Математическое моделирования зарождения солнечных пятен на фотосферном уровне Солнца

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Методом компьютерного моделирования исследуется начальная стадия зарождения группы солнечных пятен на фотосферном уровне Солнца. Численно моделируется процесс развития нелинейной фазы неустойчивости Паркера крупномасштабных колебаний магнитных полей в средних слоях конвективной зоны. Исследуется процесс адиабатического охлаждения тонкой магнитной трубки, всплывающей с глубин порядка 100 000 км к фотосферному уровню. Результаты расчетов позволяют детально проанализировать изменение магнитогазодинамических параметров трубки на различных глубинах конвективной зоны и получить значения физических параметров зарождающихся солнечных пятен, допускающих сопоставление с данными наблюдений.
Исследуется физический механизм временной задержки формирования головной части активной области по сравнению с формированием распыленной хвостовой части. Также исследуется проблема устойчивости зарождающихся активных областей. Выделены физические параметры, определяющие устойчивость сформированных активных областей на различных фазах цикла солнечной активности. Определен физический механизм генерации мощного волнового потока ударных волн в начальной стадии зарождения активной области, вносящий существенный вклад в аномальный разогрев солнечной атмосферы, регистрируемый в наблюдательных данных.

Об авторах

Дмитрий Валерьевич Романов

Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Астафьева

Автор, ответственный за переписку.
Email: d-v-romanov@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-4982-5973
https://www.mathnet.ru/person183792

кандидат физико-математических наук; доцент; каф. информатики и информационных технологий в образовании

Россия, 660049, Красноярск, ул. Ады Лебедевой, 89

Константин Валерьевич Романов

Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Астафьева

Email: k-v-romanov@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-7320-2517
https://www.mathnet.ru/person183791

кандидат физико-математических наук; доцент; каф. математики и методики обучения математике

Россия, 660049, Красноярск, ул. Ады Лебедевой, 89

Валерий Александрович Романов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

Email: valeriy.a.romanov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9876-0822
https://www.mathnet.ru/person183794

доктор физико-математических наук; профессор; каф. математической кибернетики и компьютерных наук

Россия, 410012, Саратов, ул. Астраханская, 83

Евгений Александрович Степанов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

Email: ev_stepanof@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2050-2724
https://www.mathnet.ru/person203707

аспирант; каф. математической кибернетики и компьютерных наук

Россия, 410012, Саратов, ул. Астраханская, 83

Антон Андреевич Лебедев

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

Email: anon20016@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8241-1916
https://www.mathnet.ru/person203708

аспирант; каф. математической кибернетики и компьютерных наук

Россия, 410012, Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Bray R. J., Loughhead R. E. Sunspots. New York: Dover Publ., 1979. 303 pp.
  2. Обридко В. Н. Солнечные пятна и комплексы активности. М.: Наука, 1985. 255 с.
  3. Tlatov A. G. Lifetime of sunspots and pores // Sol. Phys., 2023. vol. 298, 93. DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-023-02186-7.
  4. Parker E. N. Cosmical Magnetic Fields. Their Origin and their Activity / The International Series of Monographs on Physics. Oxford: Clarendon Press, 1979. xvii+841 pp.
  5. Tlatov A. G. Dark dots on the photosphere and their counting in the sunspot index // Sol. Phys., 2022. vol. 297, 67, arXiv: 2205.13142 [astro-ph.SR]. DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-022-02002-8.
  6. Alissandrakis C. E., Vial J-C. Explosive events in the quiet Sun near and beyond the solar limb observed with the Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) // Sol. Phys., 2023. vol. 298, 18, arXiv: 2301.07190 [astro-ph.SR]. DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-023-02111-y.
  7. Григорьев В. М., Ермакова Л. В., Хлыстова А. И. Появление магнитного потока на солнечной поверхности и рождение активных областей // Астрон. ж., 2009. Т. 86, №9. С. 935–944. EDN: KWICRF.
  8. Alekseenko S. V., Dudnikova G. I., Romanov V. A., et al. Magnetic field instabilities in the solar convective zone // Rus. J. Eng. Thermophys., 2000. vol. 10. pp. 243–262.
  9. Spruit H. C., Zweibel E. G. Convective instability of thin flux tubes // Sol. Phys., 1979. vol. 62, no. 1. pp. 15–22. EDN: BKMUKO. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00150128.
  10. Ruderman M. S., Petrukhin N. S. Nonlinear generation of fluting perturbations by kink mode in a twisted magnetic tube // Sol. Phys., 2022. vol. 297, no. 9, 116. EDN: ASYPRH. DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-022-02054-w.
  11. Christensen–Dalsgaard J., Däppen W., Ajukov S. V., et al. The current state of Solar modeling // Science, 1996. vol. 272, no. 5266. pp. 1286–1292. DOI: https://doi.org/10.1126/science.272.5266.1286.
  12. Parker E. N. Theoretical properties of Omega-loops in the convective zone of the Sun. 1: Emerging bipolar magnetic regions // Astrophys. J., 1994. vol. 433. pp. 867–874. DOI: https://doi.org/10.1086/174695.
  13. Степанов Е. А., Майоров А. О., Романов К. В. [и др.] Математическое моделирование развития неустойчивости Паркера крупномасштабных колебаний магнитных полей в конвективной зоне Солнца // Изв. Сарат. ун-та. Нов. cер. Сер. Физика, 2021. Т. 21, №2. С. 106–115. EDN: DZYYVB. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2021-21-2-106-115.
  14. Zurbriggen E., Cécere M., Sieyra M. V., et al. An MHD study of large-amplitude oscillations in Solar filaments // Sol. Phys., 2021. vol. 296, 173, arXiv: 2110.07687 [astro-ph.SR]. DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-021-01908-z.
  15. Hamada A., Asikainen T., Mursula K. New homogeneous dataset of Solar EUV synoptic maps from SOHO/EIT and SDO/AIA // Sol. Phys., 2019. vol. 295, no. 1, 2. EDN: BVEEJG. DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-019-1563-y.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Формирование группы пятен в активной области NOAA 10488 по изображениям в континууме SOHO MDI [7]

Скачать (294KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Начальная форма магнитной трубки для волнового числа \(m=5\) (a); течение плазмы в трубке для изгибной (быстрой) и продольной (медленной) мод колебаний (b)

Скачать (93KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Потеря устойчивости начального положения магнитной трубки (a); нелинейная фаза развития неустойчивости Паркера (\(m=5\), b)

Скачать (122KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение газодинамических параметров в зависимости от глубины конвективной зоны [12] (a); распределение критических значений напряженности магнитного поля развития неустойчивости Паркера в зависимости от глубины конвективной зоны и волнового числа \(m\) (b)

Скачать (186KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температура газа в трубке (a), отношение температур газа внутри и снаружи трубки (b) в зависимости от глубины конвективной зоны

Скачать (86KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Напряженность магнитного поля в трубке (a), отношение магнитного давления в трубке к давлению окружающего газа (b) в зависимости от глубины конвективной зоны

Скачать (79KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Отношение плотностей газа внутри и снаружи магнитной трубки в средних слоях конвективной зоны (a), вблизи фотосферного уровня (b)

Скачать (65KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Уменьшение абсолютной скорости подъема магнитной трубки (в км/сек) вблизи фотосферного уровня (a); нелинейный рост скорости подъема магнитной трубки в числах Маха (b)

Скачать (81KB)
Метаданные

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».