Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Гелиофизика и физика солнечной системы

Диссертационная работа:

Колобов Дмитрий Юрьевич. Исследование пространственно-временных характеристик колебательных процессов в хромосфере солнечных пятен : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.03.03 / Колобов Дмитрий Юрьевич; [Место защиты: Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН]. - Иркутск, 2008. - 74 с. : 26 ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

1 Спектрополяриметр для исследования солнечных магнитных полей и лу
чевых скоростей
8

  1. Принципы работы и оптическая схема 8

  2. Построение карты магнитного поля 17

  3. Оценки шумов и реальной точности получаемых магнитограмм 22

  4. Пакет программ для обработки данных спектрополяриметра 24

2 Колебательные процессы в солнечных пятнах (аналитический обзор) 38

  1. Общетеоретические представления 38

  2. Современные экспериментальные исследования 45

3 Исследование пространственно-временных характеристик колебатель
ных процессов в хромосфере солнечных пятен
51

  1. Наблюдательный материал 51

  2. Частотная фильтрация сигнала лучевой скорости и яркости 54

  3. "Шевроны" как индикатор распространяющихся волн 55

  4. Характеристики основных волновых мод в хромосфере пятна 58

  1. Пространственная локализация различных частотных мод 58

  2. Фазовые скорости распространяющихся волновых движений 64

  1. Интерпретация наблюдений 68

  2. Сценарии для объяснения наблюдаемых волновых процессов в тени и полутени солнечных пятен 70

  1. Возможность прямой связи колебаний в тени и бегущих волн полутени 70

  2. Общий подфотосферный источник 77

Заключение 79

Литература 82

Приложения 97

А1 97

А2 98

Введение к работе:

Актуальность проблемы

Исследование распространяющихся волн в солнечной плазме необходимо для понимания процессов обмена энергией между разными слоями солнечной атмосферы и в итоге подводит нас к фундаментальной проблеме нагрева короны. Солнечное пятно является наиболее подходящим объектом для таких исследований, поскольку предоставляет экспериментатору довольно широкий ассортимент физических условий: темная и холодная тень соседствует с более горячей полутенью и окрестностями, вертикальное магнитное поле в центре пятна переходит в почти горизонтальное в полутени, где наблюдаются мощные квазистационарные течения, именуемые эвершедовскими.

На сегодняшний день установленным фактом является наличие периодических движений в хромосфере солнечного пятна. Хорошо изучены характерные частоты этих колебаний и предложены различные модели, раскрывающие их природу. Тем не менее, наиболее острым и часто обсуждаемым вопросом является возможная связь между трехминутными осцилляциями в тени пятна и бегущими волнами полутени. Широко распространено мнение о том, что пятиминутные колебания в полутени являются прямым физическим продолжением трехминутных колебаний в тени на хромосферном уровне. В тоже время, наиболее дискуссионным остается вопрос о количественных характеристиках: скорости распространения волнового фронта и пространственно-временной локализации. Последнее определяет представления о связи различных колебательных мод в пятне. Сложная динамика процессов не позволяет оценить эти параметры непосредственно из диаграмм скорости (как при наблюдении с фильтрами, так и со спектрографом). Декларируемые разными исследователями скорости распространения лежат в широком диапазоне значений (8-70 км/с) и применяемые методики зачастую

либо не надежны, либо не дают информации о том, колебаниям каких частот присущи измеряемые параметры.

Причина подобных затруднений обусловлена природой изучаемого явления — в солнечной атмосфере могут одновременно сосуществовать колебательные процессы различных периодов и пространственных масштабов. Очевидно, для их изучения нужен метод, позволяющий отличить свойства одних колебаний от других и снизить к минимуму влияние субъективного фактора при оценке конкретных параметров. Как показано в данной работе, частотная фильтрация сигнала решает эту проблему.

Достаточно актуальной задачей является получение подходящих экспериментальных данных. Считается очевидным, что колебания в пятнах связаны с магнитным полем: физическую интерпретацию сравнительно проще проводить для пятен правильной формы с развитой полутенью, имеющих менее сложную топологию магнитного поля.

Цель работы

Цель работы заключается в решении следующих основных задач:

  1. Получить наблюдательный материал, позволяющий адекватно оценивать основные параметры распространяющихся волновых-процессов в атмосфере солнечных пятен.

  2. Определить характерные особенности, которые могли бы служить признаками распространяющихся волновых движений в наблюдательных данных.

  3. Проанализировать, имеются ли основания полагать о наличии прямой связи между трехминутными колебаниями в тени и бегущими волнами полутени на хромосферном уровне.

  4. Получить количественные оценки характеристик распространяющихся волн для выделенных частотных мод.

Научная новизна работы:

  1. Разработан спектрополяриметр и создан пакет программ, с помощью которого обработаны полученные данные, позволяющие произвести надежные оценки свойств распространяющихся колебательных процессов в солнечных пятнах.

  2. В работе впервые широко применен метод частотной фильтрации к исследованию пространственно-временных характеристик колебательных движений в солнечных пятнах.

