Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ / Астрономия / Физика Солнца

Синхронизация пятнообразования северного и южного полушарий Солнца

Диссертация

Автор: Золотова, Надежда Валерьевна

Заглавие: Синхронизация пятнообразования северного и южного полушарий Солнца

Справка об оригинале: Золотова, Надежда Валерьевна. Синхронизация пятнообразования северного и южного полушарий Солнца : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.03.03 / Золотова Надежда Валерьевна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т] Санкт-Петербург, 2008 125 c. : 61 08-1/268

Физическое описание: 125 стр.

Выходные данные: Санкт-Петербург, 2008






Содержание:

Введение
1 Асимметрия пятнообразовательной деятельности на Солнце Классический и современный подходы
11 Введение
12 Солнечные пятна Индексы пятнообразования
121 Международные числа Вольфа и индекс числа групп пятеп
122 Индекс суммарной площади солнечных пятен
13 Асимметрия пятнообразования
Обзор литературы
131 Хронология исследований
132 Характеристические периоды NЛ
14 Обоснование применения теории синхронизации
15 Сиихроиизация, как явление
16 Методология рекуррентных графиков
161 Геометрия рекуррентных графиков
162 Кросс-Рекуррентные Графики
17 Преобразование Хафа
18 Вейвлет- и кросс-вейвлет-аиализ
19 Разложение по эмпирическим модам
2 Асинхронизация пятнообразовательной деятельности на Солнце
21 Сравнительный анализ ЫА и ЬОБ
22 Статистический анализ фазовой асипхронизации
23 Вековой ход фазовых расстроек пятпообразования
24 Асинхронизация па малых временных масштабах Применение преобразования Хафа
25 Трассирование синхронизации с помощью кросс-вейвлетпого преобразования и ЕМ Б
26 Обсуждение результатов
27 Выводы
3 Асинхронизация в конце XVIII столетия
31 Обзор литературы
32 Фазовая асинхронизация в 4-м и 20-м циклах солнечной активности
33 Обсуждение результатов
34 Выводы

