Дослідження змін термодинамічного стану речовини фотосферних шарів активних областей на Сонці під час спалахів з використанням спектральних спостережень. Аналіз зміни променевих швидкостей та напрямку руху речовини у фотосфері Сонця під час спалахів.
Аннотация к работе
В більшості випадків моделювання виконувалось в наближенні однорідної атмосфери Сонця, тоді як спостереження з високою просторовою роздільною здатністю показують, що у фотосфері існують неоднорідності у вигляді грануляції, хвиль, яскравих точок, які асоціюються з дрібномасштабними магнітними силовими трубками. Тому необхідними і актуальними були подальші більш детальні дослідження поля швидкостей у фотосфері активних областей у процесі розвитку спалахів з використанням більшого обєму спостережних даних, отриманих з високою часовою роздільністю. Виявити особливості змін з висотою фотосфери величини та напрямку променевої швидкості руху речовини на різних стадіях розвитку спалахів. Одержані загальні особливості змін з висотою і часом фотосферного поля швидкостей слабких спалахів можуть бути використані при побудові динамічної моделі спалахів. У перший момент спостереження, через 4 хвилини після максимуму інтенсивності спалаху в лінії Ha, сильні лінії, які формуються у верхніх шарах (240-490 км), були послабленими на 2-4 % та розширеними на 10-15 %, а ті, що утворюються у середніх та нижніх шарах (нижче 240 км) - переважно підсилилися (в середньому на 10 %).Для розуміння явища спалаху, яке охоплює усі шари атмосфери Сонця, та процесів, які його викликають і супроводжують, необхідно виявити зміни у фізичному та динамічному стані сонячної плазми перед та під час спалахів різної потужності. Варіації параметрів профілів ліній значно залежать від стадії розвитку спалаху та висоти утворення ліній і зумовлені змінами термодинамічних характеристик стану фотосфери. Детально досліджено зміни з висотою і часом фотосферного поля швидкостей у активних областях під час спалахів. Виявлено особливості змін променевих швидкостей у фотосфері слабких спалахів: Під час спалахів спостерігався низхідний рух речовини в усіх шарах фотосфери, причому не тільки в місці спалаху, а й на всій ділянці активної області, яка була вирізана щілиною спектрографа. З часом швидкість руху змінювалась так: у початковій фазі розвитку спалахів швидкість низхідного руху речовини зростала, досягала свого максимального значення у головній фазі, а потім до кінця спалаху зменшувалась.
Вывод
фотосферний спалах сонце спектральний
Для розуміння явища спалаху, яке охоплює усі шари атмосфери Сонця, та процесів, які його викликають і супроводжують, необхідно виявити зміни у фізичному та динамічному стані сонячної плазми перед та під час спалахів різної потужності. Особливості руху речовини у короні та хромосфері досліджувались багатьма авторами. Зміни поля швидкостей у фотосферних шарах під час спалахів вивчені ще недостатньо.
Завданням дисертації було, використовуючи спектральний метод дослідження, знайти прояви спалахового збурення у фотосферних шарах Сонця і виявити зміни термодинамічних умов на різних висотах фотосфери та їх часову послідовність.
Для цього було проведено аналіз фраунгоферових спектрів трьох слабких компактних і потужного двострічкового спалахів та спокійного і активного флокулів, для порівняння. Виявлено відмінності у поведінці параметрів профілів фраунгоферових ліній (центральної глибини, напівширини та еквівалентної ширини), а також їх асиметрії та зсувів у спектрах слабкого спалаху, спокійного флокула та незбуреної фотосфери. Найбільша відмінність між цими спектрами проявилася у зсувах ліній, що формуються у нижніх шарах фотосфери: у спектрах спалаху вони зсунуті у довгохвильовий, а у спектрі флокула у короткохвильовий бік відносно їх положення у спектрі незбуреної фотосфери. Варіації параметрів профілів ліній значно залежать від стадії розвитку спалаху та висоти утворення ліній і зумовлені змінами термодинамічних характеристик стану фотосфери.
Детально досліджено зміни з висотою і часом фотосферного поля швидкостей у активних областях під час спалахів.
Виявлено особливості змін променевих швидкостей у фотосфері слабких спалахів: Під час спалахів спостерігався низхідний рух речовини в усіх шарах фотосфери, причому не тільки в місці спалаху, а й на всій ділянці активної області, яка була вирізана щілиною спектрографа. Амплітуда змін променевої швидкості в нижніх шарах фотосфери була більшою, ніж у верхніх, і становила відповідно ~2 та 1 км/с.
