Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца
По результатам наблюдений в линии Fe I воспроизведены пространственно-временные вариации давления в солнечной фо то сфере. Путем соответствующей фильтрации выделены локальные внутренние волны гравитации, которые представляют собой квазипериодические в пространстве (на грануляционных и мезогрануляцио...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Головна астрономічна обсерваторія НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Кинематика и физика небесных тел |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77189 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца / М.И. Стодилка // Кинематика и физика небесных тел. — 2012. — Т. 28, № 4. — С. 15-26. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-77189 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-771892015-02-23T03:02:10Z Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца Стодилка, М.И. Физика Солнца По результатам наблюдений в линии Fe I воспроизведены пространственно-временные вариации давления в солнечной фо то сфере. Путем соответствующей фильтрации выделены локальные внутренние волны гравитации, которые представляют собой квазипериодические в пространстве (на грануляционных и мезогрануляционных масштабах) и времени структуры, распространяющиеся вдоль наклонных траекторий с дозвуковыми скоростями. Для выделенных волновых цугов фазовая и групповая скорости ортогональны и имеют z-проекции противоположного знака. За результатами спостережень в лінії Fе I відтворено просторово-часові варіації тиску в сонячній фотосфері. Шляхом відповідної фільтрації виділено локальні внутрішні хвилі гравітації, які є квазіперіодичними у просторі (на грануляційних і мезогрануляційних масштабах) та у часі структурами, що поширюються вздовж похилих траєкторій з дозвуковими швидкостями. Для виділених хвильових цугів фазова і групова швидкості ортогональні та мають z-проекції протилежного знаку. Using observation data in the Fe I line, some spatial-time variations of the pressure in the solar photosphere are reproduced and local internal gravity waves are extracted through the corresponding filtration. Internal gravity waves are quasi-periodic in space (on granulation and mesogranulation scales) and time structures spreading along inclined trajectories with subsonic velocities. For the extracted wave trains, the phase and group velocities are orthogonal and their z-projec tions are of opposite signs. 2012 Article Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца / М.И. Стодилка // Кинематика и физика небесных тел. — 2012. — Т. 28, № 4. — С. 15-26. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. 0233-7665 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77189 523.9 ru Кинематика и физика небесных тел Головна астрономічна обсерваторія НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Физика Солнца Физика Солнца |
| spellingShingle |
Физика Солнца Физика Солнца Стодилка, М.И. Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца Кинематика и физика небесных тел |
| description |
По результатам наблюдений в линии Fe I воспроизведены пространственно-временные вариации давления в солнечной фо то сфере. Путем соответствующей фильтрации выделены локальные внутренние волны гравитации, которые представляют собой квазипериодические в пространстве (на грануляционных и мезогрануляционных масштабах) и времени структуры, распространяющиеся вдоль наклонных траекторий с дозвуковыми скоростями. Для выделенных волновых цугов фазовая и групповая скорости ортогональны и имеют z-проекции противоположного знака. |
| format |
Article |
| author |
Стодилка, М.И. |
| author_facet |
Стодилка, М.И. |
| author_sort |
Стодилка, М.И. |
| title |
Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца |
| title_short |
Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца |
| title_full |
Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца |
| title_fullStr |
Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца |
| title_full_unstemmed |
Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца |
| title_sort |
пространственная структура волн гравитации в фотосфере солнца |
| publisher |
Головна астрономічна обсерваторія НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Физика Солнца |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77189 |
| citation_txt |
Пространственная структура волн гравитации в фотосфере Солнца / М.И. Стодилка // Кинематика и физика небесных тел. — 2012. — Т. 28, № 4. — С. 15-26. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. |
| series |
Кинематика и физика небесных тел |
| work_keys_str_mv |
AT stodilkami prostranstvennaâstrukturavolngravitaciivfotosferesolnca |
| first_indexed |
2025-07-06T01:30:33Z |
| last_indexed |
2025-07-06T01:30:33Z |
| _version_ |
1836859191235444736 |
| fulltext |
ÓÄÊ 523.9
Ì. È. Ñòîäèëêà
Àñòðîíîìè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ
Ëüâîâñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà èìåíè Èâàíà Ôðàíêî
79005 Ëüâîâ, Êèðèëëà è Ìåôîäèÿ 8
sun@astro.franko.lviv.ua
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà âîëí ãðàâèòàöèè
â ôîòîñôåðå Ñîëíöà
Ïî ðåçóëüòàòàì íàáëþäåíèé â ëèíèè Fe I âîñïðîèçâåäåíû ïðîñò ðàí -
ñò âåííî-âðåìåííûå âàðèàöèè äàâëåíèÿ â ñîëíå÷íîé ôî òî ñôåðå. Ïó -
òåì ñîîòâåòñòâóþùåé ôèëüòðàöèè âûäåëåíû ëîêàëüíûå âíóòðåííèå
âîëíû ãðàâèòàöèè, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êâàçèïåðèîäè ÷åñ -
êèå â ïðîñòðàíñòâå (íà ãðàíóëÿöèîííûõ è ìåçîãðàíóëÿöèîííûõ ìàñ -
øòàáàõ) è âðåìåíè ñòðóêòóðû, ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ âäîëü íà êëîí-
íûõ òðàåêòîðèé ñ äîçâóêîâûìè ñêîðîñòÿìè. Äëÿ âûäåëåííûõ âîëíî -
âûõ öóãîâ ôàçîâàÿ è ãðóïïîâàÿ ñêîðîñòè îðòîãîíàëüíû è èìåþò z-
ïðî åê öèè ïðîòèâîïîëîæíîãî çíàêà.
ÏÐÎÑÒÎÐÎÂÀ ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÕÂÈËÜ ÃÐÀ²ÒÀÖ²¯ Ó ÔÎÒÎÑÔÅв
ÑÎÍ Öß, Ñòîä³ëêà Ì. ². — Çà ðåçóëüòàòàìè ñïîñòåðåæåíü â ë³í³¿ Få I
â³äòâîðåíî ïðîñòîðîâî-÷àñîâ³ âàð³àö³¿ òèñêó â ñîíÿ÷í³é ôîòîñôåð³.
Øëÿõîì â³äïîâ³äíî¿ ô³ëüòðàö³¿ âèä³ëåíî ëîêàëüí³ âíóòð³øí³ õâèë³ ãðà -
â³òàö³¿, ÿê³ º êâàç³ïåð³îäè÷íèìè ó ïðîñòîð³ (íà ãðàíóëÿö³éíèõ ³ ìåçî -
ãðà íóëÿö³éíèõ ìàñøòàáàõ) òà ó ÷àñ³ ñòðóêòóðàìè, ùî ïîøèðþþòüñÿ
âçäîâæ ïîõèëèõ òðàºêòîð³é ç äîçâóêîâèìè øâèä êîñòÿìè. Äëÿ âèä³ëå -
íèõ õâèëüîâèõ öóã³â ôàçîâà ³ ãðóïîâà øâèäêîñò³ îðòîãîíàëüí³ òà ìà -
þòü z-ïðîåêö³¿ ïðîòèëåæíîãî çíàêó.
SPATIAL STRUCTURE OF GRAVITY WAVES IN THE SOLAR PHO TO -
SPHERE, by Stodilka M. I. — Us ing ob ser va tion data in the Fe I line, some
spa tial-time vari a tions of the pres sure in the so lar photosphere are re pro -
duced and lo cal in ter nal grav ity waves are ex tracted through the cor re -
spond ing fil tra tion. In ter nal grav ity waves are quasi-pe ri odic in space (on
gran u la tion and mesogranulation scales) and time struc tures spread ing
along in clined tra jec to ries with sub sonic ve loc i ties. For the ex tracted wave
trains, the phase and group ve loc i ties are or thogo nal and their z-pro jec -
tions are of op po site signs.
15
ISSN 0233-7665. Êèíåìàòèêà è ôèçèêà íåáåñ. òåë. 2012. Ò. 28, ¹ 4
© Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ, 2012
16
Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
 óñëîâèÿõ àòìîñôåðû çâåçäû âíóòðåííèå âîëíû ãðàâèòàöèè (ÂÂÃ)
ïî ÿâ ëÿþòñÿ â îáëàñòè íèçêèõ ÷àñòîò è ñðåäíèõ ïðîñòðàíñòâåííûõ
ìàñø òàáîâ, òîãäà êàê àêóñòè÷åñêèå âîëíû — â îáëàñòè âûñîêèõ ÷àñ -
òîò è áîëüøèõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ìàñøòàáîâ [18—20].
Òåîðåòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ âîëí ãðàâèòàöèè â ðàáîòàõ [10, 11,
19, 20, 24, 25, 28] ïîêàçàëè, ÷òî â óñëîâèÿõ ôîòîñôåðû Ñîëíöà âîëíû
ãðà âèòàöèè ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ïî íàêëîííûì òðàåêòîðèÿì. Ýòî äàåò
íå çíà÷èòåëüíûå äîïëåðîâñêèå ñäâèãè, äëèíû èõ âîëí êîðî÷å, ÷åì äëè -
íû âîëí p-ìîä, è ñîèçìåðèìû ñ ãðàíóëÿöèîííîé ñòðóêòóðîé, ÷òî âíî -
ñèò îïðåäåëåííûå òðóäíîñòè ïðè ïîïûòêàõ èõ ðàçäåëåíèÿ, èç-çà ÷åãî
íà ëè÷èå Âàòðóäíî âûÿâèòü ïðÿìûìè íàáëþäåíèÿìè. Ãðàâè òà öèîí -
íûå âîëíû ìîãóò âîçáóæäàòüñÿ â êîíâåêòèâíî óñòîé÷èâûõ ñòðàòèôè -
öè ðîâàííûõ ñëîÿõ ôîòîñôåðû è õðîìîñôåðû [29]. Îäíàêî â ñîëíå÷ -
íîé ôîòîñôåðå ôëóêòóàöèè òåìïåðàòóðû, âûçâàííûå ïðîõîæäåíèåì
âîëí, ñãëàæèâàþòñÿ ïåðåíîñîì èçëó÷åíèÿ ìåæäó áîëåå ãîðÿ÷èìè è
õî ëîä íûìè îáëàñòÿìè, ò. å. îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàäèàöèîííàÿ ðåëàêñàöèÿ
— îñíîâíîé ìåõàíèçì äèññèïàöèè âîëí â ôîòîñôåðå Ñîëíöà. Ïðàâäà,
â îöåíêàõ ýôôåêòîâ ðàäèàöèîííîãî çàòóõàíèÿ åñòü çíà÷èòåëüíûå ðàñ -
õîæ äåíèÿ.  ñëó÷àå äîëãîïåðèîäè÷åñêèõ êîëåáàíèé ðàäèàöèîííîå
ñãëà æèâàíèå âåäåò ê èçîòåðìè÷åñêîìó ðåæèìó êîëåáàíèé; ïðè òàêîì
ðå æèìå ìîãóò ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ òîëüêî àêóñòè÷åñêèå êîëåáàíèÿ.
Âëèÿíèå ðàäèàöèîííîãî çàòóõàíèÿ íà ðàñïðîñòðàíåíèå âîëí ðåçêî
óìåíü øàåòñÿ ñ âûñîòîé, íàðÿäó ñ ýòèì â âåðõíèõ ñëîÿõ õðîìîñôåðû
èç-çà ÷àñòè÷íîé èîíèçàöèè âîäîðîäà ñòàáèëüíîñòü âîëí ãðàâèòàöèè
ïà äàåò [1].
Î íàëè÷èè âîëí ãðàâèòàöèè ñâèäåòåëüñòâóþò áîëåå ÷åì 20-ëåòíèå
íàáëþäåíèÿ. Îäíàêî íåò ïîëíîé óâåðåííîñòè, ÷òî íàáëþäàåìûå âîë -
íû ñîîòâåòñòâóþò âîëíàì ãðàâèòàöèè. ×àñòî åäèíñòâåííûì êðèòå ðè -
åì âûñòóïàåò ÷àñòîòà Áðåíòà — Âÿéñÿëÿ, òàê êàê âîëíàì ãðàâèòàöèè
ñî îò âåò ñòâóþò êîëåáàíèÿ ñ äëèííûìè ïåðèîäàìè. Ïðè èññëåäîâàíèè
k–w-ñïåêòðîâ âàðèàöèè èíòåíñèâíîñòè è äîïëåðîâñêèõ ñäâèãîâ ñïåêò -
ðàëüíûõ ëèíèé ïîÿâëÿþòñÿ íåêîòîðûå îñîáåííîñòè: óâåëè÷åíèå
ìîùíîñòè â îáëàñòè íèçêèõ ÷àñòîò, îïðåäåëåííûå ôàçîâûå ñäâèãè
ìåæ äó èíòåíñèâíîñòüþ è âåðòèêàëüíîé ñêîðîñòüþ è äð. Ýòè îñîáåí -
íîñ òè ïðèïèñûâàþò âîëíàì ãðàâèòàöèè. Âñå æå åñòü íàáëþäåíèÿ [8, 9,
15, 31], ðåçóëüòàòû êîòîðûõ óáåäèòåëüíî ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè
âîëí ãðàâèòàöèè â ôîòîñôåðå Ñîëíöà.  ÷àñòíîñòè, ïðîñòðàíñò âåí -
íî-âðåìåííûå èññëåäîâàíèÿ êîëåáàíèé âûÿâëÿþò â ôîòîñôåðå Ñîëí -
öà êâàçèñòàöèîíàðíûå ñòðóêòóðû ïðîìåæóòî÷íûõ ìàñøòàáîâ: áîëü -
øå, ÷åì ãðàíóëû, è ìåíüøå, ÷åì ñóïåðãðàíóëû.  ðàáîòå [31] ïðè èñ -
ñëå äî âàíèè ôàçîâûõ ðàçíîñòåé âûÿëåíî äâà òèïà âîëí ãðàâèòàöèè â
ñðåä íåé ôîòîñôåðå: âîëíû, êîòîðûå ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ãîðèçîíòàëüíî
(ñðåäíèå ïðîñòðàíñòâåííûå è âðåìåííûå ÷àñòîòû) è âîëíû, êîòîðûå
ïî÷ òè íå ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ãîðèçîíòàëüíî. À ñîãëàñíî [27] ÓÔ-ôîí
èçëó÷åíèÿ Ñîëíöà íà ìåçîìàñøòàáàõ îïðåäåëÿåòñÿ èìåííî âîëíàìè
ãðà âè òàöèè. Â ðàáîòå [26] ïîêàçàíî, ÷òî â îáëàñòè ïðîíèêàþùåé êîí -
âåê öèè èçìåíÿåòñÿ ñòðóêòóðà íåîäíîðîäíîñòåé, ýòî èçìåíåíèå âûçâà -
íî êàê ãðàíóëÿöèåé, òàê è âîëíàìè ãðàâèòàöèè, îñîáåííî â âåðõíåé
ôî òî ñôåðå, ãäå äîìèíèðóåò èõ èíòåðôåðåíöèÿ. Ñîîòâåòñòâóþùåå ìî -
äå ëèðîâàíèå âûïîëíåíî â ðàáîòå [17]. Ê ñîæàëåíèþ, ðîëü âîëí ãðàâè -
òà öèè â ôîðìèðîâàíèè ñòðóêòóðû àòìîñôåðíûõ ñëîåâ Ñîëíöà òàê è íå
óäàëîñü âûÿñíèòü. Îòêëèê àòìîñôåðû Ñîëíöà íà âîçìóùåíèÿ ïðîíè -
êà þùåé êîíâåêöèè èññëåäîâàí â ðàáîòå [34]; ïîëó÷åíî íàëè÷èå ðåçî -
íàíñíî ïîäîáíîãî îòêëèêà äëÿ ôèêñèðîâàííîé ÷àñòîòû è óçêîãî äèà -
ïà çîíà l, ðåøåíèåì ÿâëÿþòñÿ g-ìîäû, çàõâà÷åííûå àòìîñôåðíûì ðåçî -
íà òîðîì.
