Статьи журнала - Солнечно-земная физика
Все статьи: 599
Проект крупного солнечного телескопа с диаметром зеркала 3 м
Статья научная
Абстракт. Одной из наиболее актуальных проблем современной физики Солнца являются наблюдения мелкомасштабной структуры солнечной атмосферы на разных уровнях (включая хромосферу и корону) и в разных спектральных линиях. Такие наблюдения возможны только с использованием крупных солнечных телескопов с диаметром основного зеркала не менее трех метров. В настоящее время в мире в процессе разработки или создания находятся несколько масштабных проектов таких крупных солнечных телескопов. В России начиная с 2013 г. ведется разработка отечественного крупного солнечного телескопа с диаметром зеркала 3 м (КСТ-3), который является составной частью Национального гелиогеофизического комплекса РАН. Планируется, что телескоп будет расположен в Саянской солнечной обсерватории на высоте более 2000 м. Выбор был сделан в пользу классической осесимметричной оптической схемы Грегори с альт-азимутальной монтировкой. Научное оборудование КСТ-3 будет состоять из нескольких систем узкополосных перестраиваемых фильтров и спектрографов на разные диапазоны длин волн и размещаться как в основном фокусе куде на вращающейся платформе, так и в фокусе Несмита...
Бесплатно
Проект солнечного спектрополяриметра для прогноза космической погоды
Статья научная
Предлагается проект солнечного спектрополяриметра метрового диапазона, предназначенного для использования в сети наземных инструментов в рамках задачи прогноза космической погоды. Требования к такому инструменту - идентичность характеристик, относительная дешевизна, возможность удаленного управления и передачи данных через интернет - определили выбор SDR-решения (Software-Defined Radio) как основы предлагаемого проекта. Наряду с вышеперечисленными требованиями предложенное SDR-решение позволяет легко реализовать прием I - и V -параметров Стокса, что отличает данный проект от спектрополяриметров сети e-CALLISTO, принимающих преимущественно одну из линейных поляризаций. Размещение таких инструментов на различных долготах позволит круглосуточно регистрировать радиовсплески II типа, являющиеся признаками наиболее геоэффективных проявлений солнечной активности - корональных выбросов массы, существенно влияющих на космическую погоду.
Бесплатно
Происхождение солнечного ветра: астрофизический и плазменно-физический аспект проблемы
Статья научная
Один из основных нерешенных вопросов в астрофизическом аспекте проблемы происхождения солнечного ветра (СВ) состоит в том, на какой стадии эволюции Солнца как звезды закончилось накопление его вещества из межзвездной среды и началось преимущественное истечение потоков СВ. Неизвестно, когда и как это произошло в деталях, хотя начало термоядерных реакций в недрах Солнца, несомненно, играло важнейшую роль в энергетике и динамике звезды, что могло привести к такой смене режимов. В связи с этим выдвигается гипотеза о том, что наличие аккреции или истечения плазмы из звезды определяется предшествующей эволюцией, т. е. «памятью», а не просто распределением мгновенных значений плотности, температуры, магнитного поля и других макроскопических параметров системы, состоящей из данной звезды, ее ближайшего звездного окружения и межзвездного газа. В зависимости от этого, соседние звезды могут служить донорами или акцепторами межзвездного газа. Некоторые из них могут одновременно или попеременно играть и ту, и другую роль. Политропное решение для центрально-симметричных течений, полученное Бонди, вырождено по знаку радиальной скорости. Оно пригодно для описания квазистационарных режимов обоих типов. Однако теория переходных процессов не развита, поэтому ответ на во-прос о том, существуют ли звезды, похожие по своему внутреннему строению и параметрам на современное Солнце, но без испускания звездного ветра или даже с аккрецией межзвездного газа, может быть получен лишь наблюдательным путем. Воз-можность существования таких звезд не исключена, она не противоречит никаким законам природы. Плазменно-физический аспект проблемы происхождения СВ касается гораздо меньших интервалов времени, чем основная эволюционная шкала, измеряемая миллиардами лет. Поэтому данный аспект проблемы гораздо лучше изучен, хотя также достаточно сложен и во многих деталях еще не решен из-за многомасштабного характера процессов формирования потока. Солнечный ветер как перманентное сверхмагнитозвуковое истечение плазмы в радиальном направлении возникает на фоне гораздо более мощных нерав-новесных и нестационарных движений, которые лишь частично упорядочены в верхней атмосфере и короне Солнца (турбо-сфера). Мгновенное состояние СВ контролируется потоками свободной энергии, вещества и импульса, поступающими в корону из нижележащих слоев солнечной атмосферы и конвективной зоны. Хотя основные физические механизмы переноса свободной энергии электромагнитного поля и плазмы в целом хорошо известны, они нуждаются в количественном исследовании применительно к конкретным реализациям при частых и редких столкновениях частиц в короне Солнца для выяснения нелокальных процессов формирования полей и плазменных течений, в том числе и СВ.