Швидкість руху речовини змінювалась з висотою. Найбільші її зміни, до 2 км/с, відбувались у шарі 180-220 км.
З часом швидкість руху змінювалась так: у початковій фазі розвитку спалахів швидкість низхідного руху речовини зростала, досягала свого максимального значення у головній фазі, а потім до кінця спалаху зменшувалась.
Виявлено, що під впливом спалахового збурення відбулося збільшення амплітуди коливань швидкостей руху речовини у нижніх шарах фотосфери спалаху.
Виявлено зміни з часом структури фотосфери, які відбувалися під час слабкого спалаху 24 травня 1979 р. Він виник на межі двох елементів руху, довжиною ~ 30000 км (характерний розмір супергранул), у процесі спалаху спостерігалося їх зменшення до ~ 10000-18000 км.
Зміни поля швидкостей у фотосфері слабких спалахів вказують на те, що спалахове збурення розповсюджувалося з верхніх шарів у нижні і мало хвильовий характер.
На відміну від слабких компактних спалахів протягом потужного двострічкового спалаху відбувався підйом фотосферної речовини з променевою швидкістю на 1-2 км/с вищою, ніж у незбуреній фотосфері.
Побудовані напівемпіричні трикомпонентні (гранула, міжгранульний проміжок та силова трубка) фотосферні моделі слабкого спалаху 24 травня 1979 р. та флокула. Моделі показують, що фізичні умови у фотосфері, як флокула, так і спалаху виявилися зміненими відносно незбуреної фотосфери. Однак величина і характер цих змін різні. Зміни швидкості руху фотосферної речовини у флокулі були в цілому невеликими, тоді як у спалаху в середніх і нижніх фотосферних шарах променева швидкість різко зросла. Зміни температури з висотою у флокульній силовій трубці відбувалися досить плавно. Фотосферна ж область спалаху являла собою чергування шарів з температурою, густиною та швидкістю руху, які значно відрізнялися від їхніх величин для незбуреної фотосфери. Збільшення променевої швидкості руху речовини у гранулах та міжгранульних проміжках свідчать про підсилення конвекції у фотосферних шарах спалаху.
Виявлені зміни термодинамічних параметрів стану фотосфери слабких спалахів вказують на хвильовий характер розповсюдження спалахового збурення з верхніх шарів у нижні. Ці зміни, ймовірно, були відгуком фотосфери Сонця на перенос спалахової енергії хромосферною конденсацією і хвилями.
Отримані неоднорідні напівемпіричні моделі фотосфери спалаху добре описують тонку структуру профілів спостережуваних ліній. Але останнім часом зявилися теоретичні роботи, в яких показано, що діаметр силових трубок повинен збільшуватись з висотою, крім того, треба враховувати неоднорідність у розподілі температури у силовій трубці по горизонталі і нахил трубки. Ці тонкі ефекти повинні знайти своє відображення у подальших розробках напівемпіричних моделей активних утворень.
Список литературы
Аликаева К.В., Ганджа С.И., Кондрашова Н.Н., Полупан П.Н. Изменение фраунгоферова спектра солнечных активных областей в связи со вспышками // Астрономия и астрофизика.-1980.-Том 42.-С. 3-14.
Кондрашова Н.Н., Полупан П.Н., Аликаева К.В. Фраунгоферов спектр активной области Mc Math 15526 в стадии вспышечной активности // Вестн. Киев. ун-та. Астрономия.-1982.-Том 24.-С. 18-29.
Кондрашова Н.Н. Изменения тонкой структуры фраунгоферовых линий во время вспышек // Солнеч. данные.-1986.-№ 11.-С. 69-75.
Аликаева К.В., Барановский Э.А., Полупан П.Н. Изменение состояния низкотемпературной плазмы а процессе мощной солнечной вспышки // Кинемат. и физика небес. тел.-1986.-Том 2, №4.-С. 27-33.
Курочка Е.В., Барановский Э.А. Свечение линий ионизованного железа в солнечных вспышках // Изв. Крым. астрофиз.обсерв.- 1992.-Т. 85.-С. 15-20.
Аликаева К.В., Барановский Э.А., Кондрашова Н.Н. и др. Полуэмпирические модели фотосферы активного комплекса // Кинемат. и физика небес. тел.-1995.-Том 11, №2.-С. 11-24.
