Автореферат (1137362), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В разделе 2.2описана структура земной атмосферы и приведены основные характеристикиСтандартной Атмосферы Земли, обычно используемой в качестве моделиусредненной земной атмосферы.Рис. 3 – Аппроксимация профиля звука в Стандартной атмосфере Земличетырьмя безотражательными профилями первого класса. Цифрамиобозначены точки сшивки безотражательных слоев11В разделе 2.3 выполнены аппроксимации Стандартной Атмосферы Землибезотражательными профилями скорости звука первого и второго классов.Показано, что реальный профиль скорости звука в атмосфере Земли можетбыть аппроксимирован четырьмя безотражательными слоями со слабымискачками градиентов скорости звука.
При одинаковом числе безотражательныхслоев, аппроксимация скорости звука в земной атмосфере безотражательнымипрофилями первого класса более точная, чем аппроксимация профилямивторого класса; средняя ошибка аппроксимации составляет 0,8%, максимальная2%. Аппроксимация Стандартной Атмосферы Земли безотражательнымипрофилями (10) первого класса с различными значениями параметров , и h0,приведена на рис.
3. Здесь высота нормирована на высоту изотермическойатмосферы H0 = 8.4 км и скорость звука на с(0) = 330 м/сек (оба параметрасоответствуют поверхности Земли). Внутри каждого слоя акустическая волнараспространяется без отражения, и все отражения на границах таких слоевявляются сосредоточенными. Поскольку на границах слоев скорость звукаостается непрерывной, а меняется скачком только градиент скорости звука, томожно надеяться на малость отражения акустической волны в целом припрохождении земной атмосферы.В разделе 2.4 вычислены коэффициенты прохождения акустических волнчерез земную атмосферу, в случае, когда распределение скорости звука в нейаппроксимировано четырьмя безотражательными профилями первого класса.Граничные условия на границе сшивки безотражательных профилей выражаютнепрерывность скорости движения газа и давления.
График дляэнергетического коэффициента прохождения волны Q через СтандартнуюАтмосферу Земли в зависимости от безразмерной частоты / 0 приведенна рис. 4.Рис. 4 – Энергетический коэффициент прохождения акустической волны черезСтандартную Атмосферу Земли12Кривая зависимости энергетического коэффициента прохожденияявляется не совсем монотонной, в ней проявляется слабый резонанс, связанныйс отражениями на границах разделов слоев. Как следует из рис. 4, земнаяатмосфера прозрачна практически для всех волн с > 1.5, что соответствуетпериодам волн меньших 200 сек.
Следует отметить, что акустико –гравитационные волны с подобными периодами наблюдались в ионосференепосредственно над эпицентрами землетрясений [3], а также после запусковкосмических кораблей и ракет и мощных взрывов. Таким образом, земнаяатмосфера имеет параметры, близкие к безотражательным, что и объясняетхорошее проникновение волн в верхние слои, наблюдаемое в природе и вчисленных экспериментах.В разделе 2.6 описана трансформация импульсных возмущений привертикальном распространении в атмосфере Земли. Рассмотрена эволюцияволнового пакета от импульсного источника Гауссовой формы в атмосфере сбезотражательным профилем скорости звука первого класса.
При малой (посравнению с периодом отсечки атмосферы) длительности начальноговозмущения сигнал состоит из головной волны квазигауссовой формы иотрицательного хвоста с осцилляциями. Сигналы от импульсов среднейдлительности испытывают сильную трансформацию волнового поля. Еслидлительность начального сигнала велика, то волна практически нераспространяется в атмосфере (существует полоса непропускания), и ееамплитуда становится очень малой.Основные результаты второй главы суммированы в разделе 2.7.Третья глава посвящена исследованию безотражательных акустическихволн в солнечной атмосфере с реальными параметрами.
Раздел 3.1 представляетсобой краткий обзор известных результатов работ, посвященных исследованиюакустических волн в атмосфере Солнца. В разделе 3.2 приведены основныесведения о солнечной атмосфере и выбранной модели атмосферы СолнцаVAL3c.В разделе 3.3 проведена аппроксимация распределение скорости звука вмодельной атмосфере Солнца VAL3c безотражательными профилями первого ивторого классов.
На рис. 5 приведена аппроксимация солнечной атмосферышестью безотражательными профилями второго класса. Здесь высотанормирована на высоту однородной атмосферы H0 = 120 км и скорость звука наc(0) = 7 км/сек (оба параметра соответствуют солнечному температурномуминимуму для модели VAL3c).В разделе 3.4 вычислены коэффициенты прохождения вертикальнойакустической волны через границы безотражательных слоев приаппроксимации как безотражательными профилями скорости звука первогокласса, так и второго. Графики для энергетических коэффициентовпрохождения волны Q в зависимости от безразмерной частоты для обоихслучаев аппроксимации приведены на рис. 6.
