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太陽の周期的・長期的変化とヘリオスフィア
における地球的特徴とプロジェク ト
博士学位論文審査過程

太陽の全球特性の周期的・長期的変化とヘリオスフィアでの表出
Циклические и долговременные изменения
глобальных характеристик
Солнца и их проявления в гелиосфере


Диссертации по физике, математике и химии
日本語訳:青山貞一 東京都市大学名誉教授
投稿日:2021年1月18日
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ロシア科学アカデミーシベリア支部 太陽地球物理学研究所 原稿権について UDC 523. 9-337@@□ [I43'' モルドヴィノフ アレクサンダー・ヴェニアミノヴィッチ@@@太陽の周期的・長期的変化とヘリオスフィアにおける地球的特徴とプロジェク ト@@専門 01.03. 03 - 太陽物理学@Authoraferat@物理数理科学博士号取得のための学位論文@"rku 1sk - ¿iia@003452846@ロシア科学アカデミーシベリア支部太陽・地球物理学研究所で行われた@@公式の反対者。オブリドコ・ウラジミール・ヌヒモビッチ教授@物理・数理科学博士@物理・数理科学博士@ゲトリング・アレクサンダー・ウラジミロヴィッチ@物理・数理科学博士@マキシモフ・ウラジミール・パブロヴィッチ@進行役:メイン(プルコボ)天文台@RAS天文台@@@@物理学・数学・化学の学位論文


a、その放射のフラックス。主な注意は、太陽活動の非対称性、大規模な磁気熱構造が太陽の全体的な特性の変化およびヘリオスフィアにおけるそれらの発現に及ぼす影響の研究に向けられています。研究の目的は、次のタスクを解決することによって達成されました:

@@ 1。大規模な組織の調査、太陽活動のグローバルな非対称性、太陽およびヘリオスフィア磁場の長期測定のデータによるヘリオスフィアでのそれらの発現。

@@ 2。これらの変化に対する太陽のグローバル磁場の影響を考慮した、IMFジオメトリの周期的および長期的な変化の診断。

@@ 3。太陽の磁気活動の熱力学的効果の評価と太陽の磁気活動の長期変化の再構築、太陽活動に関する間接データに基づく経験的モデルに基づくその放射のフラックス。

@@結果の科学的新規性。磁気的および熱力学的特性は、太陽活動のさまざまな兆候の相互に関連する側面を表しています。したがって、それらの共同分析は、これらの現象を個別に検討していた既存のアプローチと比較して、適切でより有益なアプローチを表しています。このアプローチに基づいて、活動経度、活動複合体、およびトーチフィールドに関連する大規模な熱磁気構造が発見されました。

@@太陽活動指数の縦方向時間分析のための普遍的な方法が開発されました。これにより、ヘリオグラフィック経度にわたる活動の分布における大規模な長寿命構造の位置を特定し、それらの回転の特性を決定することが可能になりました。カリンゴン座標系における活動の不均一性の振る舞いのストロボスコープ効果を使用します。提案された方法は、望遠鏡観測の全エポック中のヘリオグラフィック経度に沿った太陽の活動の分布を追跡するユニークな機会を提供しました。@@さまざまな太陽活動指標の時系列に縦方向時間分析の方法を適用することにより、サイクル20〜23の活動の分布における長寿命の不規則性の回転を詳細に研究することができました。太陽の平均磁場

@@(SMPS)の縦方向と時間の分析に基づいて、ヘリオグラフィック経度にわたる大規模磁場の分布におけるコヒーレント構造が見つかりました。その回転は、固体回転の離散モードの重ね合わせによって特徴付けられます。 SMPSの長年の図は、大規模な磁場の進化と回転を研究する新しい機会を提供し、太陽フレア活動との関係を再評価することを可能にします。

@@支配的なサイクルからサイクルへの交代で現れる、太陽磁場とIMFの新しいタイプの周期的変化さまざまな符号の磁気極性。太陽風の平均速度のゆっくりとした増加によって生じる、IMFの形状とそのらせんの角度の長期的な変化が発見されました。

