Диссертация (1150622)
Текст из файла
ÑÀÍÊÒ-ÏÅÒÅÐÁÓÐÃÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒÍà ïðàâàõ ðóêîïèñèÊÓÁÛØÊÈÍÀ ÄÀÐÜß ÈÃÎÐÅÂÍÀÐÀÑÏÐÎÑÒÐÀÍÅÍÈÅ ÂÎËÍ Â ÒÎÊÎÂÎÌ ÑËÎÅ ÕÂÎÑÒÀÌÀÃÍÈÒÎÑÔÅÐÛ ÇÅÌËÈñïåöèàëüíîñòü 01.03.03 ôèçèêà ÑîëíöàÄèññåðòàöèÿ íà ñîèñêàíèå ó÷¼íîé ñòåïåíè êàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõíàóêÍàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü:äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð Â.Ñ. ÑåìåíîâÑàíêò-Ïåòåðáóðã2015ÑîäåðæàíèåÂâåäåíèå41Ôîðìóëèðîâêà àêòóàëüíîé ïðîáëåìû è îáçîð äèññåðòàöèè91.1Ôîðìóëèðîâêà ïðîáëåìû . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91.2Îáçîð ðàáîòû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1223Ôëýïïèíã êîëåáàíèÿ òîêîâîãî ñëîÿ õâîñòà ìàãíèòîñôåðû162.1Íàáëþäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162.2Ñóùåñòâóþùèå ìîäåëè . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .172.3Ìîäåëü äâîéíîãî ãðàäèåíòà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182.3.1Îïèñàíèå ìîäåëè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182.3.2Ðàçäåëåíèå ìîä ôëýïïèíã êîëåáàíèé . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .242.3.3Íàáëþäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .262.4Ñìåøàííûå ìîäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .312.5Ðàçäåëåíèå ìîä â ïðèñóòñòâèè øóìà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.332.6Ìåõàíèçì ãåíåðàöèè ôëýïïèíã âîëí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Ñèììåòðè÷íûå è íåñèììåòðè÷íûå êîíôèãóðàöèè ÒÑ: ðåçóëüòàòû ñòàòèñòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ433.1Ðîëü àñèììåòðèè â äèíàìèêå òîêîâîãî ñëîÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433.2Ñòàòèñòè÷åñêîå èññëåäîâàíèå ÷èñëà ñóááóðü â çàâèñèìîñòè îò óãëà íàêëîíàäèïîëÿ è ïàðàìåòðîâ ñîëíå÷íîãî âåòðà. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .463.3Çàâèñèìîñòü ÷èñëà ñóááóðü îò ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà . . . . .513.4Ñèììåòðèÿ ñëîÿ è èíòåíñèâíîñòü ñóááóðü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .543.5Ñèììåòðèÿ ñëîÿ è âåëè÷èíà ïîëÿ â äîëÿõ: ðåçóëüòàòû ýìïèðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .455Àñèììåòðè÷íûå òîêîâûå ñëîè604.1Ñóùåñòâóþùèå ìîäåëè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .604.2Óðàâíåíèå Âëàñîâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .624.3Ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ Ãðýäà-Øàôðàíîâà . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .654.3.1Ðåøåíèå Õàððèñà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .654.3.2Ðåøåíèå Ôàäååâà. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .664.3.3Ðåøåíèå Êàíà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6724.3.4Ðåøåíèå Ìàíàíêîâîé . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .684.4Àñèììåòðè÷íûå ðåøåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .694.5Îáú¼ì ñèëîâûõ òðóáîê â àñèììåòðè÷íûõ êîíôèãóðàöèÿõ. Ñîïîñòàâëåíèå àíàëèòè÷åñêèõ ðåøåíèé ñ ðåçóëüòàòàìè ýìïèðè÷åñêèõ ìîäåëåé.5. . . .
