P. 73-74.

91. Tayal, S.S.; Henry, R.J.W. and Pradhan A.K., Electron excitation of fine-structure transitions within the ground 3s2 3p3 configuration in Fe XII // ApJ, 1987, v. 319, p. 951

92. Tayal, S.S. and Henry R.J.W., Electron density-sensitive line ratios for Fe XII in the solar corona//ApJ, 1988, v. 329, p. 1023.

93. The SOHO mission // edited by Fleck, Domingo and Poland, Kluwer Academic press Publishers, London, 1995

94. The first results from SOHO// edited by Fleck and Svestka, Kluwer Academic press Publishers, London, 1997

95. Thomas, R.J.; Neupert, W.M., EUV Spectrum of a Solar Sub-Flare from SERTS // ApJ Suppl. Ser., 1994, v. 91, p. 461

96. Thompson, W. and Davila, J.: COR1 Current Status and Future Plans, presentation at the 5th SECCHI Consortium Meeting, Orsay, France, 5-8 March 2007.

97. Tsuneta, S., The Dynamic Solar Corona in X-Rays with YOHKOH, X-Ray Imaging and Spectroscopy of Cosmic Hot Plasmas, Proceedings of an International Symposium on X-ray Astronomy

98. ASCA Third Anniversary, 11-14 March, 1996, Waseda University, Tokyo. Edited by F. Makino and K. Mitsuda (1997)., p.521

99. Tousey, R., XUV results from SKYLAB // Proceedings of International Conference on X-Rays in Space Cosmic, Solar, and Auroral X-Rays, Calgary, Alberta, Canada, 1974, v. 1, p. 472

100. Walker, A.; Hoover, R.; Spiller, E. et al, MultiSpectral Solar Telescope Array VII: a status report//Proc. SPIE, 1994, v. 2011, p.391

101. Wang, T. J.; Solanki, S. K.; Curdt, W.; Innes, D. E. and Dammasch I. E., Doppler Shift Oscillations of Hot Solar Coronal Plasma Seen by SUMER: A Signature of Loop Oscillations?, ApJ. 2002a, V.574, L101-L104

102. Wang, T. J.; Solanki, S. K.; Curdt W.; Innes, D. E. and Dammasch I. E., Hot loop oscillations seen by SUMER: examples and statistics, in Proc. Euro Conf. and IAU COll. 188, Santorini, Greece, ESA SP-505. 2002b, P. 199 202

103. Wang, T.J.; Solanki, S.K.; Innes, D.E., et al. Slow mode standing waves observed by SUMER in hot coronal loops // Astron. and Astrophys. 2003. V. 402. P. L17-L20.

104. Wang, T.J., Oscillations and Waves in coronal loops, in Proceeding of Chromospheric and Coronal Magnetic Fields, Aug.30-Sep.2, 2005, in MPS, Katlenburg-Lindau, Germany

105. Wang, Y.-M.; Biersteker, J. B.; Sheely, N. R., et al.: The solar eclipse of 2006 and origin of raylike features in the white-light corona, Astrophys. J., 660, 882-892, 2007.

106. Warren, H. P.: Measuring the physical properties of the solar corona: results from SUMER/SOHO and TRACE, Solar Phys.,190, 363-377, 1999.

107. White, S.M. ; Thomas, R.J. ; Schwartz R.A., Updated Expressions for Determining Temperatures and Emission Measures from Goes Soft X-Ray Measurements, Solar Phys. V. 227, № 2, P. 231-248,2005

108. Wilhelm, K.; Marsch, E.; Dwivedi, B. N., et al.: The solar corona above polar coronal holes as seen by SUMER on SOHO, Astrophys. J., 500, 1023-1038, 1998.

109. Wilhelm, K.; Inhester, B. and Newmark, J. S.: The inner solar corona seen by SUMER, LASCO/C1 and EIT: electron densities and temperatures during the rise of the new solar cycle, Astron. Astrophys., 382, 328-341, 2002.

