eng
Очередное заседание Научной сессии Отделения физических наук (научный руководитель – академик РАН Р. А. Сурис) прошло 5 июня 2019 года. Тематика объединила доклады о самых новых результатах в исследованиях Солнца и его влиянии на космическую погоду.
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.5.504.506
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.5.504.506
Очередное заседание Научной сессии Отделения физических наук (научный руководитель – академик РАН Р. А. Сурис) прошло 5 июня 2019 года. Тематика объединила доклады о самых новых результатах в исследованиях Солнца и его влиянии на космическую погоду.
О новых результатах наблюдения Солнца со сверхвысоким пространственным разрешением рассказал д. т. н. С. А. Богачев (ФИАН, Москва). Длительные исследования Солнца привели к общепринятому выводу, что энергии наблюдаемой солнечной активности недостаточно для объяснения фундаментальных свойств солнечной короны – прежде всего, ее высокой температуры. В 1988 году американский астроном Юджин Паркер высказал предположение о существовании на Солнце так называемых нановспышек – событий, мощность которых на 6–9 порядков уступает мощности большой вспышки, но интегральное энерговыделение которых может на порядки превосходить крупномасштабную компоненту активности. За последние 10–15 лет солнечные нановспышки, а также промежуточный класс – микровспышки – стали наблюдаемым явлением.
Одновременно появились свидетельства существования на Солнце гораздо более широкого набора мелкомасштабных явлений – яркие рентгеновские точки, спикулы разных типов, бомбы Элермана. В докладе приводятся результаты отечественных космических экспериментов, проведенных Российской академией наук и Российским космическим агентством, а также последние данные с зарубежных космических обсерваторий. В рамках Федеральной космической программы РФ на 2016–2025 годы предусматривается создание специализированной солнечной обсерватории «АРКА», которая должна впервые предоставить изображения короны Солнца с угловым разрешением 0,1 угловых секунд (менее 100 км). Есть надежда, что полученная информация позволит добиться решающего прогресса в понимании баланса между крупномасштабной и мелкомасштабной энергетикой на Солнце, а может быть и ответить, наконец-то, на фундаментальный вопрос – что же греет корону Солнца.
Доклад «Современный взгляд на солнечный ветер, от микро- до макро-масштабов» (А. А. Петрукович, М. О. Рязанцева, Х. В. Малова, ИКИ РАН, Москва) был посвящен одному из важнейших элементов солнечной системы – солнечному ветру. Плазма солнечного ветра – уникальная лаборатория специфической астрофизической среды с доминированием потоковой энергии. Обзор современных результатов по исследованию происхождения и динамики солнечного ветра охватил структуру сразу нескольких научных направлений, подчеркнув логику исследований. На микромасштабах определена спектральная структура турбулентности потока, выявлены новые виды изолированных нелинейных структур с характерными размерами порядка ионного кинетического масштаба. Столкновения потоков солнечного ветра между собой и с планетами формируют ударные волны.
Многоточечные спутниковые наблюдения позволяют определить моду плазменных колебаний, ответственных за создание бесстолкновительного фронта волны. На средних масштабах (до миллиона километров) доминируют структуры, имеющие происхождение на Солнце и модифицированные в ходе распространения. Эти структуры играют важную роль в генерации магнитной активности на Земле. Анализ динамики таких структур показывает интересную возможность улучшения прогноза их развития при увеличении их размера, что имеет практическую важность для прогноза магнитных бурь по мониторингу солнечного ветра. На макромасштабах порядка гелиосферы структура солнечного ветра определятся конфигурацией основного магнитного поля Солнца и может быть прослежена на межпланетных космических аппаратах.
В. Д. Кузнецов (ИЗМИРАН, Троицк) выступил с обзором «Гелиофизика: от наблюдений к моделям и приложениям». На основе наблюдений и построения физических моделей он рассмотрел проблемные вопросы физики Солнца – глобальные колебания в недрах Солнца, триггерные механизмы наиболее мощных проявлений солнечной активности – вспышек и выбросов массы, нагрев солнечной короны, ударные волны в бесстолкновительной плазме солнечного ветра. Изучаемые явления солнечной активности рассмотрены как источники космической погоды в околоземном космическом пространстве были рассмотрены в приложении к практическим вопросам воздействия ее факторов на сферы человеческой деятельности на Земле и в космосе. В докладе была рассмотрена структура научных задач, направленных на решение таких актуальных проблем физики Солнца как изменчивость длительности и высоты солнечных циклов, триггерные механизмы солнечных вспышек и выбросов массы, механизмы ускорения частиц в солнечной атмосфере и гелиосфере, нагрев солнечной короны и ускорение солнечного ветра, и некоторые другие. Эти задачи решаются в рамках космического проекта «Интергелиозонд» Федеральной космической программы РФ.
