WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 20 |

Характеристики форбуш-эффектов и их связь с солнечными, межпланетными и геомагнитными возмущениями

-- [ Страница 13 ] --

В первую очередь, мы искали методические объяснения. Можно выделить ряд методических отличий ранних наблюдений КЛ от последующих измерений. Во-первых, для регистрации КЛ использовались различные типы детекторов. 19-ый цикл приходится на начало наблюдений КЛ, а то время использовали детекторы IGY-типа (конструкция такого монитора была описана Симпсоном [173]). Затем был предложена улучшенная версия нейтронного монитора (NM-64) [103], в результате чего все станции КЛ стали устанавливать именно этот тип. Во-вторых, в самых ранних наблюдениях, в ряде случаев, использовались двухчасовые интервалы регистрации вместо одночасовых. Втретьих, существенны различия в методике самого выделения. Важно отметить, что в более поздние периоды выделение событий опирается на измерения солнечного ветра, практически отсутствовавшие в 19-м цикле. Именно возможность видеть отдельные межпланетные возмущения в данных солнечного ветра обычно позволяет нам разделять события. Это приводит к увеличению числа событий и к уменьшению амплитуд ФЭ в них. Ясно, что уменьшение величины ФП 19-го цикла, таким образом, нельзя объяснить.

Другое возможное объяснение может заключаться в особенностях межпланетных возмущений и их воздействии на КЛ. В 19-м цикле значительные межпланетные возмущения чаще появлялись у Земли, и серии ФП в тот период были более типичным явлением. Можно было бы предположить, что некоторые события в сериях не развились полностью, а на другие повлияла предыдущая модуляция. Но при этом мы должны были бы видеть самую глубокую модуляцию КЛ в сериях 19-го цикла. Действительно, в 19-м цикле было много серийных событий, один из примеров показан на рис.

3.3, другой – это упоминавшаяся серия июльских событий 1959 г. (см. рис. 3.5), но в сериях из последующих циклов 1972, 1989, 1991 и 2003 гг. наблюдалась более глубокая модуляция КЛ.

Еще одним возможным объяснением дефицита ФЭ может быть то, что CMEs/ICMEs 19-го цикла чем-то отличались от корональных выбросов в последующих циклах, причем это отличие существенно влияло на модуляцию КЛ. Для начала, необходимо вспомнить какие параметры CMEs/ICMEs определяют глубину ФЭ и интенсивность ГМБ. Геомагнитные возмущения и ФП вызываются одними и теми же возмущениями межпланетной среды. В отклике магнитосферы и КЛ на возмущения солнечного ветра есть общие черты, но есть и существенные различия. Во-первых, интенсивность ГМБ и амплитуда ФЭ зависят от скорости распространения возмущения в пространстве. Во-вторых, с увеличением напряженности ММП увеличивается и модуляция КЛ, и геомагнитная активность. К различиям здесь можно отнести то, что если на величину ФП влияет сама величина напряженности ММП, то интенсивность ГМБ определяется величиной и знаком Bz составляющей магнитного поля в возмущении. Но, пожалуй, самое существенное различие в том, что ФЭ определяется размерами межпланетного возмущения, тогда как интенсивность ГМБ от размера возмущений не зависит.

3.5. Краткие выводы к главе Вывод из материалов главы 3 сводится к следующему: методические различия и различия в межпланетных возмущениях могут повлиять на характеристики ФП, но это влияние не того рода, чтобы объяснить дефицит больших ФП в период высокой солнечной и геомагнитной активности. Это означает, что ICME 19-го цикла чем-то отличались от более поздних выбросов и это отличие существенно для модуляции КЛ. Кроме того, это отличие должно по-разному сказываться на модуляции и геомагнитной активности. Главными характеристиками ICME, влияющими на уровень геомагнитной активности являются скорость солнечного ветра и величина Bz компоненты межпланетного магнитного поля. Большое количество ГМБ класса severe и extreme ясно свидетельствуют о том, что в 19-м цикле было много ICME с высокой скоростью и сильным магнитным полем. Эти же характеристики обычно определяют и глубину ФП. Разница в том, что для величины ФП важен еще и размер возмущения. При прочих равных условиях, чем больше размер ICME, тем больше должно быть ФП, им созданное. Интенсивность же ГМБ от размеров ICME не зависит. Эти рассуждения заставляют предположить, что размеры выбросов в 19-м цикле были, в целом, меньше, чем размеры ICME в более поздних циклах.