 ðàáîòå [29] ïðîâåäåíî ñðàâíåíèå òåîðåòè÷åñêèõ ìîäåëåé ÂÂà ñ
íàáëþäàåìûìè ôëóêòóàöèÿìè èíòåíñèâíîñòè è ñêîðîñòè. Ïðåäâà ðè -
òåëü íûå ðåçóëüòàòû ïîäòâåðæäàþò íàëè÷èå ÂÂà â àòìîñôåðå Ñîëíöà
(èñ ïîëüçîâàíû íàáëþäåíèÿ ñ ïîìîùüþ ïðèáîðîâ MDI/SOHO, GONG
è TRACE). Â ðàáîòå [4] âîëíû ãðàâèòàöèè âûäåëåíû ïóòåì k –
w-ôèëüò ðàöèè âîñïðîèçâåäåííûõ ïî íàáëþäåíèÿì ïðîñòðàíñò âåí -
íî-âðåìåííûõ âàðèàöèé òåìïåðàòóðû, èññëåäîâàíû âîëíû, çàõâà÷åí -
íûå ãðàíóëÿöèîííîé ñòðóêòóðîé, ëîêàëèçîâàíû èñòî÷íèêè g-âîëí â
ñîë íå÷íîé ôîòîñôåðå. Ïîçæå ïî ðåçóëüòàòàì ÷èñëåííîãî ìîäåëè ðî âà -
íèÿ è íàáëþäåíèé â ðàáîòàõ [12, 32, 33] áûë îïðåäåëåí ïîòîê ýíåðãèè
âíóòðåííèõ âîëí ãðàâèòàöèè â íèæíèõ ñëîÿõ ñîëíå÷íîé àòìîñôåðû.
Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âîëíû ãðàâèòàöèè ïåðåíîñÿò â âåðõíèå ñëîè çíà -
÷è òåëüíî áîëüøå ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè, ÷åì âûñîêî÷àñòîòíûå àêóñ -
òè ÷åñêèå âîëíû, âñëåäñòâèå ÷åãî íåîáõîäèì ïåðåñìîòð ðîëè ãèäðî äè -
íà ìè÷åñêèõ âîëí ïðè íàãðåâå ñîëíå÷íîé õðîìîñôåðû. Ê òîìó æå ïðè
íà ëè÷èè ñèëüíî íàêëîíåííûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé âîëíû ãðàâèòàöèè
òðàíñ ôîðìèðóþòñÿ â õðîìîñôåðíûõ ñëîÿõ (ãäå àëüâåíîâñêàÿ è çâóêî -
âàÿ ñêîðîñòè ñîâïàäàþò) â àêóñòè÷åñêèå èëè æå àëüâåíîâñêèå âîëíû
[22, 23]; ïîñëåäíåå ìîæåò áûòü àëüòåðíàòèâíûì ìåõàíèçìîì ïåðåíîñà
ýíåðãèè â âûñîêèå ñëîè àòìîñôåðû Ñîëíöà.  ñëó÷àå ïî÷òè âåðòè êàëü -
íûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé ïðîèñõîäèò îòðàæåíèå âîëíû ãðàâèòàöèè, íî
óæå êàê ìåäëåííîé ÌÃÄ-âîëíû. Êàëüêîôåí è äð. [13], ìîäåëèðóÿ ðàñ -
ïðîñò ðàíåíèå àêóñòè÷åñêèõ âîëí, ïðèøëè ê ïðîòèâîïîëîæíîìó âûâî -
äó: ïîòîê ýíåðãèè â âåðõíèå ñëîè îïðåäåëÿåòñÿ àêóñòè÷åñêèìè âîëíà -
ìè, ïîýòîìó 3-ìèí ôîòîñôåðíûå âîëíû ìîãóò ïîäîãðåâàòü ÿ÷åéêè ñó -
ïåð ãðàíóë â õðîìîñôåðíûõ ñëîÿõ. Îöåíêè âûñîêî÷àñòîòíîãî àêóñòè -
÷åñêîãî ïîòîêà ïî íàáëþäåíèÿì â ëèíèè æåëåçà [6, 7] äàþò âåëè÷èíó
âû ñîêî÷àñòîòíîãî àêóñòè÷åñêîãî ïîòîêà, ñîèçìåðèìóþ ñ ïîòîêîì
âîëí ãðàâèòàöèè.
Íåñêîëüêî ðàíüøå [30] àâòîðó óäàëîñü âûäåëèòü â òåìïåðàòóðíîì
ïîëå (âîñïðîèçâåäåííîì ïî íàáëþäåíèÿì) ñòðóêòóðû, êîòîðûå ïî
ñâî èì ñâîéñòâàì ñîîòâåòñòâóþò âîëíàì ãðàâèòàöèè. Îäíàêî íåáîëü -
øîå âðåìÿ íàáëþäåíèé (31 ìèí) íå ïîçâîëèëî ïîëó÷èòü àðãóìåí òè ðî -
âàí íûå âûâîäû î ñâîéñòâàõ âîëí ãðàâèòàöèè.
17
ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÅÍÍÀß ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÂÎËÍ ÃÐÀÂÈÒÀÖÈÈ Â ÔÎÒÎÑÔÅÐÅ ÑÎËÍÖÀ
Õîòÿ íàëè÷èå âíóòðåííèõ âîëí ãðàâèòàöèè â ñîëíå÷íîé àòìî ñôå -
ðå ïîäòâåðæäåíî êàê ýêñïåðèìåíòàëüíî, òàê è òåîðåòè÷åñêè, îäíàêî
äî ñèõ ïîð ñëàáî èññëåäîâàíà ñàìà ñòðóêòóðà âîëí ãðàâèòàöèè, íå
âûÿñ íåíà ðîëü ÂÂÃ â ôîðìèðîâàíèè ñòðóêòóðû àòìîñôåðíûõ ñëîåâ
Ñîëíöà. Íàñêîëüêî íàì èçâåñòíî, íà äàííîå âðåìÿ íå óäàëîñü âûäå -
ëèòü èç íàáëþäåíèé ñàìè âîëíû ãðàâèòàöèè. Ñëåäîâàòåëüíî, íå ÿñíû
ñâîéñò âà ÂÂÃ â óñëîâèÿõ íåîäíîðîäíîé àòìîñôåðû Ñîëíöà, íå îáîñ -
íî âàíû îöåíêè ïåðåíîñèìîãî èìè ïîòîêà ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè.
Íèæå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ïðîñòðàíñòâåííîé
ñòðóêòóðû ëîêàëüíûõ âîëí ãðàâèòàöèè â ôîòîñôåðíûõ ñëîÿõ Ñîëíöà.
ÌÅÒÎÄÈÊÀ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß
 äàííîì èññëåäîâàíèè èñïîëüçîâàíû ðåçóëüòàòû íàáëþäåíèé â ëè -
íèè l 639.360 íì Fe I öåíòðà äèñêà ñïîêîéíîãî Ñîëíöà íà òåëåñêîïå
VTT (Êàíàðñêèå îñòðîâà), âûïîëíåííûå Í. Ã. Ùóêèíîé ñ âûñîêèì
ïðî ñòðàíñòâåííûì è âðåìåííûì ðàçðåøåíèåì (Dt = 10 c, DX » 252 êì)
[16]. Ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå âàðèàöèè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ è êè -
íå ìàòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ (òåìïåðàòóðà, ïëîòíîñòü, äàâëåíèå, ïîëå
ñêî ðîñòåé) íåîäíîðîäíîé àòìîñôåðû Ñîëíöà âîñïðîèçâåäåíû ïî ïðî -
ôèëÿì ýòîé ëèíèè ïóòåì ðåøåíèÿ èíâåðñíîé çàäà÷è íåðàâíîâåñíîãî
ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ñòàáèëèçàòîðîâ Òèõîíîâà [3].