О существующих радиационных полях в космосе и необходимостью в связи с их величинами планирования космических миссий рассказал М. И. Панасюк (НИИЯФ МГУ, Москва). Для бортовой электроники и долговременных пилотируемых полетов все большую актуальность приобретает проблемы, связанные с присутствием в составе космической радиации тяжелой компоненты заряженных частиц и полей вторичных нейтронов.
Присутствие радиации в космическом пространстве обусловлено существованием радиационных полей. К ним относятся: радиационные пояса Земли (РПЗ) и некоторых других планет солнечной системы, галактические космические лучи (ГКЛ) и солнечные космические лучи (СКЛ). Эти радиационные компоненты состоят из различных частиц, среди которых протоны, электроны и тяжелые ядра (ионы) химических элементов:
ГКЛ, потоки которых проникают в Солнечную систему из нашей и других галактик;
СКЛ, которые эпизодически появляются в Солнечной системе как следствие генерации хромосферных вспышек и корональных инжекций масс на Солнце;
РПЗ, захваченные в магнитной ловушке магнитосферы Земли, которая удерживает частицы солнечного и атмосферного (ионосферного) происхождения, а также продукты ядерных реакций, возникающие из-за взаимодействия космических лучей с атмосферой Земли.
Установлено, что энергетический диапазон и уровень потоков частиц в радиационных полях, а, следовательно, и уровень радиационной опасности варьируются в значительных пределах, что связано как с пространственно- неоднородным распределением этих потоков в межпланетном и околоземном космическом пространстве, так и с изменениями этих потоков во времени из-за временной изменчивости физических процессов, протекающих в Галактике и Солнечной системе. В этом плане развитие систем мониторинга космической радиации с возможностью оценки радиационных условий в реальном времени приобретает исключительно важное значение. Для практических приложений установленные физические параметры потоков частиц ГКЛ, РПЗ и СКЛ и закономерности их вариаций обобщаются с помощью физико-математических моделей и также являются неотъемлемым компонентом расчетов при оценках радиационной опасности. В докладе был дан обзор современного состояния проблем экспериментального исследования, мониторинга и моделирования радиационных полей в космосе, актуальных для осуществления долговременных околоземных и будущих космических миссий освоения Луны, Марса.
Доклад «Рентгеновское и гамма-излучение солнечных вспышек» (Д. Д. Фредерикс, А. Л. Лысенко, Д. С. Свинкин, М. В. Уланов, А. Е. Цветкова, Р. Л. Аптекарь, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург) был посвящен краткому обзору последних результатов по наблюдениям солнечных вспышек в диапазонах жесткого рентгеновского и гамма-излучения. Они особенно важны для диагностики ускоренных частиц, поскольку именно в них наблюдается тормозное излучение нетепловых электронов и гамма-линии от ядерных реакций ускоренных ионов. Процессы ускорения частиц и нагрева плазмы типичны для многих астрофизических объектов, при этом Солнце, ближайшая к нам звезда, является уникальной естественной лабораторией, где они могут быть изучены с уникальным пространственным и временным разрешением. Хотя в последнее десятилетие и был достигнут значительный прогресс в понимании морфологии солнечных вспышек, однако, в их физике остается много нерешенных вопросов, к числу которых относятся, например, выяснение конкретных механизмов ускорения частиц и проблема нагрева солнечной короны, температура которой на порядки градусов превышает температуру фотосферы.
Были представлены результаты, полученные ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН в ходе совместного российско-американского космического эксперимента «Конус-Винд», который проводит непрерывный мониторинг вспышечной солнечной активности в диапазоне 20 кэВ –15 МэВ, начиная с ноября 1994 года. Аппаратура эксперимента «Конус» – два сцинтилляционных гамма-спектрометра. Они установлены на спутнике «Винд», стабилизированном вращением таким образом, что они постоянно осматривают всю небесную сферу. Орбита спутника расположена полностью в межпланетном пространстве (в так называемой точке либрации L1, примерно в 1,5 миллиона километров от Земли на линии «Земля – Солнце»), то есть вне радиационных поясов Земли, которые представляют опасность для детекторов. Также благодаря этому Земля не закрывает детекторам обзор каких-либо участков небесной сферы. Важная задача эксперимента – определение координат источников гамма-всплесков триангуляционным методом по данным межпланетной сети спутников (InterPlanetary Network, IPN) с детекторами гамма-квантов на борту.