@@太陽の磁気活動がその放射のフラックスに及ぼす影響が推定されています。太陽の磁気的および熱力学的パラメータの変化で発見された規則性に基づいて、大規模な時間スケールでグローバル特性の動作を記述する経験的モデルが構築されます。太陽の磁気活動と明るさの独立した再構築は、地球の自然のアーカイブにある宇宙線生成同位体14C、|0Веの内容に関するデータに基づいて実行されました。

@@作業の科学的および実用的な重要性。太陽の地球規模の特性の経年変化、およびIMF、太陽風、および地球に近い空間の状態の長期的な変化を示すデータの蓄積により、科学界は、地磁気活動、上層大気の状態、および地球の気候の変化に対する太陽の複数の影響を考慮する必要性についての理解を深めています。 これらのデータの包括的な分析は、ヘリオスフィアの長期プロセスの性質を理解するため、および近地球空間の状態と地球の気候システムに対する太陽活動の影響の物理的メカニズムの開発にとって重要です。

@@この論文の作業では、太陽の磁気および熱力学的パラメータの変化を研究するための新しいアプローチ彼らの関係。太陽の磁気活動がその放射のフラックスに及ぼす影響は、地球規模の側面で研究されてきました。人工神経回路網の数学的装置に基づいて、経験的モデルが構築され、その磁気活動に関する間接データを使用して、太陽放射フラックスの経年変化の新しい独立した再構築が実行されました。

@@論文作業の過程で得られた方法論的および科学的結果は、物理的@@に関するアイデアを大幅に補完します。太陽の磁気的および熱力学的パラメータの長期的変化の性質とパターン。観測された太陽磁場の不均衡の変化、IMF成分の極性の非対称性の分析に基づいて、ヘリオスフィア磁場の形状を診断するための新しい方法が開発されました。新しいアプローチにより、周期的かつ長期的な変化が特定されました

太陽に向けられ、奇数サイクルでは-bBxが増加する傾向があります-太陽から向けられた放射状成分が支配的です。 LSの変化(図26)は、-LVxの動作と一致しており、太陽の起源であるIMFの周期的な変化の現実を確認しています。したがって、日食の近くのヘリオスフィアでは、ヘイル磁気サイクルは、放射状IMFコンポーネントの支配的な極性の交代で現れます。

@@年@@図。 2. IMFのBxコンポーネントとサンスポット番号R(a); IMFコンポーネントXBy、bB1、およびSMPSの累積合計、太陽磁場の四重極@@成分の積分効果-0.02'Zg2oは破線(6)で示されます。

@@調和膨張0.022の対応する係数

@@の累積合計として推定される太陽磁場の四重極成分の積分効果^2®は、観測された太陽磁束の不均衡とIMFコンポーネントの動作の極性の非対称性に主に寄与するのは4極コンポーネントであることを示しています(図26)。活動の最小時間と太陽極磁場の符号の変化は、それぞれ破線と点線でマークされています。積分表現での太陽磁場とヘリオスフィア磁場の研究により、さまざまなタイプの測定値を比較し、それらの周期的および長期的な変化の一般的なパターンを明らかにし、長い時間間隔での測定スケールの安定性を推定することができました。

@@サイクルごとの同様の変化は、IMFの方位角成分の累積合計によって示されます。半径方向成分と方位角成分の@@累積合計の比率は時間とともに変化します。 IMFの半径方向成分と方位角成分の比率の変化は、IMFの形状の短期的、周期的、および長期的な変化を特徴づけ、そのらせん角の接線はtgcl = By / Bxです。らせんの角度の短期変動の振幅は10度を超えています。

IMFスパイラル角度の周期的な変動は、高速の太陽風フラックスによって発生します。これは、減衰フェーズ中に優勢になり、スパイラル角度の減少につながります。らせんの角度の長期的な変化は、平均からの角度偏差の累積合計の体系的な減少として現れます。このような長期的な変化は、太陽活動サイクル20〜23の間のIMFスパイラル角度の減少に対応します。

