Квазипериодические проявления солнечной активности на различных временных шкалах

• Автор: Наговицын, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 244 с. : ил.

В.1. Актуальность работы

В.2. Цели диссертации

В.З. Основные положения, выносимые на защиту

В.4. Научная новизна

В.5. Практическое значение

В.6. Апробация работы

В.7. Публикации по теме диссертации

В.8. Структура и объем

Глава 1. Практические вопросы наблюдений Солнца и солнечной активности

1.1. Вводные замечания: квазипериодические явления на Солнце

1.2. Индексы солнечной активности

1.3. Служба Солнца и ее задачи
1.4. Систематические ошибки при координатных наблюдениях Солнца
1.5. Методы исследования квазипериодических явлений
1.6. Подход нелинейной динамики
1.7. Проект «История Солнца»
Глава 2. Динамика магнитного поля Солнца и поля скорости активных областей на коротких временных шкалах
2.1. Вводные замечания
2.1.1. «Долгопериодические» и «свердолгопериодические» колебания на временной шкале десятки минут - сотни часов (32). 2.1.2. Виды измерений горизонтального поля скорости на Солнце методом трассеров (33).
2.1.3. Простые группы пятен - симплексы (34).
2.2. Методика определения точных гелиографических координат
2.2.1. Методика ГЕЛИКОР (вариант стандартного фотогелиографа) (36).
2.2.2. Методика ГЕЛИКОР-М (вариант специального фотогелиографа)
(41).
2.3. «Сверхдолгопериодические» колебания пятен на временной шкале десятки-сотни часов и диагностика свойств пятен
2.3.1. Сверхдолгопериодические крутильные колебания пятен (43). 2.3.2.
Другие типы сверхдолгопериодических колебаний пятен (45). 2.3.3.
Сверхдолгопериодические колебания и глубина солнечного пятна (54).
2.4. «Долгопериодические» колебания пятен на временной шкале десяткисотни минут
2.4.1. Первые свидетельства о долгопериодических колебаниях (59).
2.4.2. Изучение свойств долгопериодических колебаний (60). 2.4.3. Долгопериодические КПК в микроволновом радиодиапазоне: не только пятна (77). 2.4.4. Спектральные наблюдения КПК в магнитном поле пятен (83).
2.5. Основные выводы по главе
Глава 3. Солнечная активность на временной шкале 150-200 лет: ревизия наблюдательных данных
3.1. Вводные замечания
3.2. Цюрихский ряд чисел Вольфа после 1980 г.: продолжение следует?
3.2.1. Исследование стабильности и сравнение наблюдательных рядов различных обсерваторий (92). 3.2.2. Международный и кисловодский ряды чисел Вольфа (99).
3.3. Гринвичские площади пятен до и после Гринвича: продленный ряд индекса суммарной площади пятен в гринвичской системе, 1821-2005 гг
3.3.1. «W-версия» ряда площадей пятен (105). 3.3.2. Среднегодовые значения площадей пятен в 1821-1874 гг.: процедура компиляции догрин-вичских наблюдений (108). 3.3.3. Среднемесячные значения площадей пятен в 1821-1874 гг. (110). 3.3.4. Среднемесячные и среднегодовые значения площадей пятен в 1976-1989 гг. (Пулковский каталог) (110). 3.3.5. Среднемесячные и среднегодовые значения площадей пятен в 1990-2005 гт. (кисловодские данные) (112).
3.4. Продленные ряды экваториальной N-S асимметрии суммарных площадей и средних широт пятен
3.5. Высокоширотное магнитное поле Солнца: “синтетический” ряд среднегодовых чисел полярных факелов, 1847-1999 гг
3.5.1. Наблюдательные данные (117). 3.5.2. Индекс структуры солнечной короны П и синтез наблюдений (118). 3.5.3. Выравнивание ряда и поиск экстремумов (123). 3.5.4. Ряд чисел полярных факелов в 1847-1999 гг. (124).
3.6. ИНТЕРНЕТ-база данных ESAI (“Extended time series of Solar Activity Indices”)
Глава 4. Солнечная активность на 400-летней временной шкале
4.1. Вводные замечания
4.2. Суммарная площадь солнечных пятен - 400-летний ряд
4.2.1. Суммарная площадь солнечных пятен и полный (пятенный) магнитный поток Солнца (128). 4.2.2. Числа Вольфа и изменения системы их подсчета (129). 4.2.3. Число групп пятен и возможные потери информации (130). 4.2.4. Первичные индексы и площади солнечных пятен на интервале 1610-2000 (131). 4.2.5. Результаты (137).
4.3. Задачи реконструкции временных рядов индексов на длительных шкалах и методы их решения
4.3.1. Вводные замечания (138). 4.3.2. Метод кратномасштабных регрессий (MSR) (138). 4.3.3. Метод разложения по компонентам псевдофазо-вого пространства (DPS) (140).
4.4. Средние широты пятен
4.5. аа-индекс геомагнитной активности
4.5.1. Вводные замечания (143). 4.5.2. Параметры магнитного поля Солнца и аа индекс (144). 4.5.3. аа-индекс на четырехсотлетней вре-