gpad.ac.ru
ENGLISH VERSION PDF
(PDF, 2457.7 Кб)
О новых результатах наблюдения Солнца со сверхвысоким пространственным разрешением рассказал д. т. н. С. А. Богачев (ФИАН, Москва). Длительные исследования Солнца привели к общепринятому выводу, что энергии наблюдаемой солнечной активности недостаточно для объяснения фундаментальных свойств солнечной короны – прежде всего, ее высокой температуры. В 1988 году американский астроном Юджин Паркер высказал предположение о существовании на Солнце так называемых нановспышек – событий, мощность которых на 6–9 порядков уступает мощности большой вспышки, но интегральное энерговыделение которых может на порядки превосходить крупномасштабную компоненту активности. За последние 10–15 лет солнечные нановспышки, а также промежуточный класс – микровспышки – стали наблюдаемым явлением.
Одновременно появились свидетельства существования на Солнце гораздо более широкого набора мелкомасштабных явлений – яркие рентгеновские точки, спикулы разных типов, бомбы Элермана. В докладе приводятся результаты отечественных космических экспериментов, проведенных Российской академией наук и Российским космическим агентством, а также последние данные с зарубежных космических обсерваторий. В рамках Федеральной космической программы РФ на 2016–2025 годы предусматривается создание специализированной солнечной обсерватории «АРКА», которая должна впервые предоставить изображения короны Солнца с угловым разрешением 0,1 угловых секунд (менее 100 км). Есть надежда, что полученная информация позволит добиться решающего прогресса в понимании баланса между крупномасштабной и мелкомасштабной энергетикой на Солнце, а может быть и ответить, наконец-то, на фундаментальный вопрос – что же греет корону Солнца.
Доклад «Современный взгляд на солнечный ветер, от микро- до макро-масштабов» (А. А. Петрукович, М. О. Рязанцева, Х. В. Малова, ИКИ РАН, Москва) был посвящен одному из важнейших элементов солнечной системы – солнечному ветру. Плазма солнечного ветра – уникальная лаборатория специфической астрофизической среды с доминированием потоковой энергии. Обзор современных результатов по исследованию происхождения и динамики солнечного ветра охватил структуру сразу нескольких научных направлений, подчеркнув логику исследований. На микромасштабах определена спектральная структура турбулентности потока, выявлены новые виды изолированных нелинейных структур с характерными размерами порядка ионного кинетического масштаба. Столкновения потоков солнечного ветра между собой и с планетами формируют ударные волны.
Многоточечные спутниковые наблюдения позволяют определить моду плазменных колебаний, ответственных за создание бесстолкновительного фронта волны. На средних масштабах (до миллиона километров) доминируют структуры, имеющие происхождение на Солнце и модифицированные в ходе распространения. Эти структуры играют важную роль в генерации магнитной активности на Земле. Анализ динамики таких структур показывает интересную возможность улучшения прогноза их развития при увеличении их размера, что имеет практическую важность для прогноза магнитных бурь по мониторингу солнечного ветра. На макромасштабах порядка гелиосферы структура солнечного ветра определятся конфигурацией основного магнитного поля Солнца и может быть прослежена на межпланетных космических аппаратах.
В. Д. Кузнецов (ИЗМИРАН, Троицк) выступил с обзором «Гелиофизика: от наблюдений к моделям и приложениям». На основе наблюдений и построения физических моделей он рассмотрел проблемные вопросы физики Солнца – глобальные колебания в недрах Солнца, триггерные механизмы наиболее мощных проявлений солнечной активности – вспышек и выбросов массы, нагрев солнечной короны, ударные волны в бесстолкновительной плазме солнечного ветра. Изучаемые явления солнечной активности рассмотрены как источники космической погоды в околоземном космическом пространстве были рассмотрены в приложении к практическим вопросам воздействия ее факторов на сферы человеческой деятельности на Земле и в космосе. В докладе была рассмотрена структура научных задач, направленных на решение таких актуальных проблем физики Солнца как изменчивость длительности и высоты солнечных циклов, триггерные механизмы солнечных вспышек и выбросов массы, механизмы ускорения частиц в солнечной атмосфере и гелиосфере, нагрев солнечной короны и ускорение солнечного ветра, и некоторые другие. Эти задачи решаются в рамках космического проекта «Интергелиозонд» Федеральной космической программы РФ.