110. Wulser, J.-P.; Lemen, J. R.; Tarbell, T. D., et al.: EUVI: the STEREO-SECCHI extreme ultraviolet imager, Proc. SPIE, 5171, 111-122, 2004.

111. Young P.R.; Landi E. and Thomas R.J., CHIANTI: an atomic database for emission lines. II. Comparison with the SERTS-89 active region spectrum // A&A, 1998, v. 329, p. 291

112. Zhang, Jie, A study of the Sun's corona using EUV and radio observations , Thesis (PhD). University Of Maryland College Park, Source DAI-B 60/12, 1999, p. 6155

113. Zirin, H.: The helium chromosphere, coronal holes, and stellar X-rays, Astrophys. J., 199, L63-L66, 1975.

114. Zhitnik, I.; Urnov, A.; Zharkova, V.; Ivanchuk, V. Scientific objectives of solar XUV radiation studies by the project CORONAS, Soln. Dannye, Byull., 1991(a), No. 11/91, p. 101 102

115. Zhitnik, I.; Urnov, A. , Studies of X-ray Flares by Project CORONAS// Proc. of the Int. SOLAR-A Sci. Meeting. Lect. Not. in Physics, 1991 (b), v.387.

116. Zhitnik,I.; Kuzin, S.; Urnov, A. et al., FeXII emission lines in solar active regions observed by the RES-C spectroheliograph on the CORONAS-I mission // Mon. Not. R. Astron. Soc. , 1999, V. 308, № 1.P.228

117. Zhitnik, I. A.; Bougaenko, О. I.; Delaboudimere, J.-P., et al.: SPIRIT x-ray tele-scope/spectroheliometer results, ESA SP-506 "Solar Variability: from Core to Outer Frontiers", 915— 919, 2002.

118. Zhitnik,I.; Kuzin, S.; Bugaenko,0. et al.A Results of XUV full Sun imaging spectroscopy for eruptive and transient events by the SPIRIT spectroheliograph on the CORONAS-F mission. // Adv. Space Res., 2003(a), V. 32, № 12, P. 2573-2577.

119. Zhitnik, I.; Afanas'ev, A,; Kuzin, S. et. al. EUV Observations of Solar Corona in the SPIRIT Experiment On Board the CORONAS-F Satellite, Adv. Space Res., 2003(b), vol. 32, No.4, P. 473-477

120. Акимов, JI. А.; Белецкий, C.A.; Белкина, И.Л., и др. Квазипериодичность всплесков рентгеновского излучения активных областей Солнца в линии MgXII по данным СПИРИТ/КОРОЫАС-Ф: Часть 1 // Астрономический журнал. 2005. Т. 49, №7. С. 579-586.

121. Акимов, Л.А.; Белкина, И.Л.; Кузин, С.В. и др. Квазисинхронность всплесков излучения в структурах солнечной короны в линии MgXII 0.84 нм по данным эксперимента КОРОНАС-Ф/СПИРИТ // ПАЖ. 2008. Т. 34, №11. С. 1-13.

122. Андреев, А.В.; Асадчиков, В.А.; Бузмаков А.В., и др. Двумерное увеличение изображения в рентгеновском микроскопе асимметричного отражения // Письма в "Журнал экспериментальной и теоретической физики". 2007. Т. 85. № 1-2. С. 106-110

123. Арг{имович, В.Л; Гапонов, С.В.; Касьянов ГО.С. и др., Формирование направленного интенсивного ВУФ излучения из лазерной плазмы/ Письма в ЖТФ, 1987, т. 46, вып. 8 с. 311.

124. Архангельский, А.И.; Гляненко, А.С.; Котов Ю.Дм. др, Создание, отработка и первоначальное включение комплекса научной аппаратуры (КНА) «ФОТОН» (взаимодействие KIIA -КА)// Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2009. Т. 111. № 4. С. 9-16.

