Диссертация (1145317), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Приведен полный список используемых вработе данных. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту,с привязкой к новизне и оригинальности результатов диссертационной работы.Дано обоснование научной и практической значимости, степени достоверностирезультатов. Отмечены личный вклад автора, апробация работы, поддержканаучно-исследовательской работы грантами.
В конце кратко изложено содержание работы, указаны данные об объеме и структуре диссертации.Первая глава диссертации посвящена исследованию фазовой асимметрии пятнообразования в полушариях Солнца.Раздел 1.1 знакомит с хронологией исследований. Даны определения основным индексам n–s асимметрии: абсолютной AA и нормированной N A. Изложена суть схемы Вальдмайера для объяснения векового хода асимметрии солнечной активности.
Сделан обзор работ по определению периодов амплитуднойасимметрии.В разделе 1.2 изложено обоснование применимости теории синхронизации для решения задач, поставленных перед диссертантом. Обозначены необходимые качественные допущения, при которых связь между полушариями может быть рассмотрена как явление фазовой синхронизации. Выдвинуто предположение, что фазовая n–s асимметрия есть следствие фазовой асинхронизациипроцессов северного и южного полушарий.Далее, в разделе 1.3 описаны методы, которые используются в даннойработе. В подразделе 1.3.1 изложена методология рекуррентных графиков,порядок их построения.
Подраздел 1.3.2 посвящен кросс-рекуррентному анализу и построению линии синхронизации LOS, которая является мерой фазовых (временны́х) рассогласований двух процессов. Показан ход линии син-25хронизации на тестовом примере. В подразделе 1.3.3 кратко изложена методология вейвлет-анализа, дано определение кросс-вейвлетного преобразования,описано как по виду кросс-вейвлет-спектра определять фазовые соотношениявременных рядов.В разделе 1.4 проведен краткий сравнительный анализ N A и LOS длямодельных гармонических функций с постоянным запаздыванием и удвоениемчастоты колебаний.
Показано, что данные меры качественно различны. Продемонстрирована неприменимость первой из них для выявления и анализа фазовой асимметрии. Подчеркивается, что N A есть мера мгновенного амплитудного доминирования одного сигнала над другим. LOS, напротив, является меройфазовой асинхронизации (в предположении, что таковая существует).В разделе 1.5 представлен статистический анализ фазовой асинхронизации пятнообразования в полушариях с использованием меры LOS. Проведенкросс-рекуррентный анализ сглаженных значений площадей пятен для северного и южного полушарий. Проведено сравнение N A и LOS для реальныхвременных рядов. Найдено, что в среднем величина запаздывания одного полушария относительно другого не превышает один–два года. Для проверки достоверности результатов кросс-рекуррентного анализа выполнено трассирование асинхронного хода пятнообразования в полушариях с помощью построениякросс-вейвлетного спектра.
Показано, что фазовые соотношения, выявленныес использованием кросс-рекуррентных матриц, подтверждаются результатамивейвлет-анализа.В разделе 1.6 проведено сравнение вариаций LOS и широтного распределения пятен по полушариям по гринвичским данным. Дано определениемагнитного экватора. Показано, что мера фазовых рассогласований пятеннойактивности в полушариях испытывает осцилляции в противофазе с колебаниями магнитного экватора.
Обе величины меняют знак на противоположныйоколо 1927 и 1965-го гг.В двух последующих разделах продолжен сравнительный анализ линиисинхронизации и магнитного экватора по данным наблюдений Кэррингтона иШперера (раздел 1.7) и наблюдениям Штаудахера, Гамильтона и Гимингама(раздел 1.8). Подтверждено, что и в догринвичскую эпоху вариации фазовой асимметрии и широтного распределения пятен идут в противофазе. Сменазнака обеих величин имела место около 1783 и 1877-го гг.26В разделе 1.9 сведены воедино все найденные закономерности в поведении фазовой асимметрии пятнообразования.
Показано, что фазовая асимметрия в среднем сохраняет свой знак в течение нескольких солнечных циклов.Полный период составляет ∼90 лет.В разделе 1.10 проведено обсуждение результатов, отмечено сохранениесвойств фазовой асимметрии в процессе переполюсовки магнитного поля.В разделе 1.11 перечислены основные выводы главы.Вторая глава диссертации посвящена исследованию тонкой структурысолнечных циклов в полушариях. Особое внимание уделяется преддверию минимума Дальтона.Раздел 2.1 знакомит с понятием максимума (всплеска или пика) солнечной активности. Перечислены основные эмпирические закономерности появления вторичных максимумов по результатам исследований Вальдмайера иГневышева.Раздел 2.2 посвящен понятиям кластеров и импульсов активности. Схематически продемонстрирована связь максимумов и импульсов пятнообразования.
Кратко изложено объяснение импульсного характера солнечной активности в моделях генерации магнитного поля Солнца.В разделе 2.3 выполнено моделирование с использованием гауссовскихраспределений различных форм солнечных циклов и таких особенностей какпровал Гневышева и правило Вальдмайера. Показана простая процедура выявления импульсов активности посредством построения плотности распределениягрупп пятен на плоскости широта-время.Раздел 2.4 посвящен реконструкции и анализу импульсов активности поданным наблюдений Кэррингтона, Шперера и гринвичским данным. Обсуждается особенность выполнения закона Шперера для длинных циклов пятнообразования.
