Презентация на тему "О причинах и механизмах образования долговременных вариаций характеристик ГКЛ в гелиосфере"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  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

• 
  Слайд 2

  Полоидальные и тороидальные магнитные поля на Солнце

  • Ω-эффект:
  • Bpol → Bφ
  • -эффект:
  • Bφ → Bpol

  • Bφ »Bpol
  • 18.02.2015
  • ИКИ-2015
• 
  Слайд 3

  Образование и структура гелиосферы

  • Rossi, Olbert, 1970
  • Baranov, Malama., 1993

  18.02.2015

  • ИКИ-2015
• 
  Слайд 4

  Регулярное гелиосферное магнитное поле и гелиосферный токовый слой.

  A=sign(Br,N) = - sign(Bφ,N)

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 5

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

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 6

  Функция распределения, интенсивность и анизотропия ГКЛ

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

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 7
  

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

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 8
  

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

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 9
  

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

  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 J22есть, но онамала.
  • 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.

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 10
  

  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.

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 11
  

  • Моделирование интенсивности ГКЛ. 1.
  • Транспортное уравнение и граничные условия.
  • Стационарное ТУ
  • Parker, Крымский, Jokipii
  • (1950s-1970s)
  • For 2D (r ,)
  • Граничные условия
  • «Начальное» условие

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 12
  

  Моделирование интенсивности ГКЛ. 2.

  • Коэффициенты транспортного уравнения.
  • Только Vdrи KIIзависят от преимущественной полярности (A), которая может быть включена (A > 0, A < 0) и выключена (A = 0) при решении граничной задачи.

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 13

  Расчётная J(r,,T;t) для A>0, A

  При выбранных параметрах модели в основном описываются J11и 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<0 (синие линии), а значит и в J11и J22!

  Kalinin, Krainev, JoPCS, 2013

  Krainev, Kalinin, JoPCS, 2013

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 14
  

  Результаты других моделей

  Jokipii, Thomas, 1981

  Крымский и др. (2007-2014)

  Только дрейф; изменяется только наклон ГТС

  Дрейфом определяются каналыдоступа ГКЛ; наружная модуляция

  18.02.2015

  ИКИ-2015

• 
  Слайд 15
  

  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.

  18.02.2015

  ИКИ-2015