125. Бейгман, И.Л.; Боженков, С.А.; Житник, И.А.и др. Солнечные спектры крайнего ВУФ-диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС Коронас-Ф. I. Каталог линий в области 280-330 А. ПАЖ, 2005, т.31, №1, стр. 39-58.

126. Богачев, С.А.; Сомов, Б.В.; Масуда., С., О скорости источника рентгеновского излучения в короне Солнца, ПАЖ, 1998, Т. 24, № 8, С. 631

127. Богачев, С.А.; Кузин, С.В.; Житник, И. А. и др. Динамика высоко-температурной плазмы в солнечной короне по наблюдениям СПИРИТ в линии MgXII 8.42 А // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39 (6). С.571-576

128. Богачев, С.А.; Гречнев, В.В.; Кузин, С.В. и др. Об опыте обработки и анализа данных спутника КОРОНАС-Ф/СПИРИТ и других солнечных экспериментов // Астрономический Вестник. 2009. Т. 43, №2. С. 152-159.

129. Богачев, С.А.; Кузин, С.В.; Перцов А.А.; Зыков М.С. Спектры мощности горячей плазмы солнечных вспышек по данным эксперимента СПИРИТ/ КОРОНАС-Ф // Астрономический вестник. 2010. Т. 44. № 2. С. 182-189.

130. Веселовский, И.С.; Панасюк, М.И.; Авдюшин, С.И., и др. Солнечные и гелиосферные явления в октябре-ноябре 2003 г.: причины и следствия «Космические исследования», т. 42, N5, 2004. с. 453-508.

131. Веселовский, И. С.; Дмитриев, A.B. ; Житник, И.А. и др. Глобальные изменения и асси-метрия Солнца в период экстремально высокой активности в октябре-ноябре 2003 // Астрономический вестник. 2005. Т.39, №2. С. 1-7.

132. Витинский, Ю.И.; Копецкий, М.; Куклин, Г.В., Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. М.: Наука, 1986

133. Гречнев, В.В; Кузин, C.B.; Урнов, A.M. и др. О долгоживущих горячих корональных структурах, наблюдавшихся на ИСЗ КОРОНАС-Ф/СПИРИТ в линии MgXII // Астрономический Вестник.2006. Т. 40, № 4. С. 314-322.

134. Житник И.А., Тиндо И.П., Урнов A.M. Исследования рентгеновского излучения Солнца в ФИАНе // Труды ФИАН. 1989. Т. 195. С. 3

135. Житник, И.А.; Кузин, C.B.; Митропольский, и др., Исследование характеристик многослойных рентгеновских зеркал для диапазона d = 19 нм с помощью лазерно-плазменного источника // Квантовая электроника, 1993, т.20, с. 89.

136. Житник, H.A., Кузин, C.B., Логинов, Д.Б и др. Спектральный анализ солнечных изображений в области 180-210 А с помощью спектрогелиографа РЕС-К на орбитальном спутнике КОРОНАС-И // ПАЖ. 1998. Т. 24. С. 943.

137. Житник, И.А., Кузин, C.B., Слемзин, В.А., Многослойная и кристаллическая рентгеновская оптика для солнечной рентгеновской астрономии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999, №1, с. 19

138. Житник И.А., Кузин, C.B., Собельман, И.И. и др. Основные результаты эксперимента СПИРИТ на орбитальной станции КОРОНАС-Ф // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39, №6. С. 495-506

139. Житник, И.А., Кузин, C.B., Урнов, A.M. и др. Рентгеновская и ВУФ-диагностика активных плазменных образований с помощью спектрогелиографа РЕС в эксперименте СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф // Астрономический Вестник.2006. Т. 40, № 4. С. 299-309.

140. Зеркальная рентгеновская оптика// под ред. А.В.Виноградова, Jl-д, Машиностроение, 1989

141. Зуев, С.Ю., Митрофанов, A.B., Измерение характеристик оптических элементов рентгеновских телескопов. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2002, № 1, с.81-83.