. . . . . .75Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì íîâûõ àñèììåòðè÷íûõ ðåøåíèé815.1Êîëåáàíèÿ òîíêîé ïëàçìåííîé òðóáêè â èçîãíóòîì òîêîâîì ñëîå . . . . . . . .815.2Èíäóöèðîâàííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå â èçãèáíîì òîêîâîì ñëîå . . . . . . . . .86Çàêëþ÷åíèå92Ñïèñîê ëèòåðàòóðû953ÂâåäåíèåÄàííàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà èçó÷åíèþ äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â õâîñòå ìàãíèòîñôåðû Çåìëè,à òàêæå îïðåäåëåíèþ ðîëè íàðóøåíèé ñèììåòðèè â ìàãíèòîñôåðíîé äèíàìèêå è ïîñòðîåíèþîñíîâû (ìîäåëè èçîãíóòîãî òîêîâîãî ñëîÿ), ïîçâîëÿþùåé èññëåäîâàòü ïðîöåññû â àñèììåòðè÷íûõ êîíôèãóðàöèÿõ.Àêòóàëüíîñòü òåìû.Âïåðâûå âîïðîñ î âëèÿíèè àñèììåòðèè áûë ïîäíÿò åù¼ â ñòàòüå(Kivelson and Hughes, 1990). Àâòîðû âûñêàçàëè ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî àñèììåòðèÿ ìàãíèòîñôåðíîé êîíôèãóðàöèè ìîæåò âëèÿòü íà ïîðîã ñðûâà ñóááóðè, òî åñòü èçîãíóòûé òîêîâûéñëîé â õâîñòå ìàãíèòîñôåðû è áîëüøàÿ êðèâèçíà ìàãíèòíûõ ñèëîâûõ ëèíèé îáëåã÷àþò âîçíèêíîâåíèå íîâîé íåéòðàëüíîé ëèíèè âáëèçè Çåìëè, à çíà÷èò ñóááóðÿ ìîæåò íà÷àòüñÿ ïðèìåíüøåé ìàãíèòíîé ýíåðãèè, íàêîïëåííîé â õâîñòå.
Òàêèì îáðàçîì, áoëüøàÿ àñèììåòðèÿäîëæíà ïðèâîäèòü ê áoëüøåìó êîëè÷åñòâó ñëàáûõ ñóááóðü, ïðîèñõîäÿùèõ ñ ìåíüøèì íàêîïëåííûì ìàãíèòíûì ïîòîêîì â õâîñòå. Äîëãîå âðåìÿ ýòî ïðåäïîëîæåíèå îñòàâàëîñü áåçâíèìàíèÿ è íå íàõîäèëî ïîäòâåðæäåíèÿ, òàê êàê äàííûé ýôôåêò ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî òîíêèì, è âûäåëèòü åãî îêàçûâàåòñÿ íåïðîñòî. Ïåðèîäû æå íàèáîëüøåé ãåîìàãíèòíîé àêòèâíîñòè, òî åñòü èíòåðâàëû ñ íàèáîëüøèìè çíà÷åíèÿìè Dst è Kp èíäåêñîâ, ïðèõîäÿòñÿ íà ïåðèîäû ðàâíîäåíñòâèé, êîãäà êîíôèãóðàöèÿ ìàãíèòîñôåðû íàèáîëåå ñèììåòðè÷íà (ýôôåêòÐàññåëà-Ìàê Ôåððîíà, îáóñëîâëåííûé íàêëîíîì îñè âðàùåíèÿ Çåìëè ïî îòíîøåíèþ ê ïëîñêîñòè ýêëèïòèêè, ñì. [Russel and McPherron, 1973, Zhao and Zong, 2012]). ðàáîòå Partamies et al. (2013) áûëà èññëåäîâàíà çàâèñèìîñòü ÷èñëà ñóááóðü îò âðåìåíè ãîäà. Îáíàðóæèëîñü, ÷òî áîëüøåå ÷èñëî ñîáûòèé ïðîèñõîäèò â ñåðåäèíå çèìû (ÿíâàðüôåâðàëü) è â àâãóñòå, êîãäà ìàãíèòîñôåðíàÿ êîíôèãóðàöèÿ çà ñ÷åò ãîäîâûõ âàðèàöèé óãëàíàêëîíà äèïîëÿ ñòàíîâèòñÿ ñèëüíî àñèììåòðè÷íîé.
