Отдел физики Солнца

Материал из ISTP SB RAS.

Зав. отделом - член-корр, РАН В.М. Григорьев

В составе отдела б докторов и 17 кандидатов наук

[править] Состав отдела:

Научная школа по солнечной физике, с широким диапазоном исследований от глобальных свойств Солнца до структуры и динамики различных процессов в солнечной атмосфере, была основана в 1962 г. член-корреспондентом РАН Владимиром Евгеньевичем Степановым, а с 1935 г. ее возглавил В.М. Григорьев. Особенностью школы является сочетание солнечных исследований с разработкой новых методов и техники астрофизического эксперимента. В формировании отдела физики Солнца большую роль сыграл организатор солнечного направления в Сибири проф. Г.Я. Смольков, а дальнейшее развитие связано с именами проф. Г.В. Куклина и д.ф.-м.н. В.Г. Банина. Деятельность отдела отмечена грантом государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации.

[править] Основные научные направления:

[править] Основные результаты и направления работы отдела:

Магнитные поля солнечных пятен и активных областей (В.Е. Степанов, Г.В. Куклин, В.М. Григорьев, Л.В. Ермакова, В.Л. Селиванов, А.А. Головко, В.Г. Банин, С.А. Язев, Н.И. Кобанов, И.П. Турова, Н.В. Клочек);

Комплекс явлений в солнечной атмосфере, сопровождающих группы солнечных пятен, образует понятие активной области. Установление механизмов возникновения и разрушения активных областей невозможна без знания структуры и динамики магнитного поля в солнечной атмосфере. Проводимые в отделе исследования внесли большой вклад в наши знания о процессе возникновения биполярных магнитных областей, об эволюции и процессе разрушения сильных магнитных полей активных областей. На основании прямых измерений вектора магнитного поля построена картина и измерена скорость всплывания магнитного поля новой активной области. Получен ряд экспериментальных данных о роли супергрануляционной конвекции на ранней стадии развития активной области. Обнаружено существование вокруг пятна тороидальной конвективной ячейки и изучен процесс ее формирования. Распространение колебаний в солнечных пятнах и вокруг них исследуется методами локальной гелиосейсмологии. Получены некоторые закономерности в спектрах колебаний в тени, полутени и окружении пятна. Подробно изучены процессы взаимодействия отдельных активных областей и формирование комплексов активности. Введены понятия областей нового магнитного потока двух типов. Обнаружены области нового магнитного потока с быстрой эволюцией и изучена их роль во вспышечных процессах в активной области. На основе данных наблюдений доказано, что затухание и исчезновение магнитного поля активных областей представляет собой не только процесс диффузии, а также погружение значительной части потока под фотосферу.

Исследование общего магнитного поля и фоновых магнитных- полей (В.Е. Степанов, В.М. Григорьев, М.Л. Демидов, В.С. Пещеров, Б.Ф. Осак, М.В. Никонова).

Только для Солнца возможны измерения среднего магнитного поля и распределения магнитных полей по поверхности. Поэтому такие измерения представляют интерес с точки зрения природы звездного магнетизма. Исследования общего магнитного поля в отделе были начаты с изучения магнитных полей в полярных областях Солнца. Выполнены первые измерения вектора магнитного поля в полярных областях Солнца. Изучена неоднородность полярных магнитных полей. Показано, что они образуют регулярную структуру, соответствующую ячейкам супергрануляции. Построена первая модель магнитного поля в конвективной ячейке супергрануляции. Созданные высокоточные методы измерения слабых магнитных полей позволили организовать на Солнечном телескопе оперативных прогнозов квазирегулярные измерения среднего магнитного поля Солнца как звезды и распределения фоновых магнитных полей по диску Солнца. Изучены короткопериодические вариации общего магнитного поля Солнца и зависимость спектра колебаний от структуры фоновых полей. Обнаружено аномальное поведение V-параметра Стокса типа кроссовер-эффекта в области смены знака продольного магнитного поля. Изучены некоторые закономерности в распределении асимметрии V-параметра по диску Солнца. В спектре Солнца как звезды также обнаружен кроссовер-эффект. Чередование положительного н отрицательного кроссовер-эффекта происходит при прохождении через центр диска Солнца линии раздела полярностей глобального магнитного поля на поверхности источника.

Теоретические модели генерации магнитных полей, конвекции и вращения (Л.Л. Кичатинов, В.В. Пипнн);

Циклическое изменение общего магнитного поля Солнца в общих чертах описывает теория солнечного динамо, многие детали которого еще не ясны. В институте развита реалистическая модель динамо, которая впервые объясняет вековые циклы солнечной активности как результат влияния магнитного поля на поток углового момента, поддерживающего дифференциальное вращение. Модель объясняет также асимметрию активности полушарий Солнца. Показано, что хаотические вариации солнечной переменности могут быть вызваны взаимодействием крупномасштабного поля и дифференциального вращения Солнца.

