PRACE INTERPRETACYJNO-TEORETYCZNE - 2000
FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
Sło
ń
ce
Opracowano metod
ę
dokładnego (cz
ęś
ci sekundy luku) nakładania
zdekonwoluowanych obrazów SXT uzyskanych za pomoc
ą
dwóch ró
Ŝ
nych
filtrów dla rozbłysków brzegowych, cz
ęś
ciowo przesłanianych tarcz
ą
słoneczn
ą
. W tej nowej metodzie wykorzystuje si
ę
fakt,
Ŝ
e dla rozbłysków
maj
ą
cych miejsce poza brzegiem tarczy słonecznej, profile jasno
ś
ci danej
struktury rentgenowskiej powinny pokrywa
ć
si
ę
na obrazach uzyskanych z
u
Ŝ
yciem filtru Al12 oraz Be119 (po stronie przesłanianej przez brzeg). Przy okre
ś
laniu optymalnych
przesuni
ęć
obrazów korzystano równie
Ŝ
z wyników numerycznych testów procesu dekonwolucji
obrazów dla struktur ze stromymi gradientami jasno
ś
ci. Opracowan
ą
metod
ę
nazwano: limb position
adjustment (LPA). Mo
Ŝ
liwo
ść
dokładnego nakładania obrazów SXT z u
Ŝ
yciem filtru Al12 i Be119 jest
bardzo wa
Ŝ
na przy wyznaczaniu rozkładów temperatury obserwowanych struktur rozbłyskowych, a tym
samym przy wyznaczaniu innych parametrów termodynamicznych tych struktur. Metod
ę
LPA
wykorzystano do nakładania obrazów rozbłysku klasy M2, który miał miejsce 5 pa
ź
dziernika 1992 roku
w obszarze aktywnym poza brzegiem tarczy słonecznej. Umo
Ŝ
liwiło to uzyskanie map rozkładu
temperatury j
ą
der rozbłyskowych, po raz pierwszy z rozdzielczo
ś
ci
ą
około 1 sekundy łuku oraz zmian
tych rozkładów z czasem w trakcie ewolucji rozbłysku. W szczególno
ś
ci pokazano,
Ŝ
e struktura
termodynamiczna j
ą
der rozbłyskowych zmienia si
ę
znacz
ą
co podczas ewolucji zjawiska. Obszary
najgor
ę
tsze zawieraj
ą
jedynie niewielka ilo
ść
materii. Znaczne ilo
ś
ci materii skupione s
ą
w obszarach
chłodniejszych. Uzyskane wyniki potwierdzaj
ą
równie
Ŝ
wcze
ś
niejsze wnioski dotycz
ą
ce ewolucyjnych
zmian poło
Ŝ
enia j
ą
der rozbłyskowych oraz wzgl
ę
dnej lokalizacji
ź
ródeł obserwowanych w twardym i
mi
ę
kkim zakresie promieniowania rentgenowskiego.
(B. Sylwester, J. Sylwester)
Kontynuowano prace nad metod
ą
wyznaczania funkcji PSF bezpo
ś
rednio z obrazów satelitarnych
Sło
ń
ca. Zakres zastosowa
ń
metody rozszerzono na dane zło
Ŝ
one z obrazów o ro
Ŝ
nych czasach
ekspozycji. Rozpocz
ę
to porównywanie uzyskiwanych wyników z danymi kalibracyjnymi dla teleskopu
SXT na satelicie Yohkoh. Opracowano odpowiednie oprogramowanie w j
ę
zyku IDL.
(S. Gburek, J. Sylwester)
Kontynuowano analiz
ę
mo
Ŝ
liwych przyczyn wyst
ę
powania ró
Ŝ
nic przy wyznaczaniu obfito
ś
ci wapnia w
plazmie rozbłysków słonecznych. Wykorzystywano obserwacje uzyskane z pokładu satelitów Solar
Maximum Mission (SMM) i Yohkoh. Stwierdzono,
Ŝ
e oprócz bł
ę
dnego oszacowania szeroko
ś
ci
instrumentalnej w kanale 3 (wapnia) dla Bragg Crystall Spectrometer (BCS-Yohkoh) mog
ą
one by
ć
równie
Ŝ
zwi
ą
zane z ró
Ŝ
nicami konstrukcyjnymi (BCS na SMM posiadał kolimator a na Yohkohnie). Na
podstawie przeprowadzonych numerycznych symulacji wpływu kolimatora na wielko
ś
ci obfito
ś
ci Ca XIX
wywnioskowano,
Ŝ
e obecno
ść
kolimatora podwy
Ŝ
sza wyznaczan
ą
warto
ść
obfito
ś
ci w sytuacji, kiedy w
obszarze aktywnym istnieje gradient obfito
ś
ci (du
Ŝ
a obfito
ść
w centralnej cz
ęś
ci obszaru).