@@ IMFジオメトリの周期的および長期的な変化を診断するための新しい方法が、観測された太陽磁束の不均衡とIMFコンポーネントの極性の非対称性の分析に基づいて開発されました。スパイラル角度の平均値からの積分偏差の分析は非常に正確であることが判明したため、1965年から2006年の期間に4 km / sの平均太陽風速度がゆっくりと増加した結果として生じるIMFジオメトリの長期的な変化を検出することができました。

太陽磁場の一般的なトポロジーの変化による開放磁束の増加の結果として、太陽風の平均速度の体系的な増加が発生しました。太陽風のサイクル20〜23で太陽磁気活動のレベルが低下すると、コロナストリーマーの磁場の閉じた構成に関連する比較的遅いフラックスの寄与が減少し、平均太陽風速度が増加しました。

@@年@@図。 3.太陽磁気球、太陽楕円、太陽赤道座標系の累積合計は、それぞれ黒、灰色、破線の曲線で示されています。破線は太陽の傾向を示しています-

@@磁気圏座標系(a);

@@の残差累積合計とサンスポット数の変化(b)。地磁気活動の指標aa(c)と比較した成分dBr。

@@太陽磁場の非対称性は、ヘリオエクアターまたはエクリプティックの平面に垂直なIMF成分にも現れ、その周期的および長期的な変化を診断することができます。図ではさまざまな座標系でのIMFの¿^コンポーネントの累積合計が表示されます。垂直IMFコンポーネントのすべての累積合計には、有意な線形上昇傾向が見られます。累積合計の有意な線形

@@傾向の存在下でのg成分の正の値の優位性、および太陽の極磁場の顕著な南北非対称性は、太陽の残存磁場の存在の仮説を支持する追加の独立した議論を提供します。太陽磁場の一定成分の強度は、地球近くの積分信号への寄与から推定され、

@@は0.048±0.015 nTです。@@@@物理学、数学、化学の論文http://fizmathim.com/tsiklicheskie-i-dolgovremennye-izmeneniya -globalnyh-harakteristik-solntsa-i-ih-proyavleniya-v-geliosfere#ixzz6jrzb15KE

経度-時間分析により、ヘリオグラフィック経度、回転、フレアアンサンブル全体の進化に関する分布を研究することが可能になりました。

@@ SMPS時系列とフレアインデックスの長期分析により、フレア活動の分布に対する大規模な太陽磁場の影響を再評価することが可能になり、長寿命であることが明らかになりました。ソーラーフレア活動が集中している構造。

太陽の大規模磁場とフレアアンサンブルの縦方向と時間的分布の詳細な比較は、フレア活動が増加した長寿命の領域が、11年の活動サイクル中に再編成された後、大規模磁場の極性分割線の近くに位置することを示しました。

フレアアンサンブルの回転は、太陽の大規模磁場の回転モードと同様に、ソリッドステートモードの重ね合わせによって特徴付けられます。これらの結論は、A.B。のよく知られた結果の一般化です。 Severny [Severny、1960]によると、アクティブ領域内では、フレアはニュートラルラインの近くで発生します。

A.Bの結果。 Severnyiは個々のフレアとアクティブ領域を指しますが、この章で導き出された結論は、フレア活動が増加した長寿命の領域を、太陽の大規模な磁場の極性線、その進化と回転に結び付けます。

@@長期SMPS図も分布と比較されました。コロナ内および地球近くのIMFセクター構造を持つ赤道磁場。これらの分布は、太陽風の擾乱の伝播の輸送時間を考慮すると、実質的に同一であることが判明しました。この特性は、光球磁場の平均化された縦方向-時間分布が、その力の線がヘリオスフィアにまで伸びている開放磁場の挙動を特徴づけることを示しています。 SMPSの経度-時間表現のこのプロパティには、

@@重要な診断値があります。実際、比較的単純なSMPS測定に基づいて、光球レベルでの大規模磁場の縦方向-時間分布を構築し、IMFセクター構造について結論を出すことができます。@@第4章11年周期の活動における太陽放射フラックスの変化。