менной шкале (1610-2000 гг.) (147). 4.5.4. ад-индекс и прогноз 11летнего цикла (149).
4.6. аа-индекс и крупномасштабное магнитное поле Солнца
4.7. Основные результаты по главе
Глава 5. Солнечная активность на 1000-летней и сверхтысячелетней временной шкале
5.1. Задачи реконструкции и моделирования параметров солнечной активности на тысячелетней временной шкале. «Принцип свидетелей»
5.2. Солнечная активность двух последних тысячелетий и Служба Солнца в Древнем и Средневековом Китае
5.2.1. Каталог Виттмана-Сю и данные о вариациях солнечной активности в далеком прошлом (155). 5.2.2. Временные ряды индексов солнечной активности на основе каталога Виттмана-Сю (156). 5.2.3. Анализ бинарного ряда однородных событий УХ0 (подход функции автоподобия)
(163). 5.2.4. Анализ количественного ряда 1УХС(/) (вейвлет-подход)
(163). 5.2.5. Выводы (166).
5.3. Нелинейная математическая модель солнечной цикличности на 1000летней временной шкале
5.3.1. Лео - портрет нелинейного процесса (подход Крылова-Боголюбова)
(167). 5.3.2. Задача и метод исследования (169). 5.3.3. Вычислительная процедура (170). 5.3.4. Анализ ряда чисел Вольфа (172). 5.3.5. Анализ ряда Шоува, 1 100 - 1700 (173). 5.3.6. Качественная модель процесса солнечной цикличности и уравнение Дуффинга (174). 5.3.7. Реконструкция ряда среднегодовых значений чисел Вольфа в 1100-1700 гг. (176)
5.3.8. Оценки ошибок (176). 5.3.9. Принцип свидетелей: сравнение с другими данными (179).
5.4. 1000-летние версии различных индексов солнечной и геомагнитной активности
5.4.1. Суммарная площадь солнечных пятен и полный пятенный магнитный поток на тысячелетней временной шкале (180). 5.4.2. 900-летний ряд аа-индекса (181).
5.5. Сверхтысячелетняя временная шкала: перспективы исследований
5.6. «Сверхмиллионолетняя» временная шкала: Элатина?
5.7. Основные результаты по главе
Глава 6. Что нам дает «История Солнца»?
6.1. К интерпретации квазипериодических колебаний в пятнах
6.2. Полярная и экваториальная активность. Факты для теории
6.3. Маундеровский минимум. Геомагнитное поле и прогнозы 11-летнего
цикла
6.3.1. 11-летние циклы во время Маундеровского минимума (199). 6.3.2. Продолжительность «одиннадцатилетнего» цикла в Маундеровском минимуме (200). 6.3.3. Маундеровский минимум и минимум Дальтона (201).
6.4. Правило Гневышева-Оля и его обобщения

Ситуация, иллюстрированная рис. 2.7 и табл. 2.3, не должна нас удивлять, если представить себе общую картину сверхдолгопериодических колебаний как следующую. Пятну присущи колебания на двух резонансных частотах в соответствии с геометрической конфигурацией - в абсолютной или относительной системе координат - мод КПК. Абсолютные колебания, развиваясь на собственной частоте, соответствующей Т= 8 ± 2 сут., в то же время возбуждаются вне резонанса со стороны относительных колебаний на их резонансной частоте, соответствующей Т = 4 ± 2 сут. и наоборот, относительные колебания возбуждаются вне резонанса на собственной частоте абсолютных колебаний с Т= 8 + 2 сут. и в своем резонансе на Т= 4 ± 2 сут.
Табл. 2.3. Средние значения периодов КПК (в сутках) униполярных симплексов в 1950-1976 гг.
Мода Тип КПК Короткий период Длинный период
Ф абсолютные 4.0+ 2.5 8.3 ± 2
X абсолютные 4.0 ±2.2 8.1 ±2
и относительные 3.8 ± 2.3 7.712
ри относительные 3.9 ± 2.3 8.012
Таким образом, подытоживая: абсолютные сверхдолгопериодические КПК пятен имеют собственную частоту со = (1.4 ±0.3) мкГц или период Т = 8 ±2 сут., а относительные - со = (2.8 ± 1.2) мкГц или период Т = 4 ±2 су>т. Первую из та можно назвать «медленной», а вторую - «быстрой».
Это основной вывод данного раздела. Но проведенное исследование не было бы полным, если бы мы не рассмотрели, как изменяются параметры сверхдолгопериодических колебаний в процессе эволюции группы. Для ответа на этот вопрос в [59] по материалам Гринвичского фотогелиографического каталога мы отобрали уникальную группу солнечных пятен 1971 г., существовавшую пять оборотов Солнца, причем последние четыре оборота в стадии униполярного симплекса. В качестве исходных данных рассматривались ежедневные значения широт <р(/), кэррингтоновских долгот А,(/), суммарных (тень+полутень) площадей ри(?) и площадей тени и(7) солнечного пятен. Средние характеристики избранной нами группы в каждом из пяти оборотов Солнца приведены в табл. 2.4.
Кроме основных временных интервалов, соответствующих 1,2,..,5 оборотам группы, рассматривались промежуточные, для которых два соседние оборота объединялись: 1.5, 2.5, 3.5, 4.5 - так что соответствующий временной интервал оказывался центрированным на момент нахождения группы на центральном меридиане невидимой полусферы Солнца.