Переменность Солнца: светимость и магнитное поле (Л.Л. Кнчатинов, А.В. Мордвинов, В.В. Пипин, Л.А. Плюснина);

Анализ наблюдаемых изменений потока излучения Солнца, его магнитной активности н характеристик вращения показал, что вариации основных физических параметров находятся в сложной взаимосвязи и являются результатом глобальных магнито-тепловых процессов в конвективной зоне Солнца. Изучен физический механизм и построена модель, которая количественно объясняет основные закономерности вариаций светимости Солнца в ходе цикла магнитной активности. Изучена роль крупномасштабной организации магнитной активности в изменениях потока излучения Солнца и обнаружены крупномасштабные тепловые неоднородности. Области избыточного излучения расположены в интервалах гелиографических долгот, где наблюдаются наиболее мощные проявления солнечной активности. Изучено долготное распределение активности и изменения режима вращения Солнца в течение всей эпохи его телескопических наблюдений. Показано, что долгоживущие активные долготы являются одним из проявлений реликтового магнитного поля, захваченного лучистым ядром Солнца на ранней стадии его эволюции.

Солнечная цикличность, статистические закономерности (Г.В. Куклин,И.И. Салахутдинова);

Солнечная активность характеризуется индексами активности: числом пятен, потоком радиоизлучения на частоте 2800 МГц и др. Статистическое изучение активности на различных временных шкалах - большой раздел исследований в отделе, основанный проф. Г.В. Куклиным. Установлены новые закономерности в картине солнечной цикличности, открыто явление фазовых катастроф как показатель детерминированного хаоса в динамической системе «солнечный цикл». Применение методов анализа нелинейных динамических систем к временным рядам индексов солнечной активности позволило выделить нерегулярные и квазирегулярные составляющие этих рядов. Последняя проявляется только на временных масштабах больше двух лет и ведет себя подобно нелинейному осциллятору с фрактальной размерностью около 2, обнаруживая признаки перемежающегося хаоса.

Хромосфера над пятном, динамические явления в пятне (на фото справа налево: Р.Б. Теплицкая, О.А. Ожогина, И.П. Турова, С.А. Григорьева, В.Г. Скочилов);

Термодинамические свойства хромосферы над пятнами необходимы для понимания процессов, приводящих от сильного переохлаждения фотосферы пятна к мощному разогреву хромосферы и короны над ним. Важным диагностическим средством для этого служат сильные линии ионизованного кальция. Исследования, выполненные в отделе по резонансным линиям Н и К Ca II, внесли значительный вклад в определение основных закономерностей, отражающих условия в хромосфере над пятнами. Показано, что все солнечные образования от спокойной хромосферы до тени пятна подчиняются фундаментальному соотношению звездной астрономии - эффекту Вильсона-Баппу. Разработан оригинальный алгоритм построения самосогласованных моделей хромосферы без предположения о гидростатическом равновесии. Исследовано динамическое явление «umbral flashes» в тени как наиболее мощный тип хромосферных колебаний в пятне. Доказано, что они происходят во всех пятнах и на всех стадиях их развития, но наиболее часто – в пятнах с простой магнитной конфигурацией. Впервые поставлена задача о влиянии изменения химического состава с высотой (FIP-эффект) на сильные линии ионизованного кальция. Оказалось, что аномальное поведение резонансного дублета Ca II, возможно, объясняется действием FIP-эффекта в нижней хромосфере. FIP-эффект важен в связи с динамикой внешней атмосферы Солнца и локализацией источников солнечного ветра.

Изучение природы различных явлений солнечной активности (вспышки, нестационарные процессы, протуберанцы, корональные структуры);