Бесплатно
Проникновение внутренних гравитационных волноводных мод в верхнюю атмосферу
Статья научная
Настоящая работа посвящена описанию ВГВ волноводных мод с помощью диссипативного решения над источником [Руденко, Дмитриенко, 2015]. Такое описание сравнивается с их описанием на основе решений бездиссипативных уравнений - как точных, так и в ВКБ-приближении. Показано, что дисперсионные соотношения для волноводных возмущений, рассчитываемые любым из методов, близки друг другу и хорошо согласуются с наблюдаемыми характеристиками перемещающихся ионосферных возмущений. Использование диссипативного решения над источником позволяет, в отличие от остальных методов, адекватно описать пространственную структуру возмущения в верхней атмосфере.
Бесплатно
Статья научная
На основе данных наземных наблюдений построены карты глобального распределения амплитуд геомагнитных пульсаций диапазона Рс5 в позднюю стадию восстановительной фазы супербури 31 октября 2003 г. и обнаружено необычно глубокое проникновение пульсаций Рс5 во внутреннюю магнитосферу. Так, одновременно с утренними «классическими» пульсациями Рс5 в узкой (~63-68º CGM) широтной полосе, вытянутой по долготе, в послеполуденном секторе обнаружены еще две зоны с одинаковым динамическим спектром и амплитудой колебаний от приполярных до экваториальных широт. Одна зона, более высокоширотная, является как бы продолжением утренней полосы, а вторая, более низкоширотная, характеризуется наибольшей интенсивностью в интервале широт ~50-57º CGM. Амплитуды колебаний в обеих зонах одного порядка, пространственно зоны разделяются очень узким широтным минимумом амплитуды, сменой фазы и направления вращения вектора поляризации волн. Спектры пульсаций в утреннем и дневном секторах различны, что свидетельствует о различной природе утренних и послеполуденных колебаний.
Бесплатно
Проникновение электрического поля из приземного слоя атмосферы в ионосферу
Статья научная
Предложена математическая модель для описания квазистационарных атмосферных электрических полей с приближенным, но достаточно точным учетом проводимости ионосферы. Показано, что некоторые известные модели проникновения электрического поля от поверхности Земли в ионосферу приходится считать неудовлетворительными, хотя в атмосфере ниже 50 км они дают хорошие результаты. В этих моделях за счет произвольной постановки граничного условия на верхней границе атмосферы фактически исключен существующий хороший проводник или, наоборот, добавлен несуществующий. Максимально возможное поле в нашей модели получилось намного меньше, чем в моделях, где ионосферная проводимость не учитывалась, но намного больше, чем в моделях, основанных на приближении с бесконечной педерсеновской проводимостью в верхней ионосфере.
Бесплатно
Статья научная
Изучено распространение гидромагнитных (МГД) волн в одномерно-неоднородной плазме конечного давления с кривыми силовыми линиями. Магнитные поверхности считаются концентрическими цилиндрами, где радиус цилиндра моделирует радиальную координату в магнитосфере Земли. Предполагается, что волны обладают азимутальной мелкомасштабностью. В данном приближении имеется только две МГД-моды: альфвеновская и медленный магнитный звук (ММЗ). Получено обыкновенное дифференциальное уравнение, описывающее пространственную структуру волнового поля в данной модели. Изучен характер особенностей на поверхностях альфвеновского и ММЗ-резонансов, влияние на него кривизны силовых линий. Определены области прозрачности волн. Установлено существенное расширение области прозрачности ММЗ по сравнению со случаем прямых силовых линий, а само существование альфвеновской области прозрачности обусловлено наличием кривизны силовых линий и конечного давления плазмы: в противном случае пространственная структура представляет локализованный резонанс.
