Радиоинтерферометрические исследования вспышечных процессов с тонкой временной структурой микроволнового излучения

• Автор: Гречнев, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 329 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВСПЫШЕК С ТОНКОЙ ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ НА ССРТ
1.1. Проблемы инструментальных исследований вспышек с тонкой
ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ
1.2. Солнечные инструменты, способные наблюдать микроволновые ССИ
1.3. Характеристики линейного аддитивного интерферометра с частотным сканированием
1.4. Факторы, влияющие на характеристики ССРТ
1.5. Антенно-фидерная система
1.6. Приемно-регистрирующие системы для записи тонкой структуры всплесков
1.7. Системы синхронизации
1.8. О двумерном режиме ССРТ
1.9.0 влиянии распространения излучения в среде на
интерферометрические наблюдения
1.10. Результаты главы
2. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ДАННЫХ
2.1. Базовые средства обработки данных
2.2. Обработка многоканальных записей, выполненных в быстром РЕЖИМЕ
2.3. Измерение размеров, координат и потоков источников
2.4. Методы обработки двумерных изображений
2.5. Совместная обработка данных ССРТ с данными других диапазонов излучения
2.6. Комплекс IDL-программ для обработки данных ССРТ
2.7. База данных о солнечных активных областях на основе IDL
2.8. Пример использования разработанных методик и программ: идентификация радиоволокон, наблюдавшихся на ССРТ
2.9. Анализ первых наблюдений на ССРТ в двумерном режиме
2.10. Результаты главы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ НА ССРТ СУБСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ В СОЛНЕЧНОМ ИЗЛУЧЕНИИ
3.1. Первые наблюдения на ССРТ с высоким временным
РАЗРЕШЕНИЕМ
3.2. Первые наблюдения на ССРТ субсекундных импульсов в ИЗЛУЧЕНИИ ВСПЫШЕК (1992 Г.)
3.3. Размеры источников субсекундных импульсов излучения
3.4. Исследование характеристик субсекундных импульсов
3.5. РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ
4. КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК С СУБСЕКУНДНОЙ ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ПО ДАННЫМ ССРТ И ОБСЕРВАТОРИИ НОБЕЯМА
4.1. ВСПЬДШСА 3 МАРТА 1994 Г
4.2. Вспышка 7 сентября 1992 г
4.3. Излучение субсекундньи импульсов во вспышке 6 сентября
1992 Г
4.4. Лимбовая вспьшжа 2 ноября 1992 г.: физические условия и сценарий
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПИСОК ПРОЦЕДУР И ФУНКЦИЙ РАЗРАБОТАННОЙ БИБЛИОТЕКИ 1DL

Введение
Интерес к исследованию процессов солнечной активности связан как с растущими требованиями к прогнозу геоэффективных явлений, так и с рядом фундаментальных задач физики плазмы, поскольку атмосфера Солнца, после магнитосферы Земли, —- ближайшая природная лаборатория, позволяющая изучать в естественных условиях недоступные лабораторным исследованиям явления, происходящие на звездах.
Процессы солнечной активности, порождаемые выходом глубинных магнитных полей, разыгрываются в солнечной короне в чрезвычайно широком диапазоне временных и пространственных масштабов. Солнечные вспышки — одно из наиболее мощных проявлений солнечной активности, значимых для геофизических процессов. Выяснение природы вспышек является одной из важнейших и актуальных задач солнечной физики в течение ряда лет. Прогресс в этой области сулит также понимание широкого круга явлений в космической плазме, в лабораторных установках термоядерного синтеза, создание надежного прогноза радиационной обстановки в околоземном пространстве и геофизической обстановки на Земле.
Радионаблюдения позволяют изучать корональные явления на фоне солнечного диска, существенно дополняя и обогащая данные рентгеновских наблюдений. Они обеспечивают измерения тепловой и нетепловой компонент плазмы в спокойных и возмущенных условиях в короне, вплоть до выбросов корональной массы. Радиоастрономические наблюдения позволяют измерять корональные магнитные поля, дают возможность диагностики температуры и параметров электронов высоких энергий: это один из наиболее чувствительных методов для энергий более 100 кэВ и почти единственный метод изучения источников ускорения частиц и выделения энергии во внешней короне.
О существовании тонкой временной структуры в радиоизлучении вспышек известно в течение нескольких десятилетий. Субсекундные импульсы излучения (ССИ) наблюдаются во всех диапазонах радиоизлучения вспышек. Вспышки с тонкой временной структурой представляют особый интерес, так как ССИ, вследствие их корреляции в ряде случаев с жестким рентгеновским излучением, связываются с процессами первичного энер го выделения и ускорения элекгронов [121, 91]; выяснение же механизмов первичного вспышечного энерговыделения привело бы к существенному прогрессу в понимании природы солнечных вспышек. Проблема тонких вре-

которого передается по волноводу к усилителю-преобразоватешо. Затухание в волноводе — 1,1 дБ, что вызывает неудовлетворение сотрудников солнечной группы. Поляризация на 35 ГГц не измеряется.
Таблица 1.1. Основные характеристики радиогелиографа Нобеяма (по 17 ГГц)
Рабочая частота 17 ГГц (1= 1,7635 см)
Полоса частот 33,6 ± 0,9 МГц асимметрия между антеннами < 0,6 дБ
Поле зрения 40'
Пространственное разрешение 10"
Временное разрешение 1 с для всего интервала наблюдений для быстрых событий: до 1995 г. — 50 мс после 1995 г. — 100 мс
Динамический диапазон изображений > 20 дБ для радиокарт > 30 дБ дои последовательного синтеза
Интервал наблюдений ± 4 часа вокруг кульминации (~ 02:45 ГГГ)
Чувствительность в солнечных наблюдениях по потоку (яркостной температуре) 4,4-10"3 с.е.п. (1300 К) для изображения, построенного за I с 7,3-10'5 с.е.п. (22 К) для последовательного синтеза
Поляризация Обе круговых поляризации (снятие отсчетов через 25 мс)
Развязка поляризационных переключателей > 20 дБ (несколько — 18 дБ)
Общая фазовая стабильность < 0,3 (а)
Общая стабильность усиления <0,2 дБ (о)
Климатические условия — умеренные: абсолютные минимум и максимум температур — от минус 25° до плюс 25°. Фидерные кабельные линии от антенных элементов до лабораторного корпуса проложены в засыпанных песком и закрытых бетонными перекрытиями желобах.
Инструмент работает в полностью автоматическом режиме, без участия операторов.
Исходные данные записываются с временным интервалом в 50 мс (до перехода в двухчастотный режим; в настоящее время временное разрешение радиогелиографа — 100 мс) на видеоленту, однако затем заносятся в архив лишь данные с интервалом в 1 сек, а записи с высокой скоростью сохраняются только для всплесков с тонкой временной структурой. Критерием отбора является натичие тонкой временной структуры в корреляционном графике, построенном с временным интервалом 1 с. Понятно, что такая методика отбора не гарантирует от потерь части событий с кратковременными импульсами излучения [151].