WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Во втором параграфе излагается методика изучения изменения глобального магнитного поля Солнца по снимкам SOHO/EIT. Для возможности работы с большим объемом графических данных составлена компьютерная программа полуавтоматического построения касательных к полярным лучам и нахождения фокусов в среде MatLab. Поиск полярных лучевых структур осуществляется следованием с шагом в один пиксель максимальному градиенту яркости. В программе производилась нормализация яркости снимков, нахождение лимба, построение касательных к полярным лучевым структурам, нахождение фокусов и расчет величин q для северной и южной полусфер. На 3211 из 3384 снимков за период с 16.01.1996 по 01.08.2006 были успешно построены касательные к полярным лучевым структурам, найдены зависимости изменения величин q, отклонения от среднего (), величины, характеризующей параллельность касательных (tg()) от времени для 23-го солнечного цикла.

Рис. 2. Построение касательных к лучевым структурам и нахождения фокуса для периода минимума (слева) и максимума (справа) солнечной активности. Изображения SOHO/ EIT 171 13 февраля 1997 г. в 20:01 UT и 29 сентября 2000 г. в 19:09 UT. Жирные ломаные линии – траектории поиска осевых линий лучей, тонкие линии – экстраполяции траекторий (касательные к лучам), вертикальная линия – ось вращения Солнца, белый кружок – магнитный фокус. (SOHO – совместный проект ESA и NASA).

В третьем параграфе показаны примеры исходных снимков и результатов обработки для различных моментов цикла (рис. 2). Приведен график зависимости количества успешных построений на одном снимке от времени (фазы цикла солнечной активности). В период минимума активности количество успешных построений траекторий поиска велико (в среднем 8-12) в каждой полусфере и оно уменьшается до 4-6 в максимуме активности. Вблизи максимума касательные, построенные для разных широт, следуют почти параллельно.

Рис. 3. Распределение величин q со временем в течение 23 цикла и график усредненных по 200-м точкам значений q для северной (сплошная линия) и южной (пунктир) полусфер с доверительным интервалом ± . Сверху отмечено положение минимума активности, первого и второго максимума пятен. Вертикальные пунктирные линии N и S показывают моменты переполюсовки в северном и южном полушарии. Значения q, найденные той же программой по снимкам короны во время затмений, показаны квадратиками для северной полусферы и кружками – для южной.

В четвертом параграфе построена зависимость изменения величины q в 23-м цикле солнечной активности (рис.3). Ежедневные наблюдения короны с помощью телескопа SOHO/EIT позволяют радикально изменить представления о зависимости положений магнитных фокусов от фазы цикла. В отличие от более ранних представлений, сложившихся на основе редких затменных данных, вместо плавного подъема на фазе спада активности и опускания на фазе роста, напоминающего синусоиду, наблюдается резкое уменьшение величины q для обеих полусфер с 0,61 для северной и 0,60 для южной полусфер до 0,53 для северной и 0,48 для южной за период с января 2001 по ноябрь 2001 года. Моменты переполюсовки приходятся почти точно на середину скачка. Поведение фокусов в северной и южной полусфере заметно различается: в то время как у q для южной полусферы есть явно выраженный максимум (январь 2001 г.) у величины q в северной полусфере есть два максимума – в марте 2000 г. и марте 2001 г.

В пятом параграфе проведено сравнение с результатами обработки снимков солнечной короны, полученных во время полных солнечных затмений, выполненных этой же программой и ручным способом. Продемонстрировано совпадение результатов по расчетам, выполненным программой. Величины q, найденные при ручной обработке, соответствуют найденным программой в пределах погрешности. Отмечается, что данные по снимкам короны во время затмений вовсе не противоречат результатам, полученным по ежедневным наблюдениям, однако затмения столь редки, что все характерные особенности поведения фокусов в цикле «проваливаются» в большие интервалы между моментами наземных наблюдений короны.

В третьей главе проводится анализ полученных результатов о перемещениях магнитных фокусов с течением цикла и сопоставление с эволюцией глобального магнитного поля Солнца.