Энергетический коэффициентпрохожденияволныприаппроксимацииатмосферыСолнцабезотражательными профилями второго класса с увеличением частоты быстреестремится к 1, чем при аппроксимации профилями первого класса.13Рис. 5 – Аппроксимация модели атмосферы Солнца безотражательнымипрофилями второго классаРис.
6 – Энергетические коэффициенты прохождения акустической волнычерез модельную атмосферу Солнца VAL3c (сплошная линия – первый класс,пунктирная - второй)При аппроксимации распределения скорости звука безотражательнымипрофилями первого класса волны в диапазоне частот 1,3 < < 2,6 испытывают14большее отражение в верхней атмосфере, чем при аппроксимации профилямивторого класса. Волны с > 2,6 проходят без отражения. При аппроксимациипрофилями второго класса волны с частотами > 1,3 или с периодамименьшими 200 сек., практически полностью проходят через атмосферу Солнца.И хотя, разные аппроксимации дают разные значения для частоты отсечки,которые пока нельзя проверить экспериментальными данными, обе моделидемонстрируют хорошее проникновение волн в верхние слои, наблюдаемое вчисленных экспериментах.Раздел 3.5 посвящен исследованию прохождения волн черезтемпературный минимум атмосферы Солнца.
Из анализа безразмерного аналогадифференциального уравнения для безотражательных профилей скорости звукавторого класса (7) следует, что при β < 0, волны любых частот, а,следовательно, и с частотами меньшими, чем частота отсечки в эквивалентнойизотермической атмосфере с температурой, равной температуре на уровнеминимума, могут проходить через этот слой атмосферы.
При положительныхзначениях β, частота отсечки ωot определяется формулой: ot 1 / 2 0 ,(12)1/2т.е. отличается от традиционной частоты отсечки ω0 на множитель β и при β< 1 ωot < ω0. Таким образом, через область температурного минимума могутпроходить без отражения вертикальные акустические волны с частотойменьшей, чем частота отсечки, соответствующая этому минимуму.В разделе 3.7 приведены результаты третье главы.В заключении перечислены основные результаты диссертационнойработы.1.2.3.4.5.6.7.СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАхмедов Р.Р., Куницын В.Е. Численный метод решения задачираспространения акустико-гравитационных волн в атмосфере доионосферных высот // Вестник Московского университета.
Сер. 3.Физика. Астрономия, 2003. № 3. С. 38–42Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.Гохберг М. Б., Шалимов С.Л. Воздействие землетрясений и взрывов наионосферу. М.: Наука, 2008. 296 с.Крючков Е.И., Федоренко А.К. Особенности переноса энергии ватмосфере акустико-гравитационными волнами // Геомагнетизм иаэрономия, 2012. Т. 52.
№ 2. С. 251–257.Пелиновский Е.Н., Диденкулова И.И. Распространение волн в сильнонеоднородной среде / Нелинейные волны’ 2008. Ред. Гапонов-ГреховА.В., Некоркин В.И. Н. Н.: ИПФ, 2009. С. 191–204.Петрухин Н.С. Волноводные свойства атмосферы с монотонноизменяющейся температурой // Астрон. журн., 1983. Т. 60. С. 703–708.Савина О.Н. Акустико-гравитационные волны в атмосфере среалистичным распределением температуры // Геомагнетизм иаэрономия, 1996.
Т. 36. С. 104–110.158.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.Erdelyi R., Malins C., Toth G., De Pontieu B. Leakage of photosphericacoustic waves into non-magnetic solar atmosphere // Astronomy &Astrophysics, 2007. V. 467. P. 1299-1311.Fossum A., Carlson M. High-frequency waves are not sufficient to head thesolar chromosphere // Nature, 2005. V. 435. P. 919–921.Gavrilov N. M., Kshevetskii S. P. Numerical modeling of propagation ofbreaking nonlinear acoustic-gravity waves from the lower to the upperatmosphere // Advances in Space Research, 2013.
V. 51. P. 1168–1174.Gonzalez N. B., Soriano M. F., Kneer F., Okunev O. Acoustic waves in thesolar atmosphere at high spatial resolution // Astronomy & Astrophysics, 2009.V. 508. P. 941–950.Hickey M.P., Schubert G., Walterscheid R.L. Acoustic wave heating of thethermosphere // Journal of Geophysical Research: Space Physic, 2001. V. 106.P. 21543–21548.Hines C.O. Dynamical heating of the upper atmosphere // Journal ofGeophysical Research, 1965. V.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