  3. Результаты по измерению скорости распространения волн, а так же по анализу их пространственно-временной локализации являются новыми и вносят принципиальные изменения в общее представление о колебаниях в пятнах. Впервые было показано, что наблюдаемые ранее эффекты понижения частоты и скорости распространения волн по мере удаления от центра пятна являются следствием совместного действия разных колебательных мод и исчезают при введении частотной фильтрации.

Достоверность результатов, представленных в диссертации, обеспечивается адекватным использованием собственного наблюдательного материала и применением современных методик его обработки, а так же подтверждается самыми современными данными с космического аппарата Hinode. Результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в ведущих рецензируемых журналах, доложены на международных и российских конференциях.

Научное и практическое значение работы:

  1. Полученные результаты пополняют наши знания о природе колебательных процессов в солнечных объектах со сложной топологией магнитного поля и расширяют основу для создания теорий, объясняющих обмен энергией между различными слоями солнечной атмосферы.

  2. Измеренные характеристики разных колебательных мод в пятне важны для лучшего понимания физики процессов и способствуют созданию более реалистичных численных моделей.

3. Принципы, лежащие в основе разработанного спектрополяриметриче-ского прибора, применимы для ряда экспериментальных задач физики Солнца и окажутся полезными при исследовании различных аспектов солнечного магнетизма (в том числе при освоении ИК диапазона). Созданный программный пакет благодаря функциональной гибкости пригоден для проведения спектрального анализа на других инструментах, где используется спектрограф, и может быть адаптирован для. работы с данными, полученными с новыми оптическими схемами.

На защиту выносятся следующие результаты:

  1. Создан спектрополяриметр для измерения продольного магнитного поля и лучевых скоростей с оптимальным использованием светового потока. Разработан пакет программ для обработки данных спектрополя-риметра и построения пространственно-временных диаграмм лучевых скоростей, яркости и магнитного поля, с возможностью их последующего анализа на предмет существования колебательных процессов.

  2. Показано, что "шевронные" структуры на пространственно-временных диаграммах лучевой скорости являются надежным индикатором распространяющихся волновых процессов в солнечной плазме и характерны для большинства исследованных пятен правильной формы.

  3. Исследована пространственная локализация разных частотных мод в хромосфере пятна. Показано, что пространственно-временные характеристики распространяющихся трехминутных колебаний в тени пятна исключают их прямую связь с бегущими волнами полутени.

  4. Установлено, что горизонтальная фазовая скорость составляет 40-70 км/с для трехминутных колебаний в тени пятна, и 30-70 км/с для бегущих волн полутени. Ранее наблюдаемое понижение частоты и скорости распространения волн по мере удаления от центра пятна объяснено совместным действием разных частотных мод.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных симпозиумах: "Waves & Oscillations In The Solar Atmosphere:

Heating And Magneto-Seismology", Порламар (IAUS247, 2007); "Solar Activity and its Magnetic Origin", Каир (IAUS233, 2006), а так же школах молодых ученых "Взаимодействие полей и излучения с веществом", Иркутск (БШФФ, 2004), "Волновые процессы в проблеме космической погоды", Иркутск (БШФФ, 2003). Доклады по результатам диссертации были заслушаны на семинарах отдела физики Солнца ИСЗФ СО РАН (Иркутск), а так же на семинаре Национальной Астрономической Обсерватории Китайской Академии Наук (Пекин, 17.11.2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Личный вклад автора. В совместных исследованиях автору принадлежит равное участие на всех этапах: от постановки наблюдательного эксперимента и анализа данных до получения выводов и написания статей.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (149 наименований), и двух приложений. Содержит: страниц - 100, таблиц - 2, рисунков - 29.

Подобные работы
Багаутдинова Гульназ Ришатовна
Исследование характеристик изотропных границ в магнитосфере Земли
Кравценюк Ольга Вячеславовна
Исследование статистических характеристик процесса распространения излучения в сильнорассеивающей среде для создания алгоритма оптической диффузионной томографии
Неупокоева Анна Валерьевна
Исследование динамических характеристик процесса записи голограмм в самопроявляющихся системах на основе дихромированного желатина
Платонов Сергей Юрьевич
Экспериментальные исследования статистических и динамических характеристик процесса вынужденного деления тяжелых ядер
Авдеев Сергей Петрович
Экспериментальное исследование пространственно-временных характеристик и динамических эффектов в процессе ядерной мультифрагментации на пучках релятивистских легких ионов
Терещенко Михаил Александрович
Моделирование нестационарных процессов в аппаратах пульсирующего горения и исследование их влияния на экологические характеристики
Чернышев Сергей Михайлович
Исследование характеристик высокотемпературного СО2-ГДЛ с регенеративным нагревателем рабочего тела
Прокудин Михаил Сергеевич
Исследование характеристик слоеных сцинтилляционных калориметров для эксперимента LHCb
Тверской Михаил Грейнемович
Исследование характеристик продуктов реакции p+40/Ar при энергии I ГэВ
Жданов Александр Аркадьевич
Исследование характеристик предвспышечного увеличения интенсивности мягкого рентгеновского излучения солнца

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net