Ñàì âèä ñòàáèëèçàòîðîâ è êîýôôèöèåíòû ðåãóëÿðèçàöèè áûëè ïî -
äîáðàíû íà òåñòîâîé çàäà÷å âîñïðîèçâåäåíèÿ ìîäåëåé ïî ïðîôèëÿì
ýòîé ëèíèé, ïîëó÷åííûì â ðàìêàõ ÃÄ-ìîäåëåé Àñïëóíäà [5].  èí -
âåðc íîé çàäà÷å ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ðîëü ñòàáèëèçàòîðîâ Òèõîíîâà ñy -
ùåñò âåííà: à) ðåøåíèÿ ïîëó÷àþòñÿ ãëàäêèìè; á) ñóùåñòâåííî óìåíü -
øà þòñÿ ëîæíûå îñöèëëÿöèè ðåøåíèé; â) ðåøåíèÿ ñëàáî çàâèñÿò îò
ñòàðòîâûõ çíà÷åíèé âîñïðîèçâîäèìûõ ïàðàìåòðîâ; ã) â ñëó÷àå íåðàâ -
íî âåñíîé çàäà÷è îñóùåñòâëÿåòñÿ áûñòðàÿ ñõîäèìîñòü èòåðàöèîííîé
ïðî öåäóðû; ïðè îòñóòñòâèè ñòàáèëèçàòîðîâ ñõîäèìîñòü â ëó÷øåì ñëó -
÷àå î÷åíü ìåäëåííàÿ. Íàø èíâåðñíûé êîä îïèñàíî â ðàáîòàõ [2, 3]. Áî -
ëåå òîãî, â âûñîêèõ ñëîÿõ, ãäå ëèíèÿ íå ÷óâñòâèòåëüíà ê âàðèàöèÿì
ñðå äû, ñòàáèëèçàòîðû äîïîëíèòåëüíî ïðèáëèæàëè âîñïðîèçâåäåííûå
ñòðà òèôèêàöèè ñêîðîñòåé ê ñêîðîñòÿì, ïîëó÷åííûì ìåòîäîì L-ìåòðà
[16] ïî ñìåùåíèÿì öåíòðà ëèíèè, à ñòðàòèôèêàöèè òåìïåðàòóðû — ê
ñîîòâåòñòâóþùåé ñòðàòèôèêàöèè äëÿ ìîäåëè ñïîêîéíîãî Ñîëíöà (â
íàøåì ñëó÷àå VAL80-C [35]), ÷òî ñíèìàåò ïðîáëåìó íàëè÷èÿ ëîæíûõ
óçêèõ ïèêîâ â âîñïðîèçâåäåííûõ ñòðàòèôèêàöèÿõ ïàðàìåòðîâ ìîäåëè.
Ïîñëå îáðàáîòêè âñåõ ïðîôèëåé èíâåðñíîé ïðîöåäóðîé ìû ïîëó -
÷è ëè äàííûå î òåìïåðàòóðå, ïëîòíîñòè, äàâëåíèè è ïîëå ñêîðîñòåé,
÷òî ïîçâîëÿåò èçó÷àòü äèíàìèêó íåîäíîðîäíîé àòìîñôåðû Ñîëíöà. Â
íà øåì èññëåäîâàíèè âðåìÿ íàáëþäåíèÿ ñîñòàâëÿëî 2.6 ÷, äëèíà íàá -
ëþ äà åìîãî ó÷àñòêà 64.4 Ìì âäîëü ïîâåðõíîñòè Ñîëíöà, äèàïàçîí âîñ -
ïðî èçâîäèìûõ ïî ëèíèè l 639.360 íì Fe I âûñîò: -25 êì £ h £ 525 êì.
18
Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ
Ñòðóêòóðà ôîòîñôåðû Ñîëíöà îïðåäåëÿåòñÿ êàê âîëíîâûìè, òàê è
êîí âåêòèâíûìè äâèæåíèÿìè. Ñïåêòðàëüíûå îñîáåííîñòè âàðèàöèé
èç ëó ÷åíèÿ Ñîëíöà äàþò âîçìîæíîñòü ðàçäåëèòü èõ íà êîíâåêòèâíóþ è
âîë íîâóþ ñîñòàâëÿþùèå [14]. Ìíîãîìåðíîå ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå
ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûõ âàðèàöèé ïîçâîëÿåò ñ ïîìîùüþ ëèíèè
w = V s × k x èëè ãèïåðêîíóñà Ëåìáà w2 = V s
2(k x
2 + k y
2 + k z
2), ãäå V s— ñêî -
ðîñòü çâóêà, âûäåëèòü ñîîòâåòñòâóþùóþ ñîñòàâëÿþùóþ. Äåéñòâè -
òåëü íî, îáëàñòè ôóðüå-îáðàçà w ³ V s × k x îòâå÷àþò çâóêîâûå êîëåáàíèÿ,
à îáëàñòè w < V s × k x — âíóòðåííèå âîëíû ãðàâèòàöèè è êîíâåêòèâíûå
äâè æåíèÿ. Êîíâåêòèâíûå äâèæåíèÿ ìîæíî âûäåëèòü àíàëîãè÷íî: w <
< Vconv × k z èëè w2< Vconv
2 (k x
2 + k y
2 + k z
2), ãäå Vconv — ìàêñèìàëüíàÿ (íàáëþ -
äàåìàÿ èëè âîñïðîèçâåäåííàÿ) ñêîðîñòü êîíâåêòèâíûõ äâèæåíèé.
Ïðèìåíèâ ê ñîîòâåòñòâåííî âûäåëåííîé ÷àñòè ôóðüå-îáðàçà îá -
ðàò íîå ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå, ëåãêî ïîëó÷èòü ïðîñòðàíñò âåí íî-âðå -
ìåí íûå âàðèàöèè èññëåäóåìûõ âåëè÷èí, âûçâàííûå êîíâåêòèâ íû ìè
äâè æåíèÿìè èëè ÷èñòî âîëíàìè ãðàâèòàöèè.
Òàê êàê ôàçîâàÿ ñêîðîñòü âîëí ãðàâèòàöèè ìåíüøå çâóêîâîé, ìû
ðàñ ñìàòðèâàåì òîëüêî âîçìóùåíèÿ ñ ôàçîâîé ñêîðîñòüþ 0 < V ph< V s .
Àêóñòè÷åñêèå êîëåáàíèÿ (ñâåðõçâóêîâûå ñêîðîñòè) è ìåäëåííûå êîí -
âåê òèâíûå äâèæåíèÿ (V < 0.2 êì/ñ) óñòðàíåíû ïóòåì k - w-ôèëüò ðà -
öèè. Âíóòðåííèå âîëíû ãðàâèòàöèè ìû âûäåëÿëè â íåñêîëüêî ýòàïîâ:
— âûäåëåíèå äâèæåíèé, íàïðàâëåííûõ âíèç (ôà çî âàÿ ñêîðîñòü
íàïðàâëåíà âíèç): ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè âîëíîâûõ ïî âåðõ íîñòåé âíèç
ðàçíèöà ôàç âäîëü âîëíîâîãî ëó÷à ìåíüøå íóëÿ: DF i k( , )w = F i k( , )w –
– F i k-1 ( , )w < 0, ãäå F i k( , )w = arctg [ImF ki ( , )w / ReF ki ( , )w ], à F ki ( , )w —
ôóðüå-îáðàç ñîîòâåòñòâóþùèõ äàííûõ äëÿ i-é âûñîòû; ìû íå âûÿâèëè
âîëí ãðàâèòàöèè, ôàçîâàÿ ñêîðîñòü êîòîðûõ íà ïðàâëåíà ââåðõ;
— ôàçîâàÿ ôèëüòðàöèÿ; äëÿ âîëí ãðàâèòàöèè ôàçîâûå ñäâèãè ìåæ -
äó âåðòèêàëüíîé ñêîðîñòüþ äâèæåíèÿ âåùåñòâà, òåìïåðàòóðîé, ïëîò -
íîñòüþ è äàâëåíèåì óäîâëåòâîðÿþò ñîîòíîøåíèÿì [19, 20]; â ÷àñò íîñ -
òè, ôàçîâûé ñäâèã ìåæäó ïëîòíîñòüþ è äàâëåíèåì ïîëîæèòåëåí, ïðè -
÷åì â âåðõíèõ ñëîÿõ, ãäå îñóùåñòâëÿåòñÿ àäèàáàòè÷åñêèé ðåæèì êîëå -
áà íèé, Djr , p £ p/2, òîãäà êàê â íèæíèõ ñëîÿõ, ãäå ñóùåñòâåííû ýôôåê -
òû ðàäèàòèâíîãî çàòóõàíèÿ, ýòîò ôàçîâûé ñäâèã óìåíüøàåòñÿ. À íà
âû ñî òàõ, áëèçëåæàùèõ ê êîíâåêòèâíî íåóñòîé÷èâûì ñëîÿì, îí ðåçêî
óìåíüøàåòñÿ ê íóëþ. Ïîýòîìó ìû âûäåëÿëè òîëüêî òàêèå ó÷àñòêè
ôóðüå-îáðàçîâ ïëîòíîñòè è äàâëåíèÿ, äëÿ êîòîðûõ 0 £ Djr , p £ p/2, îñ -
òàëü íûå áûëè èñêëþ÷åíû. Íà ýòîò èíòåðâàë ôàçîâîãî ñäâèãà, êàê ïî -
êà çûâàþò íàøè ðàñ÷åòû, ïðèïàäàåò á\ëüøàÿ ÷àñòü ìîùíîñòè ïðîñò -
ðàíñò âåííî-âðåìåííûõ âàðèàöèé ïëîòíîñòè è äàâëåíèÿ;
— ÷òîáû èñêëþ÷èòü ýôôåêòû èíòåðôåðåíöèè âîëí, ðàñ ïðîñòðà íÿ -
þùèõñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ, ìû èç ðàññìàòðèâàåìûõ
ôóðüå-îáðàçîâ ïîëó÷åííûõ äàííûõ âûäåëÿëè âîë íû, ðàñïðîñòðà íÿ -
þùèåñÿ âäîëü îäíîãî íàïðàâëåíèÿ (íàïðèìåð k x > 0).