Особое внимание уделено циклам 20 и 23 по цюрихской нумерации.Раздел 2.5 знакомит с задачей о характере пятнообразования в преддверии минимума Дальтона. В подразделе 2.5.1 изложена хронология исследований данного исторического периода, рассказано об основных доводах в пользугипотезы существования так называемого потерянного цикла. Изложена гипотеза (и ее опровержение) о сильном фазовом рассогласовании полушарий для4-го цикла активности.27Подраздел 2.5.2 посвящен сопоставлению широтно-временно́го распределения групп пятен и длин циклов 4, 11, 20 и 23. Продемонстрирована схожестьпараметров длинного цикла 4 с параметрами других длинных циклов.В подразделе 2.5.3 детально анализируется статистика появления пятенна широтах более 16◦ на фазе спада активности для циклов 4, 20 и 23.
Показано,что появление групп пятен в диапазоне 16◦ и более не есть указание начала нового цикла. Отмечена некорректность зарисовок Штаудахера от 17 апреля 1785и 1788-го гг. Обращено внимание на отсутствие фактов, свидетельствующих осуществовании потерянного цикла.В небольшом подразделе 2.5.4 приведены результаты расчета вероятности появления пятен на средних и высоких широтах на фазе спада двух длинных циклов 20 и 23. Показано, что такая вероятность велика.В подразделе 2.5.5 затронута проблема точного определения длины солнечных циклов.Подраздел 2.5.6 посвящен анализу тонкой структуры широтновременно́го распределения пятен для циклов 20 и 23.
Показано, что вне зависимости от размеров окна осреднения, оба этих цикла содержат импульсыактивности на высоких широтах в ходе фазы спада. Выдвинута гипотеза о том,что понижение активности около 1793-го г. является провалом между следующими друг за другом импульсами активности в северном полушарии 4-го солнечного цикла, а появление пятен на широтах более 16◦ , по данным наблюденийШтаудахера, на фазе спада активности есть результат существования этого импульса.В разделе 2.6 проведено обсуждение результатов главы. Особое внимание уделено текущему состоянию солнечной активности. Проведено сравнениециклов 23–24 с преддвериями вековых минимумов.В разделе 2.7 перечислены основные выводы главы.
Суммированы доводы в пользу сохранения традиционной цюрихской системы нумерации цикловпятнообразования без вовлечения нового слабого цикла активности в преддверии минимума Дальтона.Третья глава диссертации посвящена исследованию взаимосвязи импульсов пятнообразования и полярных полей Солнца.28Раздел 3.1 посвящен постановке задачи, используемым обозначениям,дано определение серджа, приведены примеры использования транспортной модели для реконструкции серджей разной полярности.Раздел 3.2 знакомит с принципом работы динамо Бэбкока-Лейтона длямоделирования α–эффекта в рамках осесимметричной задачи.
Выведено транспортное уравнение.Подраздел 3.2.1 посвящен способам задания закона Джоя в моделях.Описаны требования, которые накладывает транспортное динамо на вариацииугла наклона биполей в зависимости от гелиошироты, чтобы воспроизвести значительное ослабление полярного поля, которое произошло в минимуме цикловактивности 23/24.В подразделе 3.2.2 указано какую роль в расчетах транспортных моделей играет диффузия, перечислены варианты задания коэффициента диффузии.В следующем небольшом подразделе 3.2.3 описан способ задания усредненного профиля угловой скорости дифференциального вращения, отмеченопочему данный параметр на учитывается в осесимметричной задаче.В подразделе 3.2.4 перечислены способы задания широтного профилямеридиональной циркуляции на поверхности Солнца.Раздел 3.3 посвящен влиянию скорости меридионального течения назнак магнитного потока, дрейфующего к полюсам, и на величину напряженности полярного магнитного поля в динамо Бэбкока-Лейтона.
Перечислены требования, которые разные авторы моделей накладывают на скорость и профильмеридионального течения, чтобы воспроизвести слабое полярное поле. Представлены результаты измерений скорости меридиональной циркуляции разными методами. Показано, что данные наблюдений не согласуются с требованиямимоделей.Раздел 3.4 описывает результаты сопоставления широтно-временно́гораспределения импульсов пятнообразования и радиального фотосферного магнитного поля Солнца. Показано, что каждый сердж новой полярности (т.е. переносимый магнитный поток от хвостовых частей биполей) сопряжен с импульсомпятнообразования.В разделе 3.5 изложен принцип работы расчетной схемы, предложеннойв данной работе, чтобы оценить вклад импульсов активности в формирова-29ние полярного поля Солнца.
Показано, что именно увеличение угла наклонамагнитных биполей с широтой позволяет воспроизвести наблюдаемую картинуширотно-временно́го распределения магнитного поля по поверхности Солнца.В разделе 3.6 продемонстрирована работа расчетной схемы на тестовомпримере для модельных циклов активности, состоящих из одного, двух илитрех импульсов в каждом из полушарий. Дано объяснение появлению серджейстарой полярности. Сделан вывод о том, что транспортные динамо-модели ипредложенная расчетная схема по-разному объясняют появление серджей старой и новой полярности.
Если в первом случае причиной считаются вариациимеридиональной скорости, то в данной работе — неоднородное распределениесолнечной активности в пространстве и времени, известное как импульсы активности.В разделе 3.7 выполнена реконструкция серджей в 22-м цикле активности. Показано, что результаты согласуются с наблюдательными данными.Раздел 3.8 посвящен выяснению причин ослабления полярного магнитного поля в 23-м цикле. Выполнен расчет мощности серджей для циклов 21–23.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