Введение:
В диссертации представлен новый подход к выявлению и анализу рассогласования пятпообразования между северным и южным полушариями Солнца. Работа выполнена в рамках теории синхронизации сложных систем. Основной акцепт сделан на исследование фазовой асимметрии пятпообразования в полушариях. Предложен сценарий развития солнечной активности в случае больших фазовых расстроек.
Актуальность проблемы
Понимание природы и причин, вызывающих солнечную цикличность, а также умение предсказывать основные характеристики нового цикла па основе исторических данных с использованием основных физических принципов являются важными задачами астрофизики. Несмотря па то, что солнечный цикл изучен довольно детально и разработаны модели динамо-процессов предположительно играющих ведущую роль в генерации солнечной цикличности, описание солнечной активности пе является полным, а предсказание и вовсе редко венчается успехом. В частности, разброс в предсказании начала и максимума наступающего 24 цикла остается довольно значительным http://users.telenet.be/j.janssens/SC24. html.
Циклы пятиообразовательпой активности в полушариях различаются по фазе, амплитуде и длительности. В течение более чем ста лет, исследователи стремились показать, что такая асимметрия пе является случайной. Сегодня уже проводится динамо-моделирование раздельно для двух полушарий Солнца [24]. Однако такие попытки будут оставаться спекулятивно-теоретическими до тех пор, пока не будет дан ответ па вопрос, каким закономерностям следует асимметрия, в предположении, что она не является случайным процессом. Сложности в решении данной проблемы начинаются уже па этапе составления индексов асимметрии. Традиционно используемый нормированный индекс содержит большое количество ложных гармоник, обязанных своим происхождением амплитудному доминированию одного процесса над другим. Таким образом, необходимо пересмотреть подход к описанию и анализу асинхронного поведения северного и южного полушарий Солнца.
Настоящая работа представляет собой новый подход в описании северо-южпой асимметрии с точки зрения теории синхронизации сложных динамических хаотических систем. Здесь использование термина "синхронизация" пе является строгим, но позволяет качественно и количественно описать временные рассогласования между полушариями. Предлагается метод оценивания "фазовой асипхроиизации"деятельности полушарий и проведено ее исследование па исторических рядах данных.
Поскольку солнечный цикл в большей степени является пространственно-временным явлением, нежели просто временным, то необходимо, чтобы результаты исследования индексов асимметрии согласовались с результатами, полученными из анализа широтного распределения пятен. Такой подход может быть полезным при объяснении выдающейся асимметрии в минимуме Маундера, разрешении загадки 4-го цикла перед минимумом Дальтона и других.
Цель настоящей работы
Провести исследование асимметрии пятиообразовапия между северным и южным полушариями в рамках теории синхронизации. Выделить фазовую составляющую асимметрии. Определить масштабы, на которых синхронизация является существенной. Определить характеристические масштабы фазовых рассогласований, оценить их значимость. Провести сравнение полученных результатов с другими мерами асимметрии.
Исследовать пятиообразовапие в 4-м цикле с точки зрения фазовой асипхропизации. Определить количественные характеристики циклов по полушариям, определить величину их рассогласования.
Защищаемые положения
1. Показано, что северо-южпая асимметрия солнечной активности состоит из двух компонент: амплитудной и времеиибй. Предложен новый способ трассирования временных рассогласований солнечной активности полушарий с использованием кросс-рекуррентпого, кросс-вей в летного и других видов нелинейного анализа.
2. С использованием среднемесячных рядов площадей пятен для северного и южного полушарий с 1874 по 2004 год, показано, что временная асимметрия обладает регулярным поведением во времени. На масштабах сравнимых с длиной солнечного цикла синхронизация является сильной. Суммарная временная задержка в пятнооб-разовании в 19-20-м циклах максимальна и достигает 3-х лет. тогда как в среднем запаздывания не превышают двух лет. Показано, что синхронизация не прослеживается на масштабах менее месяца.
3. Лидироваиие одного из полушарий сохраняется в течение 35-40 лет. На интервале с 1874 по 2004 год смена лидера имела место в 1928 году (максимум 16 цикла) и 1968 году (минимум между 19 и 20 циклами). Показано, что долгопериодный ход временной асимметрии находится в противофазе с распределением солнечных пятеп по широтам (с так называемым магнитным экватором).
4. Предложена модель развития пятпообразовапия в 4^м аномально длинном цикле солнечной активности (1785-1800 гг.), накануне минимума Дальтона, согласно которой запаздывание в начале 4-го цикла достигает 4,5 лет. Максимумы пятпообразовапия сильно различаются по высоте — амплитуда запаздывающего полушария сравнима с амплитудами последующих циклов минимума Дальтона.
Научная новизиа
1. Впервые использована идея синхронизации для описания северо-южпой асимметрии пятиообразоваиия. Впервые для анализа солнечной цикличности привлекаются методики кросс-рекурреитпого и кросс-вейвлетпого анализов.
2. Впервые предложена количественная мера для обнаружения фазовых расстроек северо-южной пятпообразовательпой активности. Определены ее параметры, выявлен длиппопериодиый трепд. Показано, что переход между 19-м и 20-м циклами является уникальным (с 1874 года) с точки зрения фазовой асинхропизации. Суммарное запаздывание за этот период достигает порядка трех лет.
3. Впервые определены масштабы, па которых устанавливается синхронизация пятиообразоваиия во времени и по частотному разложению. Показано, что высокочастотные компоненты солнечного сигнала демонстрирует стохастическое поведение, модулированное 11-летпим циклом. Высокая фазовая синхронизация прослеживается только по низкочастотной компоненте.
4. Установлено, что чередование лидирования между северным и южным полушариями находится в противофазе с колебаниями магнитного экватора, определяемого по широтному распределению пятеп.
5. Впервые предложен сценарий развития фазовой асинхропизации пятиообразоваиия в 4-м цикле, объясняющий аномальную его длину и затянувшуюся ветвь спада. Определены параметры циклов по полушариям. Показана качественная аналогия с фазовой асипхрони-зацией между 19-м и 20-м циклами, показана уникальность этих циклов.
Практическая ценность
Результаты данного исследования могут быть направлены для выяснения природы и механизмов асимметрии солнечной активности и короны в целом. Также результаты могут быть полезны для понимания причииы появления в истории Солнца длительных минимумов солнечной активности, построения динамо-моделей и предсказания солнечной активности.
Работа над диссертацией была поддержана
1. грантом Министерства образования и пауки Российской Федерации № 37852 (2005 год);
2. NANSEN грантом (2005 год);
3. грантом правительства Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов из вузов и академических институтов Санкт-Петербурга (2006 год);
4. INTAS грантом для молодых ученых № 06-1000014-6022 (2007-2009 года).
Личный вклад автора
Автор принимал участие в постановке задачи, выполнении тестовых экспериментов и числеиных расчетов, обсуждении. Основные результаты являются оригинальными и получены лично автором либо при непосредственном его участии.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались па следующих конференциях и семинарах:
Май 2004 — V международная конференция "Проблемы геокосмоса", Санкт-Петербург, Россия; Июнь 2004 — 223 симпозиум международного астрономического союза "Мультиспектральные исследования солнечной активности", Пулково, Санкт-Петербург, Россия; Июль 2005 — IX международная пулковская конференция "Солнечная активность, как фактор комической погоды", Пулково, Санкт-Петербург, Россия; Июль 2005 — X МАГА ассамблея, Тулуза, Франция; Сентябрь 2005 — XI европейская конференция по солнечной физике "Динамика Солнца: проблемы теории и наблюдений". Леувеп, Бельгия; Сентябрь 2005 — I семинар по рекуррентным графикам, Потсдам, Германия; Март 2006 — XIII научная школа "Нелинейные волны — 2006", Нижний Новгород. Россия; Май 2006 — VI международная конференция "Проблемы геокосмоса", Санкт-Петербург. Россия; Август 2006 — XXVI генеральная ассамблея международного астрономического союза, Прага, Чешская Республика; Сентябрь 2006 — Международный научный семинар "Квазипериодические процессы па Солнце и их геоэффективпые проявления" ("X Пулковская международная конференция по физике Солнца"), посвященный памяти В.И.Макарова; Июнь 2007 — V потсдамская конференция "Меридиональные потоки, диффереициальпое вращение, солнечная и звездная активности". Потсдам. Германия; Июль 2007 — XI пулковская международная конференция "Физическая природа солнечной активности и прогнозирование ее геофизических проявлений", Пулково, Санкт-Петербург. Россия; семинары кафедры физики Земли физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, Санкт-Петербург. Россия; семинар Главной астрономической обсерватории Российской академии паук, Пулково. Санкт-Петербург, Россия; семинар физического факультета Московского государственного университета, Москва, Россия; семинар Физико-Технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 статей из них 5 статей — в рецензируемых журналах. 6 статей — в трудах международных конференций и одно учебно-методическое пособие.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, и списка литературы из 193 наименований, содержит 125 страниц машинописного текста, включая 29 рисунков и 2 таблицы.