第4章では、全太陽放射フラックスの大気外測定のデータを示します。天体物理学と太陽地球物理学では、太陽から放出される放射エネルギーの量、つまりその明るさを正確に知ることが重要です。太陽放射フラックスを絶対スケールで測定することは、複雑な実験上の問題です。放射フラックスの測定値は、単一のスケールに縮小され、短期間の変化を示し、その振幅は約3 W / m2です。

サンスポットとトーチは、短い時間スケールでの太陽放射フラックスの変化を決定する主な要因です。スポット内の強い磁場は、対流運動を抑制し、熱の流れを遮断します。それどころか、プルームの弱くて微細な構造の磁場は、太陽の大気のより高温の層を照らすための条件を作り出し、それによって、乱されていない光球に対して過剰な放射を作り出します。ソーラーディスクを横切る大きなサンスポットグループの通過は、積分放射フラックスの大幅な減少を伴います。

大きな活動領域の崩壊後、フレア領域が形成され、放射が増加します。これは、これらの活動領域のスポットによって作成された放射不足に比べて時間的に遅れています。@@平均レベルに対して上下の太陽放射フラックスの変動の性質と統計的特性が大幅に異なることが示されています。 ..。

堅牢な非線形フィルタリング法が開発され、太陽放射フラックスのゆっくりとした変化を研究するために適用されました。摂動されていないバックグラウンド放射フラックスは、システムの最も可能性の高い状態として決定され、スライディング時間間隔のモードとして推定されました。現在のモードと比較した太陽放射フラックスの短期変動の統計的特性が研究されています。

放射フラックス変動の確率密度は非対称であり、通常の分布法則とは異なることがわかりました。

@@物理線形システムの入力と出力としての、放射フラックスの上下変動のスペクトルと相関関係を調べます。エネルギー変換のメカニズムを特徴付ける伝達関数係数の推定が行われ、

@@はサンスポットによってブロックされ、トーチによって放出されます。コヒーレンス関数の値が小さい場合は、放射フラックスの正と負の変動の間に非線形の関係があることを示しています。

@@ SP @@ 1368 1366 1364 @@ 9 13

@@ 27 @@ 54 @@ 81 @@ 155 @@ 2 @@ 9- 365 @@ ss @@ 730 1024

@@図。 4.単一スケール(a)とその連続ウェーブレットスペクトル(b)に縮小された太陽放射フラックスの一連の測定。白い輪郭は80%に対応する信頼度を示し、破線はエッジの歪みの境界を示しています。

@@図。図4は、放射フラックスの一連の測定値を示している。

05]、後で独立した方法で取得。スフィアの最小値から始めて、バックグラウンド放射フラックスは1441-2003 @@の期間にわたって2.1±0.4W / m2増加しました。結論として、論文で提示された作業の主な結果が要約され、次の規定の形式でリストできます:

@@ 1。太陽活動指数の縦方向時間分析のための普遍的な方法が開発されました。これにより、ヘリオグラフィック経度にわたる活動の分布における大規模な長寿命の不規則性を特定し、キャリントン座標系の縦方向の不規則性のストロボ効果を使用してそれらの回転の特性を決定することができました。開発された方法は、望遠鏡観察の全エポックの間、ヘリオグラフィック経度に沿った太陽のサンスポット形成活動の分布の不均一性を追跡するユニークな機会を提供しました。

@@ 2。さまざまな指標の時系列に縦方向時間分析の方法を適用することにより、サイクル20〜23の活動の分布における大規模構造の進化と回転の詳細な画像を取得することが可能になりました。

太陽の磁場の星としての縦方向と時間的側面の振る舞いの研究に基づいて、ヘリオグラフィック経度にわたる大規模磁場の分布におけるコヒーレント構造が発見されました。その回転は、固体回転の離散モードの重ね合わせによって特徴付けられます。

この方法を使用して大規模な磁気構造の回転を研究した結果は、一般に、以前の研究で得られた太陽活動サイクルにおける回転の性質の変化についての結論を確認します。同時に、開発された方法の高感度により、太陽の大規模磁場の進化と回転をより詳細に研究することが可能になりました。