Бесплатно
Статья научная
В обзоре анализируются результаты экспериментальных исследований пространственной структуры мелкомасштабных, среднемасштабных и крупномасштабных возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при модификации ее мощными КВ-радиоволнами обыкновенной (О) поляризации. Показано, что по высоте область генерации плазменных возмущений захватывает все тело ионосферы от высот Е-области до высот внешней ионосферы и имеет протяженность до 300-500 км в горизонтальном направлении. Определены особенности генерации искусственных ионосферных неоднородностей различных масштабов в области магнитного зенита. Представлены результаты экспериментов в условиях периодического нагрева ионосферной плазмы, в которых обнаруживается генерация волновых возмущений.
Бесплатно
Статья научная
Описана пространственно-временная эволюция альфвеновского резонансного возмущения, генерируемого поперечно-локализованной БМЗ-волной, возникающей при импульсном воздействии на область ее локализации. Определены условия формирования качественно различных пространственно-временных структур резонансных альфвеновских возмущений при различных соотношениях параметров, характеризующих как дисперсию и поглощение альфвеновского возмущения, так и резонансное поглощение поперечно-локализованной БМЗ-волны. Даны аналитические описания пространственных структур резонансных альфвеновских возмущений и их временной эволюции.
Бесплатно
Статья научная
В течение 2009-2016 гг. на территории с границами 40-80° N, 60-180° E проанализированы вариации грозовой активности, представленной количеством грозовых разрядов по данным Всемирной грозолокационной сети WWLLN. Выделены две области с повышенным уровнем грозовой активности: западный очаг (48-60° N и 60-90° E), восточный очаг (40-55° N и 110-140° E). Плотность грозовых разрядов в этих областях в 10-100 раз превышает плотность разрядов на окружающих территориях. Сравнение вариаций суточного количества грозовых разрядов и потока радиоизлучения Солнца на волне 10.7 см показало слабую линейную корреляцию между ними: коэффициент корреляции от -0.55 до 0.86 для западного региона и от -0.78 до 0.39 для восточного за все летние сезоны. На возрастающей ветви 24-го солнечного цикла происходит пространственное перераспределение количества грозовых разрядов между восточным и западным регионами высокой грозовой активности. В максимумах солнечного цикла и на его спадающей ветви перераспределения становятся не настолько ярко выраженными как во время возрастающей ветви.
Бесплатно
Статья научная
Представлены предварительные результаты исследования пространственного распределения полного электронного содержания (ПЭС) в Арктическом регионе России. Исследование выполнено по данным двухчастотных фазовых измерений, полученным в период 04:00-10:00 UT 4-6 мая 2013 г. на четырех высокоширотных станциях GPS: LOVJ (Мурманск), NRIL (Норильск), TIXI (Тикси), BILB (Билибино). На некоторых лучах приемник - спутник GPS, проходящих к северу от станций, обнаружены резкие падения или возрастания ПЭС, которые свидетельствуют о существовании в ионосфере области с пониженной электронной концентрацией (провал ионизации). На основе анализа перемещения лучей приемник - спутник GPS установлено, что ионосферный провал лежал в области широт 72-84° N и долгот 0-200° E. Полученные результаты согласуются с данными численного моделирования.
Бесплатно
Пространственное распределение температуры во время геомагнитных возмущений
Статья научная
Предложен показатель эффективности воздействия солнечной активности на температуру тропосферы, который позволяет учесть пространственную неоднородность отклика на солнечное воздействие. В качестве индикатора солнечной активности выбран PC -индекс геомагнитной активности, разработанный для контроля магнитного поля Земли в высоких широтах. На основе данных реанализа NCEP/NCAR проведен сравнительный анализ вариаций предложенного показателя и изменений температуры нижней тропосферы во время геомагнитных возмущений. Обнаружено наличие высокой степени связи между температурой в слое 925-700 гПа и предложенным показателем воздействия. Пространственно-временной анализ вариаций показателя и изменений температуры показал, что показатель эффективности воздействия хорошо описывает как величину, так и знак наблюдаемых изменений пространственного распределения температуры нижней тропосферы по сравнению с часто используемыми индексами геомагнитной активности.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы контуры линии K Ca II с использованием двух временных серий спектрограмм, снятых в двух областях вблизи центра диска Солнца. В каждой области на щель спектрографа попадал участок спокойной области и флоккул. Для выделенных хромосферных структур были построены контуры линии K и определен ряд параметров, которые характеризуют пространственные и временные изменения контуров. Анализ формы контуров разных структур, относящихся к одному и тому же моменту времени, показал, что есть структуры, контуры которых почти не отличаются друг от друга на уровне фотосферы, но резко отличаются в хромосфере. Различие начинается от уровня образования участка K1 и продолжается дальше в хромосферу. Но есть структуры, для которых различия начинаются на уровне фотосферы и продолжаются в хромосферу. Вероятно, различие формы контуров в разных структурах связано как с разными термодинамическими условиями, так и с разной топологией магнитного поля в данной точке пространства в данный момент времени...