Heliosfera
Page 1 of 3
RAPORT ROCZNY CBK (2000)- FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
2008-03-20
http://www.cbk.waw.pl/strony/ramy/iso/rok20/pit20/fpk20/fpk20a.html
Nowy, trójwymiarowy i zale
Ŝ
ny od czasu, magnetohydrodynamiczny model
oddziaływania
wiatru
słonecznego
z
materi
ą
mi
ę
dzygwiazdow
ą
,
uwzgl
ę
dniaj
ą
cy wpływ galaktycznego pola magnetycznego i stałego
strumienia galaktycznego wodoru neutralnego, został wzbogacony o
oddziaływanie wiatru słonecznego ze składow
ą
neutraln
ą
materii
mi
ę
dzygwiazdowej. Stwierdzono,
Ŝ
e pod wpływem oddziaływania z
wodorem neutralnym zmniejsza si
ę
rozmiar heliosfery i wszystkie powierzchnie nieci
ą
gło
ś
ci wyra
ź
nie
przybli
Ŝ
aj
ą
si
ę
do Sło
ń
ca. Nadd
ź
wi
ę
kowy wiatr słoneczny jest podgrzewany i spowalniany, za
ś
temperatura spr
ęŜ
onego za fal
ą
uderzeniowa wiatru słonecznego maleje. Asymetrie powstaj
ą
ce w
obrazie heliosfery i obszarów granicznych w oddziaływaniu czysto magnetohydrodynamicznym zostaj
ą
zachowane. Rezultaty pochodz
ą
ce z modelu magnetohydrodynamicznego były inspiracja do podj
ę
cia
analizy danych pomiarowych z teleskopu kosmicznego Hubble'a oraz sond kosmicznych Voyager.
Wydaje si
ę
,
Ŝ
e pokazane w modelu asymetrie obszaru granicznego heliosfery daj
ą
szans
ę
wytłumaczenia pewnych asymetrii widocznych w danych pomiarowych. W szczególno
ś
ci mog
ą
potwierdza
ć
istnienie sko
ś
nej fali uderzeniowej w materii mi
ę
dzygwiazdowej, co wskazywałoby
jednocze
ś
nie na odchylenie od osi symetrii bryły heliosfery.
(R. Ratkiewicz)
Kontynuowano prace nad modelowaniem gazu mi
ę
dzygwiazdowego w przestrzeni mi
ę
dzyplanetarnej
przy zało
Ŝ
eniu zmiennego w czasie ci
ś
nienia promieniowania w linii Lyman-alfa oraz zmiennego w
czasie i zale
Ŝ
nego od szeroko
ś
ci heliograficznej tempa jonizacji. Prace te prowadzone s
ą
we
współpracy z Fi
ń
skim Instytutem Meteorologicznym na potrzeby interpretacji danych z przyrz
ą
du SWAN
na sondzie kosmicznej SOHO. Na podstawie opracowanych wcze
ś
niej i wci
ąŜ
ulepszanych modeli
wykonano obliczenia rozkładu g
ę
sto
ś
ci i pr
ę
dko
ś
ci wodoru mi
ę
dzygwiazdowego w bliskiej heliosferze.
Ponadto modelowano strumie
ń
wodorowych jonów unoszonych (ang. hydrogen pick-up ions) w
kontek
ś
cie obserwacji potencjalnie mo
Ŝ
liwych do przeprowadzenia za pomoc
ą
sondy Ulysses.
Stwierdzono,
Ŝ
e zale
Ŝ
no
ść
strumieni tych jonów od szeroko
ś
ci heliograficznej obserwatora jest słabsza
ni
Ŝ
zmienno
ść
czasowa wywołana efektami zwi
ą
zanymi z cyklem słonecznym. Pomiar wodorowych
jonów unoszonych na Ulyssesie jest trudny i jego interpretacja wymaga starannego modelowania. Nie
mniej jednak przewiduje si
ę
,
Ŝ
e cho
ć
powinno si
ę
da
ć
zaobserwowa
ć
zale
Ŝ
no
ść
strumienia jonów
unoszonych od szeroko
ś
ci, to znacznie silniejsze b
ę
d
ą
efekty zale
Ŝ
no
ś
ci tych strumieni od czasu oraz
od odległo
ś
ci sondy od Sło
ń
ca.