19
ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÅÍÍÀß ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÂÎËÍ ÃÐÀÂÈÒÀÖÈÈ Â ÔÎÒÎÑÔÅÐÅ ÑÎËÍÖÀ
ÏÎËÓ×ÅÍÍÛÅ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ
Èòàê, ïî ðåçóëüòàòàì àíàëèçà íàáëþäåíèé ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì ìû
ïî ëó÷èëè ìîäåëè ñîëíå÷íîé ãðàíóëÿöèè, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò ñî -
áîé ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå âàðèàöèè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ è êè -
íå ìà òè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ.  äàëüíåéøåì ìû áóäåì ïðèâëåêàòü äëÿ
àíà ëèçà ïðåèìóùåñòâåííî âîçìóùåíèÿ äàâëåíèÿ (ê òîìó æå ïîñëåä -
íèå îïðåäåëÿþò ïåðåíîñèìûé âîëíàìè ïîòîê ýíåðãèè).
Ïîñêîëüêó ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ âîëíû ïðîõîäÿò ïîä ðàçíûìè óã -
ëà ìè íàáëþäàåìóþ ÷åðåç ùåëü îáëàñòü ïîâåðõíîñòè Ñîëíöà, òî âîç -
íè êàåò áîëüøîé ðàçáðîñ ïðîåêöèé ôàçîâûõ ñêîðîñòåé íà íàïðàâëåíèå
âûáðàííîé ïðîñòðàíñòâåííîé X-êîîðäèíàòû. Ïîýòîìó âî èçáåæàíèå
íà ëî æåíèÿ âîëí ìû ïðè âûäåëåíèè îòäåëüíûõ âîëíîâûõ ïàêåòîâ äî -
ïîë íèòåëüíî ïóòåì k - w-ôèëüòðàöèè îãðàíè÷è âàëè îáëàñòü èçìå íå -
íèÿ ôàçîâûõ ñêîðîñòåé.
Äîñòàòî÷íî áîëüøîå âðåìÿ íàáëþäåíèé è âûñîêîå ïðîñò ðàíñò -
âåí íî-âðåìåííîå ðàçðåøåíèå èñïîëüçóåìûõ äàííûõ íàáëþäåíèé ïîç -
âî ëÿåò âûïîëíèòü ñîîòâåòñòâóþùåå èññëåäîâàíèå â îáëàñòè êàê íèç -
êèõ, òàê è ñðåäíèõ ÷àñòîò.  íàøåì èññëåäîâàíèè ìû ðàññìàò ðè âà åì
ðàçäåëüíî êîëåáàíèÿ ïåðèîäîâ 10—20 ìèí (0.8—1.7 ìÃö) è ïåðèî äîâ
30—40 ìèí (0.4—0.6 ìÃö). Èññëåäîâàíèå áîëåå âûñîêèõ è áîëåå íèç -
êèõ ÷àñòîò îãðàíè÷åíî ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì è âðåìåíåì
íàáëþ äåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî. Íèæå ìû ðàññìàòðèâàåì ãðóïïû âûäå -
ëåí íûõ âîëí ãðàâèòàöèè â ïðåäñòàâëåíèè âàðèàöèé äàâëåíèÿ äëÿ äâóõ
èí òåðâàëîâ ÷àñòîò â ôèêñèðîâàííûé ìîìåíò âðåìåíè, äèàïàçîí âûñîò
âîñïðîèçâåäåíèÿ: –25...525 êì, äëèíû ó÷àñòêîâ íà ðèñ. 1, à è á îäèíà -
êîâû — 27 Ìì. Âûäåëåííûå íàìè ñîîòâåòñòâóþùåé ôèëüò ðà öèåé
ñòðóê òóðû ïîêàçàíû íà ðèñ. 1, îíè êâàçèïåðèîäè÷åñêèå â ïðî ñòðàí -
ñòâå è âðåìåíè. Ñâåòëûì òîíàì ñîîòâåòñòâóþò ïîëîæèòåëüíûå âîç ìó -
ùåíèÿ äàâëåíèÿ, òåìíûì — îòðèöàòåëüíûå. Âàðèàöèè äàâëåíèÿ íîð -
ìèðîâàíû íà äàâëåíèå íà íèæíåé ãðàíèöå, àìïëèòóäà êîëåáàíèé ïðè -
ìåðíî 0.0025 pN äëÿ ïåðâîãî èíòåðâàëà ïåðèîäîâ è ïðèìåðíî 0.0005
pN äëÿ âòîðîãî èíòåðâàëà ïåðèîäîâ, çäåñü pN — äàâëåíèå íà íèæ íåé
ãðà íèöå àòìîñôåðû. Äëÿ çíà÷åíèé âàðèàöèé âíå ýòîãî èí òåð âàëà ïðî -
èñ õî äèò íàñûùåíèå êîíòðàñòà, ÷òî ëó÷øå âîñïðîèçâîäèò ñòðóê òóðó
âîë íîâûõ ïàêåòîâ. Ýòî êàñàåòñÿ âñåõ ïðåäñòàâëåííûõ íèæå ðèñóíêîâ.
Ïîêàçàííûå âîëíû ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ñïðàâà íàëåâî âäîëü îñè X
ñî ñêîðîñòÿìè 2—3.5 êì/ñ, ò. å. âîëíîâûå ïîâåðõíîñòè ïåðåìåùàþòñÿ
â íèæíèå ñëîè (V ph x, < 0), ïðè÷åì â ñëó÷àå ìåíüøåé ÷àñòîòû (ðèñ. 1, á)
âîë íîâûå ïîâåðõíîñòè áîëåå îòêëîíåíû îò âåðòèêàëè, ÷òî êà÷åñò âåí -
íî ñîãëàñóåòñÿ ñ òåîðåòè÷åñêîé çàâèñèìîñòüþ óãëà ìåæäó íàïðàâ ëå -
íè åì ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû è îñüþ z îò ÷àñòîòû.  îáîèõ ñëó÷àÿõ
âîë íîâîå âîçìóùåíèå ñðåäû, ñãåíåðèðîâàííîå ó íà÷àëà îáëàñòè ïðî -
íè êàþùåé êîíâåêöèè, äîõîäèò äî ñëîåâ òåìïåðàòóðíîãî ìèíèìóìà.
Ðàññìîòðèì ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå ðàçâåðòêè âàðèàöèé äàâ -
ëå íèÿ âîëí ãðàâèòàöèè íà ôèêñèðîâàííûõ âûñîòàõ. Òàêèå çàâèñè ìîñ -
20
Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ
òè ïîçâîëÿþò îöåíèòü âðåìÿ, äëèíó ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëí, èõ ôàçî -
âûå ñêîðîñòè.
Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû ðàçðåçû íà âûñîòå h = 200 êì ïðî ñòðàíñò -
âåí íî-âðåìåííûõ âàðèàöèé äàâëåíèÿ äëÿ äâóõ èíòåðâàëîâ ïåðèîäîâ;
âîë íû ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ â îäíîì íàïðàâëåíèè âäîëü ùåëè ñïåêò ðî -
ãðàôà, ñêîðîñòü V ph x, ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîçáóæäåíèé îãðàíè ÷å íà ñêî -
ðîñòüþ çâóêà (îò 0 äî V s). Çäåñü îò÷åòëèâî âûäåëÿþòñÿ ïåðåñå êà þ -
ùèåñÿ ôàçîâûå ïîâåðõíîñòè âîëí, ïðîõîäÿùèõ ïîä ðàçíûìè óãëàìè
ùåëü ñïåêòðîãðàôà, ò. å. ðàñïðîñòðàíÿþùèõñÿ ñ ðàçíûìè ñêîðîñòÿìè
âäîëü îñè X; íàïîìíèì, ÷òî V ph x, ³ V ph , è â íàøåì ñëó÷àå îãðàíè÷åíà
ñêî ðîñòüþ çâóêà. Êàê âèäíî èç ðèñ. 2, äëèíû âîëí ãðàâèòàöèè ïîðÿäêà
ãðà íóëÿöèîííûõ è ìåçîãðàíóëÿöèîííûõ ìàñøòàáîâ.
Âîçáóæäåíèå âîëí ãðàâèòàöèè íîñèò ñëó÷àéíûé õàðàêòåð. Ñîãëàñ -
íî ïîëó÷åííûì ðåçóëüòàòàì íà ôîíå íàëîæåíèÿ âîëí, ðàñïðîñòðà íÿ -
þùèõñÿ ñ ðàçíûìè ñêîðîñòÿìè, ÷àñòî íà ïðîòÿæåíèè íåáîëüøîãî âðå -
ìåí íîãî èíòåðâàëà íàáëþäàåòñÿ ëîêàëüíîå óâåëè÷åíèå êîíòðàñòà, âû -
21
ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÅÍÍÀß ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÂÎËÍ ÃÐÀÂÈÒÀÖÈÈ Â ÔÎÒÎÑÔÅÐÅ ÑÎËÍÖÀ
Ðèñ. 2. Ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå ñå÷åíèÿ âàðèàöèé äàâëåíèÿ âîëí ãðàâèòàöèè: à — äëÿ
T= 10...20 ìèí; á — äëÿ T = 30...40 ìèí
Ðèñ. 1. Ãðàâèòàöèîííûå âîëíû â ïðåäñòàâëåíèè âàðèàöèé äàâëåíèÿ: à — äëÿ T = 10...20 ìèí,
á — äëÿ T = 30...40 ìèí
çâàí íîå êàê ïðîõîæäåíèåì ìîùíîé âîëíû (ðèñ. 2, à: X = 20...22 Ìì, t =
= 115...157 ìèí), òàê è íàëîæåíèåì äâóõ áëèçêèõ ïî ñâîèì õàðàêòå ðèñ -
òèêàì âîëí (ðèñ. 2, à: X = 47...51 Ìì, t = 20...45 ìèí, íàïðèìåð). Ãîðè -
çîí òàëüíàÿ ïðîòÿæåííîñòü îáëàñòåé ñ óâåëè÷åííîé àìïëèòóäîé äî
7 Ìì, à âðåìåííàÿ — îêîëî 40 ìèí äëÿ ïåðâîãî è 70 ìèí äëÿ âòîðîãî
èí òåðâàëîâ ðàññìàòðèâàåìûõ ïåðèîäîâ.
 òî æå âðåìÿ íà ðèñ. 2 îò÷åòëèâî ïðîÿâëÿþòñÿ ñëàáîêîíòðàñòíûå
ôà çîâûå ïîâåðõíîñòè, êîòîðûå ê òîìó æå íåñêîëüêî ñëàáåå çàòóõàþò,
çà ñ÷åò ÷åãî âðåìÿ èõ æèçíè áîëüøå. Âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîçáóæ -
äå íèÿ — äî 80 ìèí (íà÷àëî íà X = 58 Ìì, íàïðèìåð äëÿ ïåðèîäîâ T =
= 10...20 ìèí) è ïîðÿäêà âðåìåíè íàáëþäåíèé (157 ìèí) (íà÷àëî íà X =
= 18 Ìì, íàïðèìåð äëÿ ïåðèîäîâ T = 30...40 ìèí); à ìàêñèìàëüíîå ïðî -
õîæ äåíèå âäîñü îñè X çà âðåìÿ ïðîõîæäåíèÿ âîçáóæäåíèÿ ïîðÿäêà
5 Ìì äëÿ îáåèõ èíòåðâàëîâ ïåðèîäîâ. Ýòè êîëåáàíèÿ ìàëîé àìïëè òó -
äû íå ìîãóò áûòü ðåçîíàíñíûìè âîëíàìè ãðàâèòàöèè. Òàê, â íàøåì
èñ ñëå äîâàíèè íå íàáëþäàþòñÿ âîëíû ãðàâèòàöèè, êîòîðûå ïîñëå îò -
ðà æåíèÿ îò âåðõíåé ñòåíêè ðåçîíàòîðà äîëæíû ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â
íèæ íèå ñëîè àòìîñôåðû. Ïîýòîìó ñòîÿ÷èå âîëíû ãðàâèòàöèè íå íà -
áëþ äàþòñÿ.
Ëèíèè ìèíèìàëüíîãî íàêëîíà ïîðîæäåíû ïðîõîæäåíèåì âîëí
ãðà âè òàöèè ïî÷òè âäîëü ùåëè ñïåêòðîãðàôà. Òàê êàê V ph x, îïðå äå ëÿ åò -
ñÿ íàêëîíîì ôàçîâîé ïîâåðõíîñòè ê âðåìåííîé îñè, òî èç ïðåäñòàâ -
ëåí íûõ ðèñóíêîâ ëåãêî ïîëó÷èòü îöåíêè ãîðèçîíòàëüíîé ñîñòàâëÿ -
þùåé ôàçîâîé ñêîðîñòè êàê ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ V ph x, . Ñîãëàñíî
ïî ëó÷åííûì ðåçóëüòàòàì ìèíèìàëüíûé íàêëîí ôàçîâûõ ïîâåðõ íîñ -
òåé óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ïåðèîäà êîëåáàíèé âîëí ãðà âèòàöèè,
è ýòî îò÷åòëèâî âèäíî íà ðèñ. 2; ñëåäîâàòåëüíî, ñ óìåíüøåíèåì ÷àñ òî -
òû ãîðèçîíòàëüíàÿ ïðîåêöèÿ ôàçîâîé ñêîðîñòè óìåíüøàåòñÿ.