Глава 4. Основы ультрафиолетовой / магнитной диагностики геоэффективности нерекуррентных источников геомагнитных бурь и Форбуш-понижений Существуют два основных типа возмущений межпланетной среды:

рекуррентные и спорадические [53,65,80,128]. К первому типу относятся вращающиеся вместе с Солнцем высокоскоростные потоки плазмы из корональных дыр. Ко второму – наблюдаемые в белом свете корональные выбросы (CMEs – coronal mass ejections), которые при распространении от Солнца трансформируются в межпланетные облака (ICMEs) (см., напр., [56,97]). Оба типа межпланетных возмущений способны вызвать отклик как в магнитосфере и ионосфере Земли, так и в вариациях космических лучей (КЛ), в частности, геомагнитные бури (ГМБ) и Фобуш-понижения1(ФП). Рекуррентные источники возмущения космической погоды, как правило, вызывают менее интенсивные ГМБ и меньшие по амплитуде ФП, чем спорадические, и в данной главе рассматриваться не будут.

проявлениями солнечной активности с точки зрения энергетики, размеров возмущения в межпланетном пространстве и вызываемых ими эффектов в космической погоде (см., напр., [99,124]). Они связаны, прежде всего, с перестройками локальных магнитных полей в атмосфере Солнца. В результате таких перестроек происходит высвобождение запасов магнитной энергии, накапливаемой в различных плазменных конфигурациях, и ее преобразование в кинетическую и тепловую энергию плазмы. Другими словами, происходит инжекция замагниченной солнечной плазмы в межпланетное пространство.

Корональные выбросы являются основными источниками наиболее сильных возмущений межпланетной среды, которые на Земле могут проявляться в виде нерекуррентных ФП и интенсивных ГМБ [56,97,101]. Но для создания ФП и С учетом содержания данной главы мы не будем рассматривать Форбуш-эффекты в широком смысле, а сосредоточимся только на основной фазе Форбуш-понижения (фазе спада), обозначая эффект аббревиатурой ФП.

ГМБ необходимы разные условия. Первые зависят, в основном, от глобальных характеристик ICMEs: величины напряженности магнитного поля (Bt) в облаке выброса, скорости и размеров ICMEs [53]. Интенсивность ГМБ же зависит от величины Bz компоненты южного направления в той локальной части ICMEs, которая непосредственно взаимодействует с магнитосферой Земли.

Одной из основных и наиболее важных задач солнечно-земной физики и прогнозирования космической погоды является диагностика геоэффективности CMEs/ICMEs, т.е. заблаговременная оценка их способности вызывать нерекуррентные ГМБ и ФП. Существующие алгоритмы такой диагностики опираются, в основном, на данные о скорости, угловых размерах и формы CMEs в картинной плоскости коронографа SOHO/LASCO [57]. В ряде работ [92,96,140,118,177,195] были установлены эмпирические соотношения между параметрами CMEs в картинной плоскости и транзитным временем, т.е.

соответствующего возмущения к Земле. В работе [160] показано, что величина ФП возрастает с увеличением скорости CMEs в картинной плоскости, а также с ростом рентгеновского балла вспышки.

напряженности и ориентации магнитного поля в источнике CMEs. Наличие Bz составляющей южного направления в выбросе может быть определено из ориентации магнитного поля в источнике CME, из формы предэруптивных рентгеновских сегмоидов (S или обратная S), из угла ориентации вытянутого CME по данным LASCO и постэруптивных аркад, а также из локального угла наклона корональной нейтральной линии, так называемой поверхности источника, локализованной на гелиоцентрическом расстоянии 2.5 радиуса Солнца [117,180,201]. Например, в работе [200] для оценки интенсивности ГМБ сначала используется аналитическое выражение, которое характеризует зависимость величины Bz компоненты в ICMEs на орбите Земли от величины скорости CMEs в картинной плоскости. Затем используется установленное на основе статистических данных аналитическое выражение, связывающее Dst индекс с величиной оцененной Bz компоненты в выбросе. В другой работе [177] предложен метод, с помощью которого можно оценить интенсивность ГМБ, основываясь на данных о величинах максимального магнитного поля и скорости коронального выброса в межпланетном пространстве, а эти параметры ICME, в свою очередь, были получены на основе данных о скорости CME в картинной плоскости. Еще одним примером может являться анализ событий, выполненный в работе [119]. Авторы разделили все ICMEs на группы, исходя из ориентации Bz компоненты магнитного поля в соответствующих источниках. К одной группе были отнесены события с северной ориентацией, а к другой – с южным направлением Bz компоненты в возмущении. Затем авторами было предложено эмпирическое выражение для оценки Dst индекса для каждой группы событий, основываясь все также на скорости CMEs в картинной плоскости, гелиодолготе источника и направлении распространения в пространстве.