(M. Bzowski)
Jonosfera i magnetodfera
Ś
lady dwoisto
ś
ci mechanizmu powstawania i strukturyzacji warstwy
plazmowej w magnetosferze Ziemi: Satelita Prognoz-8 dostarczył danych o
plazmie w interesuj
ą
cych, mało dotychczas zbadanych obszarach
magnetosfery Ziemi. Opracowano dane ze szwedzko-rosyjskiego przyrz
ą
du
plazmowego PROMICS-2 na tym satelicie, który zapewniał pomiary w
szerokim zakresie energii i kierunków napływu cz
ą
stek, oraz dostarczał
informacji o składzie jonowym plazmy, w szczególno
ś
ci mierzył jony tlenu i
helu pochodzenia jonosferycznego. Obserwowana struktura warstwy plazmowej w bliskim ogonie
magnetosfery została zanalizowana przy wykorzystaniu aktualnie najlepszych modeli pola
magnetycznego i elektrycznego. Odkryto i podano mechanizm powstawania tzw. ciepłej otoczki
regularnej gor
ą
cej warstwy plazmowej ograniczonej do centralnych obszarów ogona. W ogólno
ś
ci
badania pokazały,
Ŝ
e bezpo
ś
rednio nap
ę
dzane przez wiatr słoneczny zmiany pól elektrycznych i
Page 2 of 3
RAPORT ROCZNY CBK (2000)- FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
2008-03-20
http://www.cbk.waw.pl/strony/ramy/iso/rok20/pit20/fpk20/fpk20a.html
magnetycznych oraz wynikaj
ą
ce z tego niezwłoczne zmiany konwekcji plazmy, daj
ą
w efekcie bogatsz
ą
struktur
ę
populacji plazmowych w ogonie ni
Ŝ
opisana w klasycznych syntetycznych modelach
magnetosfery Ziemi.
(B. Popielawska)
Na podstawie danych z satelitów Interball-2 i Polar zbadano struktur
ę
magnetopauzy i jej warstw
granicznych w pobli
Ŝ
u sieci rekonekcyjnych na du
Ŝ
ych szeroko
ś
ciach magnetycznych. Pozwoliło to
zaproponowa
ć
, jaki mechanizm fizyczny mo
Ŝ
e by
ć
odpowiedzialny za rozerwanie magnetopauzy.
Stwierdzono mo
Ŝ
liwo
ść
stabilnej rekonekcji powy
Ŝ
ej kaspu polarnego przy IMF BZ>0 dzi
ę
ki
spowolnieniu przepływu wiatru słonecznego w pobliskim otoku magnetycznym (magnetosheath) do
pr
ę
dko
ś
ci sub-Alfvenowskich.
(B. Popielawska)
Analizowano zwi
ą
zki mi
ę
dzy nieregularno
ś
ciami jonosferycznymi i scyntylacjami fal radiowych w
kontekscie ich wykorzystania w prognozowaniu pogody kosmicznej.
(A. Wernik)
W oparciu o analize pomiarów wykonanych na satelicie Freja pokazano,
Ŝ
e faza fal alfvenowskich w
rezonatorze jonosferycznym odpowiada teoretycznym przewidywaniom. Jest to pierwsze potwierdzenie
istnienia rezonatora alfvenowskiego na wysoko
ś
ciach jonosferycznych oparte na analizie danych
satelitarnych. Pokazano,
Ŝ
e filtracja wykorzystuj
ą
c
ą
transformacj
ę
falkow
ą
(wavelet transform) mo
Ŝ
e w
pewnych sytuacjach by
ć
bardziej u
Ŝ
yteczna przy wyznaczaniu wymiarów atraktora ni
Ŝ
filtracja oparta o
SVD, lub filtracje Fouriera. Badano kaskady energii w turbulencji w kaspie magnetosfery. Ze wzgl
ę
du na
niejednorodno
ść
turbulencji przydatne okazuje si
ę
zastosowanie transformacji falkowej i koncepcji
podobie
ń
stwa skal. Niektóre z analizowanych segmentów danych wskazuj
ą
na istnienie kaskad energii.
(M. Grzesiak)
25.02.2002
Page 3 of 3
RAPORT ROCZNY CBK (2000)- FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
2008-03-20
http://www.cbk.waw.pl/strony/ramy/iso/rok20/pit20/fpk20/fpk20a.html