@@ 3。太陽の磁場と惑星間磁場の新しいタイプの周期的変化が発見されました。これは、周期ごとに支配的な極性が規則的に変化することで現れます。このような変化は、ヘリオスフィアのヘイル磁気サイクルを明らかにします。惑星間磁場の形状、そのらせんの曲率は、11年間の活動サイクル中に変化する可能性があり、惑星間磁場の半径方向成分と方位角成分の相互変換に現れます。

@@ 4。太陽の磁場の非対称性の変化、および惑星間磁場の磁気極性の不均衡の研究に基づいて、ヘリオスフィアの磁場の形状、その長期的な変化を診断するための新しい方法が開発されました。新しいアプローチは、惑星間磁場の形状の周期的および長期的な変化を検出するのに非常に敏感であることが証明されています。

太陽風の平均速度のゆっくりとした増加によって生じる、惑星間磁場の形状とそのらせんの角度の長期的な変化が発見されました。太陽風の活動サイクル20〜23で太陽の磁気活動のレベルが低下すると、コロナの閉じた磁場構成に関連する比較的遅いフラックスの寄与が減少し、平均太陽風速度が増加しました。

@@ 5。惑星間磁場のg成分の長期的変化、周期ごとの変化、太陽の全球磁場の長期的変化、そしておそらくその残存磁場に関連することが発見されました。長い時間間隔が見つかり、その間に惑星間磁場で支配的なg成分の負の値と地磁気活動の増加が観察されました。

@@ 6。太陽の望遠鏡による観察の歴史全体を通して、その太陽スポット形成活動は、限られた範囲のヘリオグラフィック経度に集中していたことが示されています。アクティブな経度、アクティビティの複合体、およびフレアフィールドのマクロ構造に関連する大規模な熱磁気構造の存在が明らかになります。ヘリオロンギチュードで180°離れたアクティブな経度の存在は、その非軸対称の遺物磁場に関連する、太陽の優先方向の存在を示しています。

@@ 7。太陽放射フラックスの直接測定の比較分析は、さまざまな方法で絶対スケールに縮小され、ラジオメーターの絶対キャリブレーションの不正確さ、長期宇宙実験の過程での感度の経時変化を明らかにしました。異なる測定スケール間の変位とそれらの経時変化を推定した。さまざまなスケールで得られた太陽放射フラックスの長期変化の推定値をこれらの推定値の系統的誤差の大きさと比較すると、積分太陽放射フラックスの変化の経年的傾向の信頼できる評価には問題があり、最新の放射測定の能力の限界にあることがわかります。

@@ 8。太陽の磁気活動がその放射のフラックスに及ぼす影響は、地球規模で推定されています。磁気活動の指標と太陽の明るさの関係は非線形であり、異なる時間スケールで異なることが示されています。神経回路網に基づく数学的装置を使用して研究する。

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@@ 2008年10月10日のISTPSBRAS注文番号84の発行部門で印刷。第31巻p。サーキュレーション150部

