Исследование пространственно-временных характеристик колебательных процессов в хромосфере солнечных пятен

• Автор: Колобов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 100 с. : ил.

1 Спектрополяриметр для исследования солнечных магнитных полей и лучевых скоростей

1.1 Принципы работы и оптическая схема

1.2 Построение карты магнитного поля

1.3 Оценки шумов и реальной точности получаемых магнитограмм

1.4 Пакет программ для обработки данных спектрополяриметра

2 Колебательные процессы в солнечных пятнах (аналитический обзор)

2.1 Общетеоретические представления

2.2 Современные экспериментальные исследования

3 Исследование пространственно-временных характеристик колебательных процессов в хромосфере солнечных пятен

3.1 Наблюдательный материал

3.2 Частотная фильтрация сигнала лучевой скорости и яркости

3.3 “Шевроны” как индикатор распространяющихся волн
3.4 Характеристики основных волновых мод в хромосфере пятна
3.4.1 Пространственная локализация различных частотных мод
3.4.2 Фазовые скорости распространяющихся волновых движений
3.5 Интерпретация наблюдений
3.6 Сценарии для объяснения наблюдаемых волновых процессов в тени и полутени солнечных пятен
3.6.1 Возможность прямой связи колебаний в тени и бегущих волн полутени
3.6.2 Общий подфотосферный источник
Заключение
Литература
Приложения

Актуальность проблемы
Исследование распространяющихся волн в солнечной плазме необходимо для понимания процессов обмена энергией между разными слоями солнечной атмосферы и в итоге подводит нас к фундаментальной проблеме нагрева короны. Солнечное пятно является наиболее подходящим объектом для таких исследований, поскольку предоставляет экспериментатору довольно широкий ассортимент физических условий: темная и холодная тень соседствует с более горячей полутенью и окрестностями, вертикальное магнитное поле в центре пятна переходит в почти горизонтальное в полутени, где наблюдаются мощные квазистационарные течения, именуемые эвершедовскими.
На сегодняшний день установленным фактом является наличие периодических движений в хромосфере солнечного пятна. Хорошо изучены характерные частоты этих колебаний и предложены различные модели, раскрывающие их природу. Тем не менее, наиболее острым и часто обсуждаемым вопросом является возможная связь между трехминутными осцилляциями в тени пятна и бегущими волнами полутени. Широко распространено мнение о том, что пятиминутные колебания в полутени являются прямым физическим продолжением трехминутных колебаний в тени на хромосферном уровне. В тоже время, наиболее дискуссионным остается вопрос о количественных характеристиках: скорости распространения волнового фронта и пространственно-временной локализации. Последнее определяет представления о связи различных колебательных мод в пятне. Сложная динамика процессов не позволяет оценить эти параметры непосредственно из диаграмм скорости (как при наблюдении с фильтрами, так и со спектрографом). Декларируемые разными исследователями скорости распространения лежат в широком диапазоне значений (8-70 км/с) и применяемые методики зачастую

либо не надежны, либо не дают информации о том, колебаниям каких частот присущи измеряемые параметры.
Причина подобных затруднений обусловлена природой изучаемого явления — в солнечной атмосфере могут одновременно сосуществовать колебательные процессы различных периодов и пространственных масштабов. Очевидно, для их изучения нужен метод, позволяющий отличить свойства одних колебаний от других и снизить к минимуму влияние субъективного фактора при оценке конкретных параметров. Как показано в данной работе, частотная фильтрация сигнала решает эту проблему.
Достаточно актуальной задачей является получение подходящих экспериментальных данных. Считается очевидным, что колебания в пятнах связаны с магнитным полем: физическую интерпретацию сравнительно проще проводить для пятен правильной формы с развитой полутенью, имеющих менее сложную топологию магнитного поля.
Цель работы
Цель работы заключается в решении следующих основных задач:
1. Получить наблюдательный материал, позволяющий адекватно оценивать основные параметры распространяющихся волновых процессов в атмосфере солнечных пятен.
2. Определить характерные особенности, которые могли бы служить признаками распространяющихся волновых движений в наблюдательных данных.
3. Проанализировать, имеются ли основания полагать о наличии прямой связи между трехминутными колебаниями в тени и бегущими волнами полутени на хромосферном уровне.
4. Получить количественные оценки характеристик распространяющихся волн для выделенных частотных мод.

на наблюдениях трех пятен. Тзиутзиоу и др. анализируют два пятна, одно из которых - неправильной формы. Следует так же отметить, что недостаток данных с подходящим временным разрешением отчасти является причиной, почему далеко не все из перечисленных работ ставили целью детальное изучение таких параметров волнового процесса как скорость распространения и пространственная локализация. При этом существует не менее важная проблема — методическая. Колебания, наблюдаемые на Солнце, имеют широкий частотный диапазон, и при их исследовании всегда возникает вопрос об идентификации: наблюдаются свойства одного или нескольких процессов? От решения этой проблемы в значительной степени зависит успех дальнейшего понимания природы движения солнечной плазмы.