Барановский Э.А., Лозицкая Н.И., Лозицкий В.Г. Магнитные поля и термодинамические условия в солнечной вспышке 8 июня 1989 г. // Кинемат. и физика небес. тел.-1991.-Том 7, №3.-С. 52-58.
Machado M.E., Avrett E.H., Vernazza J.E., Noyes R.W. Semiempirical models of chromospheric flare regions // Astrophys. J.-1980.-Vol. 242, N 1.-P. 336-351.
Сомов Б.В. Новые теоретические представления о солнечных вспышках // Успехи физ. наук.-1985.-Т.145, №3.-С. 532-535.
Косовичев А.Г. Численное моделирование тепловых и газодинамических процессов в импульсной фазе солнечных вспышек // Изв. Крым. астрофиз. обсерватории.- 1986.-Т. 75.-С. 8-21.
Priest E.R. Magnetohydrodynamic theories of solar flares // Solar Phys.-1986.-Vol. 104, N1.-P. 1-18.
Forbes T.G., Acton L.W. Reconnection and field line shrinkage in solar flares // Astrophys. J.-1996.-Vol. 459, N 1.-P. 330-341.
Cauzzi G., Falchi A., Falciani R. et al. Coordinated observations of solar activity phenomena. II. The velocity field pattern in the elementary flare // Astron. and Astrophys.-1996.-Vol. 306, N 2.-P. 625-637.
Ichimoto K., Kurokawa H. Ha red asymmetry of solar flares // Solar Phys.-1984.-Vol. 93, N1.-P. 106-121.
Гадун А.С. Многомерные гидродинамические модели атмосферы Солнца: эффекты переноса излучения в многомерной возмущенной среде // Кинематика и физика небес. тел.-1995.-Том 11, №3.-С. 54-72.
Solanki S.K., Brigljevic V. Continuum brightness of solar magnetic elements// Astron. and Astrophys.-1992.-Vol. 262, N 2.-P. L29-L32.
ПУБЛІКАЦІЇ ОСНОВНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ
Реферовані видання
Кондрашова Н.Н., Пасечник М.Н. Фотосферные слои вспышки и флоккула. I. Профили, асимметрия и смещения фраунгоферовых линий // Кинемат. и физика небес. тел.-1997.-Том 13, №4.-С. 61-75.
Кондрашова Н.Н., Пасечник М.Н. Фотосферные слои вспышки и флоккула. II. Профили, асимметрия и смещения фраунгоферовых линий в спектрах окрестностей вспышки и флоккула // Кинемат. и физика небес. тел.-1998.-Том 14, №3.-С. 234-244.
Кондрашова Н.Н., Пасечник М.Н. Фотосферные слои вспышки и флоккула. III. Поле скоростей // Кинемат. и физика небес. тел.-1999.-Том 15, №4.-С. 310-317.
Кондрашова Н.М., Пасечник М.М. Аналіз асиметрії профілів фраунгоферових ліній у спектрах спалахово-активного комплексу // Вісник Київського ун-ту. Астрономія.-1999.-Вип. 35.-С. 5-11.
Пасечник М.М. Зміни швидкості руху речовини у різних шарах фотосфери активного комплексу під час спалаху // Вісник Київського ун-ту. Астрономія.-2000.-Вип. 36.-С. 34-41.
Барановский Э.А., Кондрашова Н.Н., Пасечник М.Н. Фотосферные слои вспышки и флоккула. IV. Полуэмпирические модели // Кинемат. и физика небес. тел.-2000.-Том 16, №5.-С. 387-399.
Пасечник М.Н. Лучевые скорости в фотосфере и хромосфере вспышки и активного флоккула // Кинемат. и физика небес. тел.-2001.-Том 17, №2.-С. 99-112
Роботи у фахових виданнях
Кондрашова Н.Н., Рудникова Е.Г., Пасечник М.Н. Изменения скорости движения вещества во время солнечной двухленточной вспышки // Труды международной конференции “Четвертые Всехсвятские чтения. Современные проблемы физики и динамики солнечной системы”.-Одесса.-2000.-С. 229-233.
Пасечник М.Н. Динамика хромосферных и фотосферных слоев активного комплекса во время двух вспышек // Труды международной конференции “Четвертые Всехсвятские чтения. Современные проблемы физики и динамики солнечной системы”.-Киев.-2000.-С. 288-296.