@@@論文の内容@研究成果の著者:物理学および数学科学の医師、Mordvinov、Alexander Veniaminovich @要約。

@@はじめに。:。

@@В.1。仕事の関連性@@В.2。調査の主な目的@@ V.Z。弁護のために提出された論文の主な規定

@@В.4。科学的な目新しさ

@@ B.5。科学的および実用的な重要性

@@В.6。結果の承認@@ B.7。論文のトピックに関する出版物。

@@В.8。論文の構造と範囲@@第1章磁気的に変化する星としての太陽

@@ 1.1。 11年周期および大規模な時間スケールでの太陽のグローバル特性の変化

@@ 1.1.1。太陽の内部構造とその磁気活動@@ 1.1.2。対流帯と太陽の大気の熱磁気擾乱

@@ 1.2。太陽のサンスポット形成活動の周期的および長期的な変化@@ 1.3。太陽の大規模な磁場とそのヘリオスフィアでの継続

@@ 1.4。太陽の大規模磁場のダイナミクスにおけるコヒーレント構造

@@ 1.4.1。太陽の大規模磁場の時間周波数分析

@@ 1.4.2。太陽の大規模磁場@@のコヒーレント構造とその回転特性

@@ 1.5。結論@@第2章太陽磁場フラックスの不均衡と惑星間磁場の形状の長期的変化

@@ 2.1。太陽の磁気活動の非対称性とヘリオスフィアでのその発現

@@ 2.2。太陽の平均磁場の信号における磁束の不均衡

@@ 2.3。太陽磁場とヘリオスフィア磁場の極性の不均衡の周期的変化

@@ 2.4。間接データによる惑星間磁場の半径方向成分の長期変化

@@ 2.5。惑星間磁気

@@ 2.6の形状の長期的変化。惑星間磁場のBr成分の周期的および長期的変化

@@ 2.7。結論@@第3章太陽活動の大規模な組織化とヘリオスフィアにおけるその兆候

@@ 3.1。ヘリオロンギチュードによる太陽活動の分布における長寿命の

構造@@ 3.2。太陽のサンスポット形成活動におけるアクティブな経度

@@ 3.3。光球および冠状磁場の分布における大規模構造

@@ 3.4。残存磁場

@@ 3.5の兆候としての@@太陽活動のアクティブな経度と南北の非対称性。背景磁場と太陽フレア活動のトポロジー

@@ 3.5.1。ミンコウスキー機能の観点からのバックグラウンド磁場の進化@@ 3.5.2。ソーラーフレア活動の分布における大規模な磁場と長寿命の構造

@@ 3.6。惑星間磁場とプロトンフラックスの大規模構造

@@ 3.7。結論@@第4章11年周期の活動における太陽放射フラックスの変化

@@ 4.1。積分太陽放射フラックスの大気外測定

@@ 4.2。活動領域における太陽放射フラックスとエネルギーバランスの短期変動

@@ 4.2.1。アクティブ領域のエネルギーバランス

@@ 4.2.2。太陽放射フラックスの測定値の分析の特徴@@ 4.2.3。太陽放射フラックス変動の統計的性質

@@ 4.2.4。放射フラックスの変動に対するスペクトルおよび相関関係

@@ 4.3。活動のサイクルにおける太陽放射の積分フラックスの変化

@@ 4.4。太陽放射の積分フラックスの変化の時間-周波数分析。

@@ 4.5。大気中の大規模な熱磁気構造@@ Sun

@@ 4.6。太陽の平均磁場とその放射のフラックスとの関係@@ 4.7。結論@@第5章大規模な時間スケールでの太陽の磁気的および熱力学的パラメータの変化@@ 5.1。ドルゴヴル

大きなタイムライン上の太陽。太陽の磁気活動とその明るさの再構築は、地球の自然のアーカイブからの宇宙線生成同位体の濃度に関するデータに従って実行されました。太陽の磁気的および熱力学的特性の実行された独立した再構築は、それらの間の関係のマルチスケールおよび非線形の性質を考慮に入れています。再構築の結果は、起こりうる長期的な変化の性質に関する理論的アイデアや他の経験的再構築の結果と一致しており、太陽活動の振る舞いを大規模な時間スケールで明らかにすることを可能にします。

太陽の長期的なグローバル特性。著者はまた、V.M。に感謝の意を表すことは彼の楽しい義務であると考えています。太陽の大規模な磁場の性質に関する実りある議論のためのグリゴリエフ、この仕事への支持と注意。著者はJT.JIに感謝します。キチャティノフ、N.G。マカレンコ、M.G。 Ogurtsov、V.V。ピピヌ、JI.A。 Plyusnina、R。Willson、H。Jungnerは、共同の科学プロジェクトと共著で実りある仕事をしてくれました。著者はM.JIに感謝しています。デミドフ、N.I。コバノフ、R.B。 Teplitskaya、A.A。ゴロフコ、V.G。ファインスタイン、A.T。 Altyntsev、G。Ya。スモルコフ、M.V。 NikonovaとISTPSB RASの他の従業員は、貴重な議論、アドバイス、コメントを提供してくれました。

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