В первом параграфе показано, что магнитное поле, представляемое зональными сферическими гармониками, обладает свойством схождения к одной точке касательных к силовым линиям на сферической поверхности вблизи полюсов. Поскольку чем больше номер гармоники, тем больше значение q для нее, поведение магнитных фокусов в цикле противоречит тому, что в минимуме преобладают низшие гармоники, а в максимуме более высокие.

Во втором параграфе получено выражение для q в поле, представляющем собой сумму двух сферических гармоник разных степеней. Показано, что для поля, составленного из двух гармоник, имеющих противоположные полярности на полюсе, значение q может быть меньшим, чем q для каждой их них в отдельности. Это, в принципе, снимает противоречие, о котором говорится в предыдущем параграфе.

В третьем параграфе предложена простая модель глобального поля, составленного из третьей и седьмой гармоник, которая вполне удовлетворительно отражает наблюдаемую динамику глобальных нейтральных линий и магнитных фокусов полярного поля (рис. 4). Крупномасштабная часть поля в модели отстает от низкочастотной на 6-8 лет. Возможно, что именно это свойство проявляется в том, что временной профиль числа полярных факелов довольно хорошо совпадает с временным профилем числа пятен цикла пятен, начинающегося при максимуме числа факелов, опережая его, таким образом, примерно на 6 лет.

Рис. 4. Изменение положения фокуса при разности фаз между гармониками = - /2 и отношении амплитуд С0 = 0,1. Внизу – изменение суммарного поля на полюсе и каждой из гармоник в отдельности.

В четвертом параграфе проведено сравнение изменений соотношения между крупномасштабной и «мелкомасштабной» частями поля, следующего из анализа движения фокусов, с поведением гармонических коэффициентов, полученных из непосредственного разложения измеряемого магнитографом поля. Результаты разложения глобального поля по сферическим гармоникам на основе данных магнитографических измерений поля с низким пространственным разрешением не противоречат результатам, полученным нами из анализа поведения магнитных фокусов в солнечном цикле. Более того, временные профили крупномасштабной и мелкомасштабной частей поля, которые потребовались нам для описания эволюции фокусов, соответствуют по соотношению амплитуд и фаз профилям суммы первой и третьей и суммы пятой, седьмой и девятой гармоник в модели с радиальным полем в фотосфере.

В Заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертации, и обсуждаются возможные пути дальнейших исследований.

Основные результаты работы сводятся к следующему:

  1. Разработана методика выделения полярных лучевых структур на изображениях короны в ультрафиолетовом диапазоне и составлена компьютерная программа полуавтоматического построения касательных к полярным лучам и нахождения фокусов в среде MatLab. В программе производится нормализация яркости снимков, нахождение лимба, построение касательных к полярным лучевым структурам, нахождение фокусов и расчет величин q для северной и южной полусфер. Поиск полярных лучевых структур осуществляется следованием с шагом в один пиксель максимальному градиенту яркости.
  2. Обработано 3384 снимков короны в канале SOHO/EIT 171 , содержащем спектральные линии ионизированного железа Fe IX/X, за период с 16.01.1996 по 01.08.2006. Для 3211 изображений были успешно построены касательные к полярным лучевым структурам и найдены расстояния q от центра диска до магнитных фокусов.
  3. Проведено сравнение с результатами обработки снимков солнечной короны, полученных во время затмений, выполненных этой же программой и ручным способом. Продемонстрировано совпадение результатов по расчетам, выполненным программой. Величины q, найденные при ручной обработке, соответствуют найденным программой в пределах погрешности.
  4. Построена зависимость изменения величины q в 23-м цикле солнечной активности. Эти данные радикально изменяют представления о зависимости положения магнитных фокусов от фазы цикла. Вместо плавного подъема на фазе спада активности и опускания на фазе роста, напоминающего синусоиду, как было принято считать ранее, во время переполюсовки происходит резкий подъем и падение значений q. Поведение фокусов в северной и южной полусфере заметно различается: в то время как у q для южной полусферы есть явно выраженный максимум (январь 2001 г.) у величины q в северной полусфере есть два максимума – в марте 2000 г. и марте 2001 г. Отмечается, что данные по снимкам короны во время затмений вовсе не противоречат результатам, полученным по ежедневным наблюдениям, однако затмения столь редки, что все характерные особенности поведения фокусов в цикле «проваливаются» в большие интервалы между моментами наземных наблюдений короны.
  5. Показано, что для поля, составленного из двух гармоник, имеющих противоположные полярности на полюсе, значение q может быть меньшим, чем q для каждой их них в отдельности. Это разрешает существовавшее противоречие между изменениями относительных весов сферических гармоник в разложении глобального поля и понижением положения фокусов от минимума к максимуму. Поскольку чем больше номер гармоники, тем больше значение q для нее, поведение магнитных фокусов в цикле противоречило тому, что в минимуме преобладают низшие гармоники, а в максимуме более высокие.
  6. Предложена простая модель глобального поля, составленного их третьей и седьмой гармоник, которая вполне удовлетворительно отражает наблюдаемую динамику глобальных нейтральных линий и магнитных фокусов полярного поля. Крупномасштабная часть поля в модели отстает от низкочастотной на 6-8 лет. Возможно, что именно это свойство проявляется в том, что временной профиль числа полярных факелов довольно хорошо совпадает с временным профилем числа пятен цикла пятен, начинающегося при максимуме числа факелов, опережая его, таким образом, примерно на 6 лет.
  7. Проведено сравнение изменений соотношения между крупномасштабной и «мелкомасштабной» частями поля, следующего из анализа движения фокусов, с поведением гармонических коэффициентов, полученных из непосредственного разложения измеряемого магнитографом поля. Результаты разложения глобального поля по сферическим гармоникам на основе данных магнитографических измерений поля с низким пространственным разрешением не противоречат результатам, полученным нами из анализа поведения магнитных фокусов в солнечном цикле. Более того, временные профили крупномасштабной и мелкомасштабной частей поля, которые потребовались нам для описания эволюции фокусов, соответствуют по соотношению амплитуд и фаз профилям суммы первой и третьей и суммы пятой, седьмой и девятой гармоник в модели с радиальным полем в фотосфере.

Результаты проведенного анализа геометрии полярных лучевых образований свидетельствуют о том, что они достаточно точно и наглядно отражают структуру глобального магнитного поля. Это можно считать основанием использования полярных лучей в качестве инструмента изучения поля, тем более что в полярных областях его почти невозможно измерять магнитографами даже в фотосфере. Например, моменты переполюсовок могут быть довольно точно определены по резкому уменьшению величины параметра q – глубины расположения магнитных фокусов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Филиппов Б.П., Платов Ю.В., Аджабширизаде А., Клепиков Д. В., О геометрии магнитного поля полярных лучевых структур солнечной короны, Астрон. журн. 81, 859 (2004).
  2. Filippov B.P., Platov Yu.V., Ajabshirizadeh A., Klepikov D.V., Polar coronal structures and the global magnetic field evolution through the cycle, Solar Phys. 224, 277 (2004).
  3. Filippov B.P., Platov Yu.V., Klepikov D.V., Polar magnetic field geometry in the solar cycle and the relationship between spherical harmonics, in A.V. Stepanov, E.E. Benevolenskaya, A.G. Kosovichev (eds.), Multi-Wavelength Investigations of Solar Activity, Proc. IAU Symp. 223, p. 101 (2004).
  4. Клепиков Д.В., Изменение положения магнитных фокусов полярного поля в цикле солнечной активности, Труды конф. «Квазипериодические процессы на Солнце и их геоэффективные проявления», СПб., ГАО РАН, с. 293 (2006).
  5. Клепиков Д.В., Филиппов Б.П., Поведение магнитных фокусов полярного поля в цикле солнечной активности по данным SOHO/EIT, Изв. РАН, сер физ. 70, 1436 (2006).
  6. Клепиков Д.В., Филиппов Б.П., Аджабширизаде А., Платов Ю.В., Магнитные фокусы полярного поля в цикле солнечной активности, Астрон. журн.
    Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»