Îäíèì èç íàèáîëåå ñèëüíûõ êðèòåðèåâ äåòåêòèðîâàíèÿ ÂÂÃ åñòü
îð òîãîíàëüíîñòü ôàçîâîé è ãðóïïîâîé ñêîðîñòåé è ïðîòèâî ïî ëîæ -
íîñòü çíàêîâ èõ z-ïðîåêöèé. Ãðóïïîâàÿ ñêîðîñòü õàðàêòåðèçóåò ñêî -
ðîñòü ïåðåìåùåíèÿ îáëàñòè ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû âîëíîâîãî ïà -
êå òà è îïðåäåëÿåò ïîòîê ïåðåíîñèìîé ýíåðãèè. Äëÿ âîëí ãðàâèòàöèè
îíà ïåðïåíäèêóëÿðíà ê ôàçîâîé ñêîðîñòè [19]. Óâèäåòü ïåðåìåùåíèå
ìàê ñèìóìà ñëîæíî ïî ñëåäóþùèì ïðè÷èíàì: à — â ôîòîñôåðíûõ ñëî -
ÿõ åñòü ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûå ñòîðîíû âîëíîâûå
ïðî öåññû, è ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ âîçíèêàåò èõ êîíñòðóêòèâíàÿ
èí òåðôåðåíöèÿ, êîòîðàÿ ïîðîæäàåò ëîêàëüíîå óâåëè÷åíèå àìïëèòóäû
êî ëåáàíèé; á — àìïëèòóäà îñöèëëÿöèé èç-çà çàòóõàíèÿ âîëíû èçìå íÿ -
åò ñÿ ñ âûñîòîé; â — òîëùèíà ðàññìàòðèâàåìîãî ñëîÿ âñåãî 550 êì. Ïî -
ýòî ìó ìû ðàññìîòðåëè âîëíû, ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ â îäíîì íàïðàâ -
ëå íèè (k x > 0, èëè k x < 0), à òàêæå âûïîëíèëè êîððåêöèþ íà ïîãëî ùå -
íèå (ïðè îòñóòñòâèè ïîãëîùåíèÿ ñðåäíåå çíà÷åíèå âàðèàöèé äàâëåíèÿ
äîëæ íî ñëàáî óìåíüøàòüñÿ ñ âûñîòîé, ïîýòîìó äëÿ âûñîò âûøå ñëîÿ,
ãäå ñîñðåäîòî÷åíû èñòî÷íèêè âîëí ãðàâèòàöèè: h > h0 , ìû îñó ùåñò âè -
ëè êîððåêöèþ íà ïîãëîùåíèå — âûðàâíèâàíèå âàðèàöèé äàâëåíèÿ óì -
íî æåíèåì íà Dp hrms ( )0 /Dp hrms ( )). Ðåçóëüòàò òàêîé äîïîëíèòåëüíîé îá -
22
Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ
ðà áîòêè ïðèâåäåí íà ðèñ. 3, ïðåäñòàâëÿþùåì âîçìóùåíèÿ äàâëåíèÿ â
÷å òûðå ïîñëåäîâàòåëüíûå ìîìåíòà âðåìåíè ñ èíòåðâàëîì 3.3 ìèí. Íà -
ñû ùåíèå öâåòà ïðîïîðöèîíàëüíî âîçìóùåíèþ äàâëåíèÿ. Âîëíîâîé
ïà êåò ïåðåìåùàåòñÿ ñïðàâà íàëåâî, ýòîò ïàêåò íàáëþäàåòñÿ íà ïðîòÿ -
æå íèè 40 ìèí, ïåðåìåùàÿñü ïðè ýòîì íà 5 Ìì (X = 30...35 Ìì, t =
= 10...50 ìèí, íà ðèñ. 2, à). Ñâåòëûå òîíà ñîîòâåòñòâóþò ïîëî æè òåëü -
íûì âîçìóùåíèÿì, òåìíûå — îòðèöàòåëüíûì. Ïðîâåäåííûå èçîëè -
íèè ïîçâîëÿþò ëîêàëèçîâàòü îáëàñòè âîëí ñ ìàêñèìàëüíîé àìïëè òó -
äîé. Êàê âèäíî èç ðèñ. 3, îáëàñòè ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû âîëíî âûõ
ïàêåòîâ (ïî ñìåùåíèþ ýòèõ îáëàñòåé îïåðåäåëÿþò ãðóïïîâóþ ñêî -
ðîñòü) ïåðåìåùàþòñÿ â âåðõíèå ñëîè ôîòîñôåðû âäîëü ôàçîâûõ ïî -
âåðõíîñòåé è âûõîäÿò çà ïðåäåëû âîñïðîèçâîäèìûõ âûñîò (h >
> 525 êì), òîãäà êàê ñàìè ôàçîâûå ïîâåðõíîñòè äâèãàþòñÿ â ñòîðîíó
íèæ íèõ ñëîåâ. Èíûìè ñëîâàìè, ôàçîâàÿ ñêîðîñòü ïåðïåíäèêóëÿðíà ê
ãðóïïîâîé ñêîðîñòè, è èõ ïðîåêöèè íà îñü Z èìåþò ïðîòèâîïîëîæíûå
çíàêè.
Òàêèì îáðàçîì, â êîíâåêòèâíî óñòîé÷èâûõ ôîòîñôåðíûõ ñëîÿõ
ïðî ÿâ ëÿþòñÿ ñòàáèëüíûå ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå êâàçèïåðèî äè -
÷åñêèå ñòðóêòóðû ñî ñëåäóþùèìè õàðàêòåðèñòèêàìè: äëèíà âîëíû ëå -
23
ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÅÍÍÀß ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÂÎËÍ ÃÐÀÂÈÒÀÖÈÈ Â ÔÎÒÎÑÔÅÐÅ ÑÎËÍÖÀ
Ðèñ. 3. Ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå âàðèàöèè äàâëåíèÿ âîëí ãðàâèòàöèè, T = 10...20 ìèí, Dt =
= 200 ñ
æèò â îáëàñòè ãðàíóëÿöèîííûõ è ìåçîãðàíóëÿöèîííûõ ìàñøòàáîâ,
ñêî ðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ìåíüøå çâóêîâîé, ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ îíè
ïî íàêëîííûì òðàåêòîðèÿì, ôàçîâàÿ ñêîðîñòü ïåðïåíäèêóëÿðíà ê
ãðóï ïîâîé ñêîðîñòè, z-ïðîåêöèè ôàçîâîé è ãðóïïîâîé ñêîðîñòåé èìå -
þò ïðîòèâîïîëîæíûå çíàêè. Òàêèå õàðàêòåðèñòèêè ñâîéñòâåííû âíóò -
ðåí íèì âîëíàì ãðàâèòàöèè.
Âûäåëåííûå íàìè ñîîòâåòñòâóþùåé ôèëüòðàöèåé äîëãîïåðèî äè -
÷åñêèå ñòðóêòóðû íàáëþäàþòñÿ â óñòîé÷èâûõ ôîòîñôåðíûõ ñëîÿõ,
ðàñ ïðîñòàíÿþòñÿ â âåðõíèå ñëîè àòìîñôåðû. Ìû íå îáíàðóæèëè âîëí
ãðà âèòàöèè, ðàñïðîñòðàíÿþùèõñÿ èç âåðõíèõ â íèæíèå ñëîè ñîë íå÷ -
íîé àòìîñôåðû.
ÂÛÂÎÄÛ
Ïî äàííûì íàáëþäåíèé ñîëíå÷íîé ãðàíóëÿöèè ñ âûñîêèì ïðîñò ðàí -
ñò âåííûì ðàçðåøåíèåì ìû âîñïðîèçâåëè ïðîñòðàíñò âåí íî-âðå ìåí -
íûå âàðèàöèè âîçìóùåíèé äàâëåíèÿ â ôîòîñôåðå Ñîëíöà. Âûäåëåí -
íûå íàìè ñîîòâåòñòâóþùåé ôèëüòðàöèåé ñòðóêòóðû ïðåäñòàâëÿþò
êâà çè ïåðèîäè÷åñêèå â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè âîëíîâûå ïàêåòû. Ïî
ñâîèì ñâîéñòâàì è ïîâåäåíèþ îíè ñîîòâåòñòâóþò âíóòðåííèì âîëíàì
ãðàâèòàöèè:
— ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ïî íàêëîííûì òðàåêòîðèÿì ñ äîçâóêîâûìè
ñêî ðîñòÿìè,
— ôàçîâàÿ ñêîðîñòü ïåðïåíäèêóëÿðíà ê ãðóïïîâîé ñêîðîñòè,
— z-ïðîåêöèè ôàçîâîé è ãðóïïîâîé ñêîðîñòåé èìåþò ïðîòèâî ïî -
ëîæ íûå çíàêè,
— äëèíà âîëíû ñîèçìåðèìà ñ ãðàíóëÿöèîííûìè è ìåçîãðàíó ëÿ öè -
îí íûìè ìàñøòàáàìè,
— ïåðèîä êîëåáàíèé T > 5 ìèí.
1. Äóáîâ Ý. Å. Êîëåáàíèÿ è âîëíû â àòìîñôåðå Ñîëíöà // Èòîãè íàóêè è òåõíèêè /
ÂÈÍÈÒÈ. Àñòðîíîìèÿ.—1978.—14.—Ñ. 148—266.
2. Ñòîä³ëêà Ì. ². ²íâåðñíà çàäà÷à äëÿ äîñë³äæåííÿ íåîäíîð³äíîñòåé àòìîñôåðè
Ñîíöÿ òà ç³ð // Æóðí. ô³ç. äîñë³äæåíü.—2002.—6, ¹ 4.—Ñ. 435—442.