Бесплатно
Статья научная
Исследовались две области в атмосфере Солнца, находящиеся в основании корональной дыры. Вычислен ряд параметров линии K Ca II для минимумов интенсивности K1 и пиков K2, которые образуются на высотах между верхней фотосферой и нижней хромосферой, и в нижней хромосфере соответственно. Уточнена методика определения сдвигов контура ∆lK1v и ∆lK1r, ∆lK2v и ∆lK2r, включая случаи, когда их прямое нахождение затруднено. Вычислены интенсивности I K1v, I K1r, I K2v, I K2r, разделения минимумов K1 и пиков K2: SEP K1=∆lK1r-∆lK1v, SEP K2=∆lK2r-∆lK2v соответственно. Построены графики рассеяния и определены корреляционные соотношения между параметрами, относящимися к разным уровням атмосферы. Получены следующие результаты. Интенсивности, которые наблюдаются в нижней и средней хромосфере связаны между собой сильнее, чем интенсивности, относящиеся к верхней фотосфере и средней хромосфере. Структуры с усиленным магнитным полем более яркие на уровне верхней фотосферы и нижней хромосферы по отношению к структурам с более слабым полем. Разделения минимумов K1 имеют большую величину для структур с усиленным магнитным полем по отношению к структурам с более слабым полем, тогда как для разделения пиков K2 картина обратная - они меньше для структур с усиленным магнитным полем. Такая зависимость имеет место не только для выбранных структур спокойной области, но и для флоккулов, хотя по флоккулам требуется дополнительная статистика. Зависимость между сдвигами интенсивности минимумов K1 и пиков K2 для фиолетового и красного крыльев оказалась слабой. Это может быть связано как с существенным вкладом случайных движений в поле скоростей на уровнях верхней фотосферы и нижней хромосферы, так и с разностью высот образования фиолетового и красного крыльев.
Бесплатно
Пространственные особенности токовых систем SFE-вспышек, сопровождающихся гамма-излучением
Статья научная
На основе статистических данных и детального анализа геомагнитного отклика на жесткое электромагнитное излучение солнечной вспышки класса Х17, произошедшей 7 сентября 2005 г., рассматриваются пространственные особенности токовых систем, вызывающих геомагнитный эффект солнечной вспышки (SFE, solar flare effect). Показано, что во время вспышек, сопровождающихся большими потоками рентгеновского и гамма-излучения, SFE наблюдались глобально, включая ночную полусферу и высокие широты. Обсуждаются причинно-следственные связи описываемых явлений.
Бесплатно
Процессы энерговыделения в солнечных вспышках малой мощности
Статья научная
По данным международного вспышечного патруля за 1972-2010 гг. [http://www.ngdc. noaa.gov/stp/space-weather/solar-data/solar-features/so-lar-flares] выполнены статистические исследования малых солнечных вспышек (класс площади S). Установлена высокая корреляционная зависимость между продолжительностью вспышек и временем подъема яркости к максимуму. Получены новые данные по относительным временам подъема яркости (отношение времени подъема к общей продолжительности вспышки). Установлено, что распределения Т отн малых солнечных вспышек содержат ряд максимумов с наиболее значимыми 0.2, 0.25, 0.33 и 0.5. При переходе от вспышек низких оптических классов к более крупным вспышкам максимумы постепенно исчезают. Получены распределения солнечных вспышек по энергии в оптическом диапазоне длин волн, свидетельствующие о том, что интервалы энергий вспышек разного класса площади в значительной степени перекрываются. До 9.5 % малых вспышек попадает в интервал энергий крупных солнечных вспышек (класс площади 2-4). Еще более значительное перекрытие - со вспышками класса площади 1.