Следует отметить, что помимо эмпирических/статистических выражений прогнозирования транзитного времени начала возмущения ICMEs (см., напр., [177,179,185,189]).

С появлением космических аппаратов STEREO1 [116] стало возможным более точно отслеживать распространения ICMEs в пространстве, используя три коронографа (два из которых установлены на космических аппаратах STEREO и один на SOHO). Более того, появилась возможность использовать стереоскопические методы для реконструкции 3D траектории, угловых размеров и скорости корональных выбросов [127,132,194]. Однако это не уменьшает актуальности и важности ранней диагностики геоэффективности солнечных эрупций по их проявлениям непосредственно на Солнце.

Solar Terrestrial Relations Observatory Рис. 4.1 Эрупция 2010/04/03 по данным SOHO: (а) разностное изображение диммингов и аркады с фиксированным кадром, полученное в канале 195 с помощью телескопа EIT; (б) MDI магнитограмма с выделенными диммингами и постэруптивной аркадой.

Мы предложили и реализовали принципиально новый подход к ранней диагностике геоэффективности солнечных эрупций. В качестве основного исходного параметра взяты не характеристики в плоскости коронографов, а сравнительно легко измеряемый количественный параметр, непосредственно характеризующий мощность самой эрупции – суммарный магнитный поток диммингов и постэруптивных (ПЭ) аркад продольного поля на уровне фотосферы (Ф): Ф = Фdim + Фarc (см. рис. 4.1). Идея такого метода была предложена в работе [26] и развита в работах [27,28,70]. Димминги представляют собой крупномасштабные области пониженной яркости крайнего ультрафиолетового (КУФ) и мягкого рентгеновского излучения, возникающие в короне в результате коронального выброса и имеющие время жизни несколько часов. Другими словами, димминги – это транзиентные (т.е. временные) корональные дыры, которые располагаются рядом с центром солнечной эрупции [102,107,187]. Наиболее долгоживущие и глубокие димминги расположены, в основном, в опорных точках расширяющегося жгута CMEs [181,192].

Увеличивающиеся в размерах ПЭ аркады ярких петель образуются на месте располагавшегося до эрупции магнитного жгута, выброшенного в виде CME [107,115,182,188]. Они формируются на стадии, когда магнитное поле в обширной области короны, сильно возмущенное эрупцией СМЕ, релаксирует к крупномасштабные структуры, вовлеченные в процесс эрупции CMEs. Это дает основание полагать, что их количественные параметры, в частности магнитные потоки, могут быть полезными для ранних оценок геоэффективности соответствующих ICMEs.

Рис. 4.2 Димминги и постэруптивные аркады в источниках крупнейших Форбуш-понижений 23 цикла солнечной активности.



Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 20 |
 


Похожие материалы:

«Куприянов Владимир Викторович Численно-экспериментальное исследование вращательной динамики спутников планет 01.03.01 – Астрометрия и небесная механика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель д. ф.-м. н. Шевченко Иван Иванович Санкт-Петербург – 2014 Оглавление Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Глава 1. Исторический обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Численное ...»

« Гожа Марина Львовна НАСЕЛЕНИЕ РАССЕЯННЫХ ЗВЕЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИКИ 01.03.02 – астрофизика и звездная астрономия Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор В.А. Марсаков Ростов-на-Дону – 2014 2 Оглавление Введение………………………………………………………………………………. 5 Глава 1. Неоднородность населения рассеянных звездных скоплений в Галактике…………………………………………………………………………. 20 1.1 ...»

«ЧАЗОВ Вадим Викторович РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЙ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук Специальность 01.03.01. Астрометрия и небесная механика Москва – 2012 Содержание 1 Содержание Предисловие 7 1 Постановка задачи 17 1.1 Стандартные соглашения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.1 Системы отсчёта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.2 ...»

« УДК 524.7;524.72-4 КАЙСИНА Елена Ивановна БАЗОВЫЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК МЕСТНОГО ОБЪЕМА (01.03.02 - Астрофизика и звездная астрономия) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Научный руководитель: доктор физико–математических наук, профессор Караченцев И. Д. Нижний Архыз – 2014 2 Оглавление Введение Общая характеристика работы Актуальность Цели и задачи исследования Научная новизна Научная и практическая ценность работы Основные результаты ...»







 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.