3. Ñòîä³ëêà Ì. ². Òèõîí³âñüê³ ñòàá³ë³çàòîðè â ³íâåðñíèõ çàäà÷àõ ñïåêòðàëüíèõ
äîñë³äæåíü // Êèíåìàòèêà è ôèçèêà íåáåñ. òåë.—2003.—19, ¹ 4.—Ñ. 334—343.
4. Ñòîä³ëêà Ì. ². ijàãíîñòèêà âíóòð³øí³õ ãðàâ³òàö³éíèõ õâèëü ó ôîòîñôåð³ Ñîíöÿ //
Êèíåìàòèêà è ôèçèêà íåáåñ. òåë.—2005.—21, ¹ 3.—Ñ. 197—208.
5. Asplund M., Lud wig H.-G., Nordlund À., Stein R. F. The ef fects of nu mer i cal res o lu tion
on hydrodynamical sur face con vec tion sim u la tions and spec tral line for ma tion //
Astron. and Astrophys.—2000.—359, N 2.—P. 669—681.
6. Bello Gonzalez¢ N., Flores Soriano M., Kneer F., Okunev O. Acous tic waves in the so lar
at mo sphere at high spa tial res o lu tion // Astron. and Astrophys.—2009.—508,
N 2.— P. 941—950.
7. Bello Gonzalez¢ N., Flores Soriano M., Kneer F., et al. Acous tic waves in the so lar
at mo sphere at high spa tial res o lu tion. II. Mea sure ment in the Fe I 5434 C line //
Astron. and Astrophys.—2010.—522.— id.A31.
24
Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ
8. Bonet J. A., Marquez I., Vazquez M., Woehl H. Asym me tries and shifts of the so lar K I
7699 C line and pos si ble ev i dence for grav ity waves in the quiet photosphere //
Astron. and Astrophys.—1991.—244, N 2.—P. 492—500.
9. Deubner F.-L., Fleck B. Dy nam ics of the so lar at mo sphere. I—Spatio-tem po ral anal y sis
of waves in the quiet so lar at mo sphere // Astron. and Astrophys.—1989.—213,
N 1-2.—P. 423—428.
10. Dintrans B., Brandenburg À., Nordlund À., Stein R. F. Sto chas tic åõcitation of grav ity
waves by over shoot ing con vec tion in so lar-type stars // Astrophys. and Space
Sci.—2003.—284, N 1.—P. 237—240.
11. Dintrans B., Brandenburg À., Nordlund À., Stein R. F. Spec trum and am pli tudes of
in ter nal grav ity waves ex cited by pen e tra tive con vec tion in so lar-type stars // Astron.
and Astrophys.—2005.— 438, N 1.—P. 365—376.
12. Fleck B., Straus T., Jefferies S., Scherrer P. Es ti mat ing the en ergy flux of
acous tic-grav ity waves in the so lar at mo sphere from SDO/HMI Data // Amer i can
Geo phys i cal Un ion, Fall Meet ing 2010, ab stract #SH11A-1602.
13. Kalkofen W., Rossi P., Bodo G., Massaglia S. Acous tic waves in a strat i fied
at mo sphere. IV. Three-di men sional non lin ear hy dro dy nam ics // Astron. and
Astrophys.—2010.—520.—id.A100.
14. Khomenko E. V., Kostik R. I., Shchukina N. G. Five-min ute os cil la tions above gran ules
and integranular lanes // Astron. and Astrophys.—2001.—369, N 2.—P. 660—671.
15. Komm R., Mattig W., Nesis A. The de cay of gran u lar mo tions and the gen er a tion of
grav ity waves in the so lar photosphere // Astron. and Astrophys.—1991.—252,
N 2.—P. 827—834.
16. Kostyk R. I., Shchukina N. G., Khomenko E. V. Fine struc ture of wave mo tions in the
so lar photosphere: Ob ser va tions and the ory // AstrRep.—2006.—50, N 7.—
P. 588—600.
17. Leenaarts J., Wedemeyer-Bohm S. DOT to mog ra phy of the so lar at mo sphere. III.
Ob ser va tions and sim u la tions of re versed gran u la tion // Astron. and. Astro phys.—
2005.—431.—P. 687—692 .
18. Lou Yu-Qing. Gravito-acous tic wave trans for ma tion in stel lar at mo spheres // Mon.
Notic. Roy. Astron. Soc.—1995.—276, N 3.—P. 769—784.
19. Mihalas B. W., Toomre J. In ter nal grav ity waves in the so lar at mo sphere. I.—Adi a batic
waves in the chro mo sphere // Astrophys. J.—1981.—249, part 1.—P. 349—371.
20. Mihalas B. W., Toomre J. In ter nal grav ity waves in the so lar at mo sphere. II. Ef fects of
ra di a tive damp ing // Astrophys. J.—1982.—263, part 1.—P. 386—408.
21. Nesis A., Hanslmeier A., Ham mer R., et al. Dy nam ics of the so lar gran u la tion. 2. A
quantitave ap proach // Astron. and Astrophys.—1993.—279, N 2.—P. 599—609.
22. New ing ton M., Cally P. Re flec tion and con ver sion of magnetogravity waves in the
so lar chro mo sphere: win dows to the up per at mo sphere // Mon. Notic. Roy. Astron.
Soc.—2010.—402, N 1.—P. 386—394.
23. New ing ton M., Cally P. How to turn grav ity waves into AlfvJn waves and other such
tricks // J. Phys. Conf. Ser.—2011.—271, N 1.—P. 012037.
24. Pinter B. Mod el ling so lar at mo spheric grav ity os cil la tion modes // Astron.
Nachr.—2008.—329, N 5.—P. 503—507.
25. Rog ers T. M., Glatzmaier G. A. Grav ity waves in the Sun // Mon. Notic. Roy. Astron.
Soc.—2005.—364, N 4.—P. 1135—1146.
26. Rutten R. J., de Wijn A. G., Sutterlin P. DOT to mog ra phy of the so lar at mo sphere II.
Re versed gran u la tion in Ca II H // Astron. and Astrophys.—2004.—416, N 1.—
P. 333—340.
25
ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÅÍÍÀß ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÂÎËÍ ÃÐÀÂÈÒÀÖÈÈ Â ÔÎÒÎÑÔÅÐÅ ÑÎËÍÖÀ
27. Rutten R. J., Krijger J. M. Dy nam ics or the so lar chro mo sphere IV. Ev i dence for
at mo spheric grav ity waves from TRACE // Astron. and Astrophys. —2003.—407,
N 2.—P. 735—740.
28. Schmieder B. Lin ear hydrodynamical equa tions cou pled with ra di a tive trans fer in à
non-iso ther mal at mo sphere. I. Method // So lar Phys.—1977.—54.—P. 269—288.
29. Severino G., Oliviero M., Straus Th., Ulrich R. K. At mo spheric grav ity waves // Mem.
Soc. astron. ital.—2003.—74.—P. 595—598.
30. Stodilka M. On the de tec tion of in ter nal grav ity waves in the so lar photosphere // Mon.
Notic. Roy. Astron. Soc. Let ters.—2008.—390, N 1.—P. L83—L87.
31. Straus Th., Bonaccini D. Dy nam ics of the so lar photosphere. I. Two-di men sional
spec tros copy of mesoscale phe nom ena // Astron. and Astrophys.—1997.—324, N 2.
—P. 704—712.
32. Straus T., Fleck B., Jefferies S., et al. The en ergy flux of in ter nal grav ity waves in the
lower so lar at mo sphere // Astrophys. J.—2008.—681, N 2.—P. L125—L128.
33. Straus T., Fleck B., Jefferies S., et al. On the role of acous tic-grav ity waves in the
energetics of the so lar at mo sphere // ASP Conf. Ser.—2009.—145.— P. 95—98.—
(The Sec ond Hinode Sci ence Meet ing).
34. Ulrich R. K. Pro ceed ings of the GOLF/SOHO meet ing, Saclay, Nov. 15, 1999.
35. Vernazza J., Avrett E., Loezer R. Struc ture of the so lar chro mo sphere. III. Mod els of the
EUV bright ness com po nents of the quiet sun // Astrophys. J. Suppl. Ser.—1981.—
45, N 4.—P. 635—725.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 21.06.11
26
Ì. È. ÑÒÎÄÈËÊÀ
|