Исследование пространственно-спектральной структуры колебательных процессов в атмосфере над солнечными пятнами

• Автор: Анфиногентов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Методы исследования волновых процессов в атмосфере Солнца21
1.1 Обзор существующих алгоритмов
1.2 Алгоритм автоматического обнаружения колебаний
1.3 Поточечная вейвлет-фильтрация
1.4 Автоматизация обработки потоковых данных
1.5 Выводы
Глава 2. Пространственная структура источников трёхминутных колебаний
2.1 Трёхминутные волны в корональных арках, связанных с солнечными
пятнами
2.2 Фрагментация пятенных источников трёхминутных колебаний по
данным микроволновых наблюдений
2.3 Выводы
Глава 3. Связь трёхминутных колебаний и вспышек
3.1 Микроволновое излучение активной области А11 10756
3.2 Вспышка 28 апреля 2005
3.3 Вспышка 4 мая 2005
3.4 Трёхминутные колебания, как триггер вспышечного энерговыделения82
3.5 Выводы
Глава 4. Частотная динамика трёхминутных колебаний
4.1 Вариации частоты колебаний на разных уровнях атмосферы пятен
4.2 Связь дрейфов частоты колебаний с изменениями их пространственной структуры
4.3 Трёхминутные колебания, как отклик на широкополосные импульсы
4.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Введение
Диссертация посвящена изучению пространственной и спектральной структуры трёхминутных колебаний в атмосфере над солнечными пятнами. Колебания, связанные с солнечными пятнами, были открыты Беккерсом и Талантом [1]. Они обнаружили быстроразвивающиеся неоднородности интенсивности над тенью солнечного пятна на фильтрограммах в Н и К линиях Call. Наблюдаемые вариации обладали периодичностью около 145 секунд. Это явление была названо вспышки в тени (umbral flashes). Позднее Джиованелли [2] обнаружил колебания лучевых скоростей в линии На с амплитудой 3 км/с и периодом около 165 секунд. Он предположил, что колебания представляют собой гравитационные волны в тени пятна.
Для наблюдателя трёхминутные колебания хромосферы пятна выглядят следующим образом. Процесс начинается внутри тени пятна с так называемой вспышки в тени. Они наблюдается как периодические вариации яркости, сосредоточенные в очень маленькой области. Затем от места возникновения радиально распространяются дугообразные волновые фронты. Колебания яркости длятся несколько периодов (обычно 4 - 5), образуя цуг волн.
Источники вариаций излучения возникают в случайных местах внутри тени пятна [3]. Картина, наблюдаемая в хромосферных линиях, напоминает всплеск от камня, брошенного в воду [4]. Такие трёхминутные волны обладают рядом особенностей: период колебаний зависит от пространственного положения и изменяется от 2.5 - 3 минут в центре тени до почти 4-х минут на границе тень-полутень; видимая скорость распространения фронта волны также не остаётся постоянной, а уменьшается при приближении к границе тень-полутень. Типичные значения скорости -40-70 км/с [5,6].
Бегущие волны в полутени (БВП) — первое периодическое явление, обнаруженное в полутени [2,7]. БВП представляют собой периодические возмущения, радиально распространяющиеся от границы тень-полутень в сторону от центра пятна. БВП хорошо видны в сильных хромосферных резонансных линиях [8,9].

эксплуатацию современных солнечных наблюдательных инструментов — радиогелиографа Нобеяма (NoRH), космических аппаратов SOHO,TRACE и SDO, привело к развитию новых методов анализа данных, таких как вейвлет-анализ, метод разложения на эмпирические моды (EMD) [76], метод эмпирических комплексных ортогональных функций (CEOF) [77], сингулярный спектральный анализ (SSA) [78] и мультифрактальный анализ [79]. Эти методы были применены разными авторами для изучения характеристик колебательных процессов.
Одним из свойств колебаний и волн, наблюдаемых в солнечной атмосфере, является модуляция параметров колебания, например периода или амплитуды. Для исследования подобного рода сигналов оптимально использовать вейвлет-преобразование. Именно поэтому методы, основанные на вейвлет-преобразовании, приобрели популярность в последнее время для исследования физики солнечной атмосферы. Исследователям все чаще требуются такие методы, которые работают не с одномерными рядами данных, а с последовательностями изображений и могут использовать все преимущества наблюдений с пространственным разрешением.
Этот раздел посвящён методу поточечной вейвлет-фильтрации (ПВФ), предложенному в работе [80] . Метод предназначен для исследования пространственно-распределённых источников колебаний в солнечной атмосфере и использует непрерывное вейвлет-преобразование с материнской функцией Морле [81]. В основе метода лежит построение двумерных карт источников колебаний в заданной полосе частот из временной серии двумерных изображений Солнца. ПВФ метод предоставляет следующие возможности для изучения колебательных процессов:
1. Определение частот колебаний, присутствующих в сигнале.
2. Построение двумерного изображения источника колебаний для заданной частоты или полосы частот.
3. Выделение из сигнала периодических составляющих для заданной частоты или полосы частот (вейвлет-фильтрации). Может быть использовано для раз-