Презентация "О причинах и механизмах образования долговременных вариаций характеристик гкл в гелиосфере" по астрономии – проект, доклад

О причинах и механизмах образования долговременных вариаций характеристик ГКЛ в гелиосфере

Крайнев М.Б., ФИАН

Основные вопросы: Соотношение на Солнце и в гелиосфере магнитных полей, связанных с тороидальной и полоидальной ветвями солнечной активности. Интенсивность и анизотропия ГКЛ. 11- и 22-летние циклы в этих характеристиках. Представления о причинах этих вариаций. Моделирование долговременных вариаций интенсивности ГКЛ в гелиосфере. Как проверить, и важна ли разница в этих представлениях?

18.02.2015 ИКИ-2015

Полоидальные и тороидальные магнитные поля на Солнце

Ω-эффект: Bpol → Bφ -эффект: Bφ → Bpol ! Bφ » Bpol

Образование и структура гелиосферы

Rossi, Olbert, 1970 Baranov, Malama., 1993

Регулярное гелиосферное магнитное поле и гелиосферный токовый слой.

A=sign(Br,N) = - sign(Bφ,N)

Две ветви солнечной активности в гелиосфере в 1980-2000 гг.

Функция распределения, интенсивность и анизотропия ГКЛ

f(p)=J(r,θ,T)/p2 Средне-месячные Средне- суточные Средне- часовые

Две ветви активности на Солнце и 11- и 22-летние циклы в интенсивности ГКЛ

Две ветви активности на Солнце и 11- и 22-летние циклы в анизотропии ГКЛ

Широкоаспространенная точка зрения: причина образования 11-летнего цикла – пятенный цикл на Солнце и в гелиосфере, а 22-летнего – цикл в полярности ГМП. Причины: Историческая: первые ~25 лет (1950-1975 гг.) считалось, что в гелиосфере есть только пятенный цикл, а в ГМП преимущественной полярности нет. После 1975 г. – вариация J22 есть, но она мала. Методические (психологические?): Нет необходимости искать другие факторы (т. к. сильная корреляция с W, Bhmf,…); По мощности причины: чем мощнее вариация модулирующего фактора, тем сильнее эффект. Если меняется только направление поля слабой полоидальной ветви, вариация интенсивности ГКЛ должны быть слабее, чем от сильной вариации сильной тороидальной ветви. Но в гелиосфере - не так!; По периоду вариации причины: 11-л и 22-л вариации характеритик ГКЛ должны вызываться изменением факторов с теми же периодами.

О причинах образования 11- и 22-летней вариаций в характеристиках ГКЛ. 1.

Альтернативная точка зрения: как 11-л, так и 22-л образуются при совместном действии пятенного цикла в гелиосфере и цикла в полярности ГМП, причём роль последнего в образовании обеих вариаций характеристик ГКЛ может быть велика. Возможные механизмы образования 11-л вариации как 2-ой гармоники от причины, изменяющейся с 22-л: Последовательное действие двух механизмов, действующих с 22-л периодом (например, наружная модуляция, затем дрейф): J ~ sin2 (22t) = (1 – cos (11t))/2. Одновременное изменение двух факторов в одном механизме, действующем с 22-л периодом (например, направление скорости и канал поступления частиц в механизме магнитного дрейфа). Модуляция 22-л механизма 11-л циклом (например, дрейф зависит от полярности ГМП (22-л), его напряжённости и формы токового слоя (обе 11-л).

О причинах образования 11- и 22-летней вариаций в характеристиках ГКЛ. 2.

Моделирование интенсивности ГКЛ. 1. Транспортное уравнение и граничные условия.

Стационарное ТУ Parker, Крымский, Jokipii (1950s-1970s)

For 2D (r ,)

Граничные условия

«Начальное» условие

Моделирование интенсивности ГКЛ. 2. Коэффициенты транспортного уравнения.

Только Vdr и KII зависят от преимущественной полярности (A), которая может быть включена (A > 0, A

При выбранных параметрах модели в основном описываются J11 и J22. При выключении преимущественной полярности ГМП (А = 0) расчётная интенсивность (чёрные линии) почти везде падает в 3-5 раз, т. е. вклад дрейфа составляет 70-80% от полной интенсивности как при A > 0 (красные), так и при A Kalinin, Krainev, JoPCS, 2013 Krainev, Kalinin, JoPCS, 2013

Расчётная J(r,,T; t) для A>0, A

Результаты других моделей

Jokipii, Thomas, 1981

Крымский и др. (2007-2014)

Только дрейф; изменяется только наклон ГТС

Дрейфом определяются каналы доступа ГКЛ; наружная модуляция

Как проверить, какое из представлений правильно, и важно ли это?

Возможно ли проверить, какое из представлений правильно: а) из наблюдений и б) расчётным путём? а) Возможно (по данным об интенсивности и анизотропии как ядер, так и электронов, и АКЛ), но я не знаю, как это сделать; б) Рассчитать можно многое, но количественные результаты сильно зависят от модели. Надо исследовать разные модели гелиосферы и взаимодействия ГКЛ с электромагнитными полями. Важен ли выбор из этих представлений также и для нашей рутинной работы (подходы к анализу данных и интерпретации)? - На мой взгляд, несомненно. Например, при альтернативном взгляде на причины долговременных вариаций в характеритиках ГКЛ надо искать другие индексы, ответственные за дрейф (кроме тилта); нельзя серьёзно относиться к сферически симметричным моделям модуляции ГКЛ (например, приближению силового поля) и т. д.