142. Игнатьев, А.П., Слемзин, В.А., Кузин, C.B. и др. Обработка данных с приборного комплекса телескопа-спектрогелиографа СПИРИТ / А.П. Игнатьев, // ПТЭ. 2008. № 5. С.71-80.

143. Коломшщев О.П., Житник И.А., Иванов-Холодный Г.С., и др. Предварительные результаты сравнения спутниковых измерений и модельных расчетов некоторых параметров верхней атмосферы Земли. Астрономический вестник, т. 40, № 4, 2006. — с. 357 361

144. Корнеев В.В., Кузин, C.B., Митрофанов, A.B. и др. Радиационная стойкость ПЗС-матрицы с п-обьемным каналом при прямой регистрации рентгеновских изображений (1.5-6 кэВ)// Труды рабочего совещания «Рентгеновская оптика 2002», Н.Новгород, 2000, с. 175

145. Космическая оптика// Труды IX Международного конгресса Международной комиссии по оптике под ред. Аблекова, М., Машиностроение, 1980.

146. Кузин, С.В., Житник, И.А., Бугаенко, О.И. и др. Эксперимент ТЕСИС по исследованию солнечной атмосферы в мягком рентгеновском диапазоне спектра (проект КОРОНАС-ФОТОН). //Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2005, Т. 69, №2, С. 191-195

147. Кузин, C.B. Исследования Солнца в мягком рентгеновском и вакуумном ультрафиолетовом диапазонах спектра. Материалы симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника-2006»,13-17 Марта 2006г., Нижний Новгород, ИФМ РАН. Т. 1, с.36-39.

148. Кузин, C.B., Шестов, C.B., Перцов, A.A. и др. Спектральные калибровки фильтров и детекторов солнечного телескопа на диапазон 13.2 нм проекта ТЕСИС // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2008. № 7. С. 19-23.

149. Кузин, С.В, Шестов, С. В., Перцов, А. А. ,и др. Калибровки рентгеновского спектрогелиографа на длину волны 0.84 нм проекта ТЕСИС // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. №7. С. 51-54.

150. Кузин, C.B., Богачев С.А. Применение орбитальных солнечных телескопов для прогноза космической погоды// Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2009. Т. 111. № 4. С. 51-55.

151. Кузин, C.B., Богачев, С.А., Житник ,И.А. и др. Эксперимент ТЕСИС по рентгеновской изображающей спектроскопии Солнца на спутнике КОРОНАС-Фотон // Известия РАН. Серия Физическая. 2010. Т. 74, №1. С. 39-43.

152. Мандельштам C.J1., Тиндо И.П., Воронько Ю.К. Исследование рентгеновского излучения Солнца. 1: Измерения при помощи геофизических ракет // Искусственные спутники Земли. 1961. М.: Изд-во АН СССР. Вып. 10. С. 12

153. Митрополъский, М.М., Слемзин, В.А., Суходрев, Н.К. Автоматизированный испытательный стенд ИКАР для исследования рентгеновской оптики и детекторов изображений в области спектра 0.5-120 нм // ПТЭ, 1990, №3, с.188

154. Митрофанов, A.B., Зуев, С.Ю. О стабильности пропускания тонкопленочных алюминиевых фильтров, // Изв. АН. Серия Физическая, 2004, т. 68, с. 556

155. Ораевский, В.Н., Собельман, И.И., Комплексные исследования активности Солнца на спутнике КОРОНАС-Ф// Письма в Астрон. Журнал. 2002, т.28, №6, с.34-44

156. Ораевский, В.Н., Собельман, И.И., Житник, И.А., Кузнецов В.Н., Комплексные исследования Солнца со спутника КОРОНАС-Ф. Новые результаты// УФН, Т.172, №8, С 949-959.