Êðîìå òîãî, â ñòàòèñòè÷åñêîì èññëåäîâàíèè Nowada et al. (2009) áûëî ïîêàçàíî, ÷òî èíäåêñû àâðîðàëüíîãî ýëåêòðîäæåòà (AL, AU)äîñòèãàþò áoëüøèõ çíà÷åíèé â ïåðèîäû ìàëûõ äèïîëüíûõ óãëîâ, ÷òî ïîäòâåðæäàåò èäåþ(Kivelson and Hughes, 1990) î òîì, ÷òî ñèììåòðè÷íûé òîêîâûé ñëîé ñïîñîáåí íàêàïëèâàòüáoëüøèé ìàãíèòíûé ïîòîê ïî ñðàâíåíèþ ñ íåñèììåòðè÷íûì. Òàêæå â ðÿäå èññëåäîâàíèéêîíêðåòíûõ ñîáûòèé (íàïðèìåð, Kubyshkina et al., 2011; Sergeev et al., 2011; Panov et al.,2012; Ganushkina et al., 2013) áûëî îïèñàíî íà÷àëî ñóááóðü ïðè ñèëüíî èçîãíóòîì òîêîâîìñëîå õâîñòà ìàãíèòîñôåðû.Òàêèì îáðàçîì, ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíîé íåîáõîäèìîñòü èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ àñèììåòðèè íà äèíàìè÷åñêèå ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â ìàãíèòîñôåðå Çåìëè. Îäíàêî, ýòè ïðîöåññûêðàéíå ðàçíîîáðàçíû, è äàæå åñëè ó÷èòûâàòü òîëüêî ïðîèñõîäÿùèå â òîêîâîì ñëîå õâîñòà4 çàäà÷à ñòàíîâèòñÿ ñëèøêîì îáøèðíîé äëÿ âûïîëíåíèÿ â ðàìêàõ îäíîé ðàáîòû.
Ïîýòîìó â äàííîé äèññåðòàöèè ìû îãðàíè÷èìñÿ ðåøåíèåì ðÿäà çàäà÷, ïðåäñòàâëÿþùèõ, êàê íàìêàæåòñÿ, íàèáîëüøèé èíòåðåñ.Öåëüþäàííîé äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå äëèííîâîëíîâûõ êîëåáàíèéâ òîêîâîì ñëîå õâîñòà ìàãíèòîñôåðû è îïðåäåëåíèå ðîëè àñèììåòðèè ìàãíèòîñôåðíîé êîíôèãóðàöèè â äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ. Äëÿ äîñòèæåíèÿ ïîñòàâëåííîé öåëè, áûëè ðåøåíûñëåäóþùèåçàäà÷è:• Ïîñòðîåíèå ìîäåëè ôëýïïèíã êîëåáàíèé òîêîâîãî ñëîÿ íà îñíîâå ÌÃÄ ìîäåëè äâîéíîãî ãðàäèåíòà. Ðàçðàáîòêà è àïðîáàöèÿ íà ðåàëüíûõ ñïóòíèêîâûõ äàííûõ àëãîðèòìàðàçäåëåíèÿ ìîä ôëýïïèíã êîëåáàíèé ïî äàííûì îäèíî÷íîãî ñïóòíèêà. Èññëåäîâàíèåìåòîäà íà óñòîé÷èâîñòü ê øóìó, ñóùåñòâîâàíèþ ñìåøàííûõ ìîä è âòîðè÷íûõ èñòî÷íèêîâ âîçìóùåíèÿ.• Ñòàòèñòè÷åñêîå èññëåäîâàíèå ñóááóðåâîé àêòèâíîñòè ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ ñòåïåíè âëèÿíèÿ ñèììåòðè÷íûõ è íåñèììåòðè÷íûõ ôàêòîðîâ, òàêèõ êàê óãîë íàêëîíà çåìíîãî äèïîëÿ è ñêà÷êè íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà.• Ïîëó÷åíèå íîâîãî ñåìåéñòâà ðåøåíèé óðàâíåíèÿ Ãðýäà-Øàôðàíîâà äëÿ ñëó÷àÿ èçîãíóòîãî òîêîâîãî ñëîÿ, èõ èññëåäîâàíèå è ïðèìåíåíèå ñ öåëüþ îáúÿñíåíèÿ ðîëè àñèììåòðè÷íûõ ôàêòîðîâ.Íàó÷íàÿ íîâèçíà ðàáîòû:• Âïåðâûå ïðåäëîæåí è îïðîáîâàí íà ðåàëüíûõ äàííûõ ìåòîä ðàçäåëåíèÿ ìîä ôëýïïèíãêîëåáàíèé ïî äàííûì îäèíî÷íîãî ñïóòíèêà.• Ïîêàçàíî ïðåèìóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ñóááóðåâóþ àêòèâíîñòü àñèììåòðè÷íîãî ôàêòîðà (ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà) ïî ñðàâíåíèþ ñ ñèììåòðè÷íûì (ñêà÷êàìèïëîòíîñòè ñîëíå÷íîãî âåòðà).• Ïîëó÷åíî íîâîå ñåìåéñòâî ðåøåíèé óðàâíåíèÿ Âëàñîâà äëÿ èçîãíóòûõ òîêîâûõ ñëî¼â.Òåîðåòè÷åñêàÿ è ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü ðàáîòûçàêëþ÷àåòñÿ â ñîçäàíèè áàçûäëÿ ðåøåíèÿ øèðîêîãî ñïåêòðà çàäà÷, ñâÿçàííûõ ñ âëèÿíèåì àñèììåòðèè ìàãíèòîñôåðíîéêîíôèãóðàöèè.