Механизмы нагрева верхней солнечной атмосферы, динамика переходной области между хромосферой и короной тесно связаны с основным структурным образованием хромосферы – спикулами. На основе спектрофотометрии спикул в линиях Нα, Нα, Hs,He I D3, He l0830 Å получены новые результаты о динамических свойствах спикул, особенностях распространения возмущений вдоль них, оценен поток энергии высокочастотных возмущений, сравнимый с радиационными потерями в хромосфере и короне. Развита модель ударного сжатия и выброса хромосферной плазмы вдоль магнитного поля (П.Г. Папушев, Р.Т. Салахутдннов). Выполнен анализ параметров малых солнечных вспышек. Установлен дискретный характер их структуры и развития. Показано, что активизация хромосферы и структура малых вспышек связана с супергрануляционной структурой активных областей (А.В. Боровик). На БСВТ выполнен цикл работ по спектрополяриметрии ударной линейной поляризации в сильных линиях во вспышках и бомбах Эллермана. Показано, что потоки электронов и протонов из вершины корональных петель ответственны за разогрев хромосферы и линейную поляризацию излучения в сильных хромосферных линиях (Н.М. Фирстова, Л.К. Кашапова). Значительный вклад в физику протуберанцев внесли работы по изучению магнитных полей и движений плазмы в протуберанцах. Открыты колебания плазмы с периодом около 40 мин. Обнаружена упорядоченная структура супергранул в области волокон и измерено направление горизонтальных магнитных полей вдоль волокон в фотосфере (В.С. Башкирцев, Г.П. Машнич, Л.В. Ермакова); Обнаружен и исследован новый тип спорадического солнечного ветра, текущего в лучевых структурах пояса стримеров в короне. Пояс стримеров представляет собой последовательность лучей повышенной яркости, являющихся магнитными трубками с движущейся в них плазмой (В.Г. Еселевич, В.Г. Файнштейн, М.В. Еселевич). Наблюдения со сверхузкополосным ИПФ на линию Ba II 4554 Å, выполненные совместно с голландскими учеными на шведском телескопе (Канарские острова), показали, что эта линия является превосходным диагностическим средством динамических структур в нижней хромосфере (В.И. Скоморовскнй, Г.Н. Домышев).

Проект межпланетной солнечной стереоскопической обсерватории «Стереоскоп XXI» (В.М. Григорьев, П.Г. Папушев);

В 1992 г. с целью получения данных для 3D представления активных образований на Солнце и их динамики был предложен космический стереоскопический эксперимент, позволяющий получать изображения Солнца одновременно с двух направлений и синтезировать объемное изображение солнечной атмосферы. Космические аппараты целесообразно размещать в точках Лагранжа, что позволит иметь стабильные орбиты, практически без необходимости их коррекции. Подробно изучены детали эксперимента. Разработана схема вывода аппаратов на орбиту Земли. Совместно с ЦНИИ машиностроения и НПО «Прикладная механика» проработан проектный облик космического аппарата и определен комплекс научной аппаратуры. Космический солнечный стереоскоп даст принципиально новые возможности наблюдения и откроет новые страницы физики Солнца и солнечно-земной физики.

Новые методы и техника астрофизического эксперимента (В.М. Григорьев, В.И. Скоморовский, В.Г. Банин, В.И. Круглов, П.Г. Папушев, Б.Ф. Осак, Н.И. Кобанов, М.Л. Демидов, Н.В. Клочек, B.C. Пещеров, Г.Н. Домышев, В.П. Садохин, В.И. Тергоев, С.А. Чупраков, Н.М. Фирстова, П.Г. Ковадло, В.Д. Трифонов, Ш.П. Дарчия, В.Е. Меркуленко).

Отдел имеет хорошо оснащенную экспериментальную базу для солнечных исследований. Здесь были разработаны и созданы автоматизированный солнечный телескоп, ориентированный на фотоэлектрические измерения вектора магнитного поля, новый тип вектор-магнитографа с кодо-импульсным управлением и системой измерения и учета инструментальной поляризационной матрицы телескопа и панорамный магнитограф с высоким временным разрешением. Впервые в России создан проблемно-ориентированный телескоп для изучения ряда общих характеристик Солнца, магнитного поля Солнца как звезды, распределения фоновых магнитных полей и крупномасштабных лучевых скоростей, глобальных пульсаций Солнца и дифференциального вращения. Создан первый в России Большой солнечный вакуумный телескоп, серия хромосферных телескопов и модернизирован большой солнечный коронограф. Организовано экспериментальное оптическое производство, имеющее три основных направления: крупная оптика, поляризационная оптика и тонкопленочные интерференционные покрытия. Развиты новые методы и инструменты для обработки и контроля оптики из кристаллов. Развито научно-техническое направление по созданию нового поколения интерференционно-поляризационных фильтров (ИПФ). Созданы уникальные ИПФ: сверхузкополосный ИПФ (полоса 1/8 Å) на линии Ba II 4554 Å и Нα, ИПФ на линию He I 10830 Å, корональную линию Fe X б374 Å. Ведется строительство первого в России инфракрасного астрономического телескопа для решения фундаментальных задач астрономии и прикладных задач контроля космического пространства. Многие способы измерения солнечных параметров, устройства и конструкции узлов телескопов защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

Получено с http://ru.iszf.irk.ru/%D0%9E%D1%82%D0%B4%D0%B5%D0%BB_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B8_%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%86%D0%B0
Представиться системе
Об Институте
Структура Института
Научная деятельность
Документы Института
Издательская деятельность
Политики организации
Менеджмент качества
Закупочная деятельность
 
Информация