Бесплатно
Проявление гелиофизических возмущений в характеристиках тропосферы
Статья научная
Приведены результаты исследования отклика термобарических характеристик высокоширотной тропосферы на кратковременные события, связанные с солнечной активностью (солнечные космические лучи (СКЛ) и геомагнитные бури). Показано, что пространственное проявление в тропосфере этих возмущений носит «очаговый» характер. Установлено, что проявление наиболее выражено в холодный период и зависит от свойств подстилающей поверхности (суша, океан). Рассмотрены как закономерности изменений температуры воздуха тропосферы в «очагах» проявления на стандартных изобарических поверхностях, так и изменение высотного профиля температуры и вариации потока длинноволновой радиации на верхней границе атмосферы. Представлены результаты анализа изменений теплосодержания высокоширотной тропосферы после солнечных вспышек. Показано, что изменение термобарического поля сопровождается перестройкой форм циркуляции в умеренных и полярных широтах. Выявленные закономерности находят полное объяснение в рамках предложенного авторами механизма воздействия солнечной активности на климатические характеристики тропосферы. Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 16, программы ОНЗ РАН № 7.11.2 и проекта РФФИ № 06-05-81011-Бел_а.
Бесплатно
Проявление геомагнитных возмущений в свечении среднеширотной верхней атмосферы
Статья научная
В работе исследуется отклик свечения ночной среднеширотной верхней атмосферы на геомагнитные возмущения и геомагнитные бури. Для анализа используются данные наблюдений атмосферных эмиссий атомарного кислорода 557.7 и 630 нм, полученные в регионе Восточной Сибири (Иркутск, 52° N, 103° E) в 1997-2009 гг. Было отмечено, что во время геомагнитных бурь наблюдались коррелированные возмущения вариаций эмиссий 557.7 и 630 нм. Обсуждаются особенности наблюдаемых возмущений эмиссий, их связь с магнитосферно-ионосферными структурами и предполагаемые источники.
Бесплатно
Статья научная
В работе выполнен анализ вариаций интенсивности эмиссий атомарного кислорода [OI] 557.7 и 630 нм в 2011-2019 гг. Использовались данные наблюдений, полученные в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН. Интенсивности эмиссий сопоставлялись с атмосферными, солнечными и геофизическими параметрами. Получены высокие коэффициенты корреляции между среднемесячными и среднегодовыми значениями интенсивности эмиссии 630.0 нм и индексов солнечной активности F 10.7, что указывает на определяющую роль солнечной активности в вариациях этой эмиссии в анализируемый период. В вариациях эмиссии 557.7 нм в большей степени проявляется корреляция с квазидвухлетними колебаниями зонального ветра в стратосфере (индекс QBO.U30 ). Обсуждаются причины слабой зависимости интенсивности эмиссии 557.7 нм от солнечной активности в текущем 24-м солнечном цикле.
Бесплатно
Проявления в гелиосфере и в интенсивности ГКЛ двух ветвей солнечной активности
Статья научная
Дается представление о процессах в гелиосфере и модуляции галактических космических лучей (ГКЛ) в ней как результатах действия в этом слое Солнца двух ветвей солнечной активности, называемых по топологии солнечных магнитных полей внутри Солнца тороидальной ветвью (активные области, пятна, вспышки, корональные выбросы массы и т. д.) и полоидальной ветвью (высокоширотные магнитные поля, полярные корональные дыры, зональные униполярные магнитные области и т. д.). Формулируется основная причина различного проявления обеих ветвей на поверхности Солнца и в гелиосфере - наличие в основании гелиосферы слоя, в котором основным энергетическим фактором является магнитное поле. При этом преимущество при проникновении в гелиосферу получают более крупномасштабные, хотя и менее интенсивные солнечные магнитные поля полоидальной ветви. Показана связь с полоидальной ветвью солнечной активности гелиосферных характеристик (поле скорости солнечного ветра, размер гелиосферы, форма гелиосферного токового слоя, регулярное гелиосферное магнитное поле и его флуктуации), которые, согласно современным представлениям, определяют распространение в гелиосфере ГКЛ.
Бесплатно