Ïîëó÷åííûå àñèììåòðè÷íûå ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ Âëàñîâà ïîçâîëÿþò ìîäåëèðîâàòü òîêîâûå ñëîè ðàçëè÷íîé êîíôèãóðàöèè, ñîîòâåòñòâóþùèå ñ äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòüþðåàëüíûì ñëîÿì (ðåçóëüòàòàì ýìïèðè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ), è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû5äëÿ ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íå òîëüêî â õâîñòå ìàãíèòîñôåðû,íî è â ìíîãî÷èñëåííûõ àñòðîôèçè÷åñêèõ ïðèëîæåíèÿõ.
Êðîìå òîãî, áûë ïðåäëîæåí àëãîðèòì ðàçäåëåíèÿ ìîä ôëýïïèíã êîëåáàíèé ïî äàííûì îäèíî÷íîãî ñïóòíèêà.Äîñòîâåðíîñòü ðåçóëüòàòîâ:Ïàðàìåòðû ôëýïïèíã êîëåáàíèé, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþìîäåëè, âïîëíå ñîîòâåòñòâóþò íàáëþäàåìûì. Ìåòîä ðàçäåëåíèÿ ìîä ïî äàííûì îäèíî÷íîãî ñïóòíèêà óäà¼òñÿ ïðèìåíèòü äëÿ äàííûõ ðàçíûõ ñïóòíèêîâ, íàáëþäàþùèõ îäíî è òîæå ñîáûòèå, è îí äà¼ò ðåçóëüòàò, ñîâïàäàþùèé ñ àïðèîðíûì ïðåäïîëîæåíèåì î òèïå ìîäû,ïîëó÷åííûì ïîñðåäñòâîì ñîïîñòàâëåíèÿ äàííûõ íåñêîëüêèõ ñïóòíèêîâ.
Ðåçóëüòàòû ñòàòèñòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ áûëè ïîëó÷åíû ñ èñïîëüçîâàíèåì áîëüøèõ ìàññèâîâ äàííûõ, ïîêðûâàþùèõ çíà÷èòåëüíûé âðåìåííîé èíòåðâàë, ÷òî ïîçâîëÿåò îöåíèòü èõ äîñòîâåðíîñòü êàêâûñîêóþ. Êðîìå òîãî, ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû íå ïðîòèâîðå÷àò ðåçóëüòàòàì, ïîëó÷åííûì âðàáîòàõ äðóãèõ àâòîðîâ. Ðåøåíèÿ äëÿ àñèììåòðè÷íûõ ñëîåâ ïîçâîëÿþò ïóò¼ì âàðüèðîâàíèÿïàðàìåòðîâ ïîëó÷èòü òîêîâûå ñëîè, ñõîæèå ñ ðåàëüíûìè: îöåíêà ïðîâîäèëàñü â ñðàâíåíèèñ ðåçóëüòàòàìè ïîâñåìåñòíî èñïîëüçóåìûõ ýìïèðè÷åñêèõ ìîäåëåé Öûãàíåíêî ([Tsyganenko,1995, 1996]), è èìåííî òàêèå íàáîðû ïàðàìåòðîâ èñïîëüçîâàëèñü â äàëüíåéøåì àíàëèçå.Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó:•  ñòàòèñòè÷åñêîì èññëåäîâàíèè âûÿâëåíî âëèÿíèå ôàêòîðîâ ñ àñèììåòðè÷íûì õàðàêòåðîì âîçäåéñòâèÿ íà ñóááóðåâóþ àêòèâíîñòü (èçìåíåíèÿ ïîðÿäêà 10 − 20%) è èõ ïðåèìóùåñòâî ïåðåä ôàêòîðàìè ñ ñèììåòðè÷íûì õàðàêòåðîì âëèÿíèÿ.• Äàíî òåîðåòè÷åñêîå îáúÿñíåíèå ýôôåêòà âëèÿíèÿ ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà íà ÷àñòîòó âîçíèêíîâåíèÿ ñóááóðü.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