157. Перцов, A.A., Игнатьев, А.П., Житник, И.А. и др. X, EUV, UV и нейтронные детекторы изображений с усилителями яркости и широкоформатной ПЗС-магрицей// Труды рабочего совещания «Рентгеновская оптика 2002», Н.Новгород, 1999, с. 196-203

158. Перцов, A.A. и Житник, И.А. Наблюдение вспышечных процессов в солнечной короне в линии MgXII. Труды конференции «актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности». Н.Новгород, 2-7 июня 2003 г. С. 263-266.

159. Перцов, A.A., Игнатьев, А.П., Житник, И.А., Кузин, C.B. Бортовой комплекс управления экспериментом СПИРИТ//ПТЭ. 2008. №5. С. 67-70.

160. Рытое С.М. Введение в статистическую радиофизику, М.-«Наука», 1966, С. 404

161. Слемзин, В.А., Кузин, C.B. и др. Результаты наблюдений ВУФ-излучения Солнца телескопами СПИРИТ И SOHO/EIT // Астрономический Вестник. 2005. Т. 39, №6. С. 549-562.

162. Собельман, И.И., Житник, И.А., Игнатьев, и др. Рентгеновская спектроскопия Солнца в диапазоне 0.8-30.4 нм в экспериментах ТЕРЕК и РЕС на спутнике Коронас-И// ПАЖ, 1996, т. 22, № 8, с. 604

163. Стасевич, В.Н., Технология монокристаллов, Москва, Радио и Связь, 1990.

164. Степанов, А. В. ; Копылова, Ю. Г.; Цап, Ю. Т. Альвеновские моды солнечных корональ-ных магнитных арок: возбуждение баллонной неустойчивости и модуляция вспышечного излучения.// Космические исследования. 2008. Т. 46. № 4. С. 303-309.

165. Урнов, A.M., Шестов, C.B., Горяев ,Ф.Ф. и др. О пространственно-временных характеристиках и механизмах образования мягкого рентгеновского излучения в солнечной короне // ПАЖ. 2007. Т. 33, №6. С.446-462.

166. Хабарова, О.В., Кузин, C.B., Богачев, С.А. и др. Вариации потока солнечного излучения в диапазонах 175 и 304 А и их связь с параметрами солнечного ветра // Астрономический Вестник. 2006. Т. 40, № 4. С. 372-378

167. Черток, И. M., Слемзин, В. А., Кузин, и др. Солнечное эруптивное событие 4 ноября 2001 г. по данным телескопа СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф. // АЖ, 2004, т. 81, №5, с. 447458

168. Черток, И.М. , Гречнев, В.В. , Слемзин, A.B. и др. Проявления корональных выбросов массы в крайнем УФ-диапазоне по данным телескопа СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф. // Астрономический вестник. 2005. Т. 39, №6. С. 517 526.

169. Шестов, C.B., Боженков, С.А., Житник, И.А., Кузин, C.B. и др. Солнечные спектры крайнего ВУФ диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС КОРОНАС-Ф. Каталог линий в области 176-207 Â // ПАЖ. 2008. Т. 34, №1. С. 38-57.

170. Шестов, C.B., Урнов, A.M., Кузин, C.B. и др. Диагностика электронной плотности плазмы структур солнечной короны по линиям ионов FeXI-FeXIII диапазона 176—207 А в эксперименте СПИРИТ/КОРОНАС-Ф// ПАЖ. 2009. Т. 35, №1. С. 50-62.

171. Шестов, C.B., Кузин, C.B., Урнов ,А. М. и др. Диагностика температуры солнечной плазмы во вспышках и активных областях по линиям спектрального диапазона 280-330 Â в эксперименте СПИРИТ/ КОРОНАС-Ф // ПАЖ. 2010. Т. 36, № 1.

172. Шкловский КС. Физика солнечной короны, Государственное изд-во физ.-мат. Литературы, Москва, 1962