О существующих радиационных полях в космосе и необходимостью в связи с их величинами планирования космических миссий рассказал М. И. Панасюк (НИИЯФ МГУ, Москва). Для бортовой электроники и долговременных пилотируемых полетов все большую актуальность приобретает проблемы, связанные с присутствием в составе космической радиации тяжелой компоненты заряженных частиц и полей вторичных нейтронов.
Присутствие радиации в космическом пространстве обусловлено существованием радиационных полей. К ним относятся: радиационные пояса Земли (РПЗ) и некоторых других планет солнечной системы, галактические космические лучи (ГКЛ) и солнечные космические лучи (СКЛ). Эти радиационные компоненты состоят из различных частиц, среди которых протоны, электроны и тяжелые ядра (ионы) химических элементов:
ГКЛ, потоки которых проникают в Солнечную систему из нашей и других галактик;
СКЛ, которые эпизодически появляются в Солнечной системе как следствие генерации хромосферных вспышек и корональных инжекций масс на Солнце;
РПЗ, захваченные в магнитной ловушке магнитосферы Земли, которая удерживает частицы солнечного и атмосферного (ионосферного) происхождения, а также продукты ядерных реакций, возникающие из-за взаимодействия космических лучей с атмосферой Земли.
Установлено, что энергетический диапазон и уровень потоков частиц в радиационных полях, а, следовательно, и уровень радиационной опасности варьируются в значительных пределах, что связано как с пространственно- неоднородным распределением этих потоков в межпланетном и околоземном космическом пространстве, так и с изменениями этих потоков во времени из-за временной изменчивости физических процессов, протекающих в Галактике и Солнечной системе. В этом плане развитие систем мониторинга космической радиации с возможностью оценки радиационных условий в реальном времени приобретает исключительно важное значение. Для практических приложений установленные физические параметры потоков частиц ГКЛ, РПЗ и СКЛ и закономерности их вариаций обобщаются с помощью физико-математических моделей и также являются неотъемлемым компонентом расчетов при оценках радиационной опасности. В докладе был дан обзор современного состояния проблем экспериментального исследования, мониторинга и моделирования радиационных полей в космосе, актуальных для осуществления долговременных околоземных и будущих космических миссий освоения Луны, Марса.
Доклад «Рентгеновское и гамма-излучение солнечных вспышек» (Д. Д. Фредерикс, А. Л. Лысенко, Д. С. Свинкин, М. В. Уланов, А. Е. Цветкова, Р. Л. Аптекарь, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург) был посвящен краткому обзору последних результатов по наблюдениям солнечных вспышек в диапазонах жесткого рентгеновского и гамма-излучения. Они особенно важны для диагностики ускоренных частиц, поскольку именно в них наблюдается тормозное излучение нетепловых электронов и гамма-линии от ядерных реакций ускоренных ионов. Процессы ускорения частиц и нагрева плазмы типичны для многих астрофизических объектов, при этом Солнце, ближайшая к нам звезда, является уникальной естественной лабораторией, где они могут быть изучены с уникальным пространственным и временным разрешением. Хотя в последнее десятилетие и был достигнут значительный прогресс в понимании морфологии солнечных вспышек, однако, в их физике остается много нерешенных вопросов, к числу которых относятся, например, выяснение конкретных механизмов ускорения частиц и проблема нагрева солнечной короны, температура которой на порядки градусов превышает температуру фотосферы.
Были представлены результаты, полученные ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН в ходе совместного российско-американского космического эксперимента «Конус-Винд», который проводит непрерывный мониторинг вспышечной солнечной активности в диапазоне 20 кэВ –15 МэВ, начиная с ноября 1994 года. Аппаратура эксперимента «Конус» – два сцинтилляционных гамма-спектрометра. Они установлены на спутнике «Винд», стабилизированном вращением таким образом, что они постоянно осматривают всю небесную сферу. Орбита спутника расположена полностью в межпланетном пространстве (в так называемой точке либрации L1, примерно в 1,5 миллиона километров от Земли на линии «Земля – Солнце»), то есть вне радиационных поясов Земли, которые представляют опасность для детекторов. Также благодаря этому Земля не закрывает детекторам обзор каких-либо участков небесной сферы. Важная задача эксперимента – определение координат источников гамма-всплесков триангуляционным методом по данным межпланетной сети спутников (InterPlanetary Network, IPN) с детекторами гамма-квантов на борту.
gpad.ac.ru
Отзывы читателей
