RAPORT ROCZNY CBK (2000)- FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
Page 1 of 3
PRACE INTERPRETACYJNO-TEORETYCZNE - 2000
FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
Słońce
Opracowano metodę dokładnego (części sekundy luku) nakładania
zdekonwoluowanych obrazów SXT uzyskanych za pomocą dwóch róŜnych
filtrów dla rozbłysków brzegowych, częściowo przesłanianych tarczą
słoneczną. W tej nowej metodzie wykorzystuje się fakt, Ŝe dla rozbłysków
mających miejsce poza brzegiem tarczy słonecznej, profile jasności danej
struktury rentgenowskiej powinny pokrywać się na obrazach uzyskanych z
uŜyciem filtru Al12 oraz Be119 (po stronie przesłanianej przez brzeg). Przy określaniu optymalnych
przesunięć obrazów korzystano równieŜ z wyników numerycznych testów procesu dekonwolucji
obrazów dla struktur ze stromymi gradientami jasności. Opracowaną metodę nazwano: limb position
adjustment (LPA). MoŜliwość dokładnego nakładania obrazów SXT z uŜyciem filtru Al12 i Be119 jest
bardzo waŜna przy wyznaczaniu rozkładów temperatury obserwowanych struktur rozbłyskowych, a tym
samym przy wyznaczaniu innych parametrów termodynamicznych tych struktur. Metodę LPA
wykorzystano do nakładania obrazów rozbłysku klasy M2, który miał miejsce 5 października 1992 roku
w obszarze aktywnym poza brzegiem tarczy słonecznej. UmoŜliwiło to uzyskanie map rozkładu
temperatury jąder rozbłyskowych, po raz pierwszy z rozdzielczością około 1 sekundy łuku oraz zmian
tych rozkładów z czasem w trakcie ewolucji rozbłysku. W szczególności pokazano, Ŝe struktura
termodynamiczna jąder rozbłyskowych zmienia się znacząco podczas ewolucji zjawiska. Obszary
najgorętsze zawierają jedynie niewielka ilość materii. Znaczne ilości materii skupione są w obszarach
chłodniejszych. Uzyskane wyniki potwierdzają równieŜ wcześniejsze wnioski dotyczące ewolucyjnych
zmian połoŜenia jąder rozbłyskowych oraz względnej lokalizacji źródeł obserwowanych w twardym i
miękkim zakresie promieniowania rentgenowskiego.
(B. Sylwester, J. Sylwester)
Kontynuowano prace nad metodą wyznaczania funkcji PSF bezpośrednio z obrazów satelitarnych
Słońca. Zakres zastosowań metody rozszerzono na dane złoŜone z obrazów o roŜnych czasach
ekspozycji. Rozpoczęto porównywanie uzyskiwanych wyników z danymi kalibracyjnymi dla teleskopu
SXT na satelicie Yohkoh. Opracowano odpowiednie oprogramowanie w języku IDL.
(S. Gburek, J. Sylwester)
Kontynuowano analizę moŜliwych przyczyn występowania róŜnic przy wyznaczaniu obfitości wapnia w
plazmie rozbłysków słonecznych. Wykorzystywano obserwacje uzyskane z pokładu satelitów Solar
Maximum Mission (SMM) i Yohkoh. Stwierdzono, Ŝe oprócz błędnego oszacowania szerokości
instrumentalnej w kanale 3 (wapnia) dla Bragg Crystall Spectrometer (BCS-Yohkoh) mogą one być
równieŜ związane z róŜnicami konstrukcyjnymi (BCS na SMM posiadał kolimator a na Yohkohnie). Na
podstawie przeprowadzonych numerycznych symulacji wpływu kolimatora na wielkości obfitości Ca XIX
wywnioskowano, Ŝe obecność kolimatora podwyŜsza wyznaczaną wartość obfitości w sytuacji, kiedy w
obszarze aktywnym istnieje gradient obfitości (duŜa obfitość w centralnej części obszaru).
Heliosfera
http://www.cbk.waw.pl/strony/ramy/iso/rok20/pit20/fpk20/fpk20a.html
2008-03-20
RAPORT ROCZNY CBK (2000)- FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
Page 2 of 3
Nowy, trójwymiarowy i zaleŜny od czasu, magnetohydrodynamiczny model
oddziaływania
wiatru
słonecznego
z
materią
międzygwiazdową,
uwzględniający wpływ galaktycznego pola magnetycznego i stałego
strumienia galaktycznego wodoru neutralnego, został wzbogacony o
oddziaływanie wiatru słonecznego ze składową neutralną materii
międzygwiazdowej. Stwierdzono, Ŝe pod wpływem oddziaływania z
wodorem neutralnym zmniejsza się rozmiar heliosfery i wszystkie powierzchnie nieciągłości wyraźnie
przybliŜają się do Słońca. Naddźwiękowy wiatr słoneczny jest podgrzewany i spowalniany, zaś
temperatura spręŜonego za falą uderzeniowa wiatru słonecznego maleje. Asymetrie powstające w
obrazie heliosfery i obszarów granicznych w oddziaływaniu czysto magnetohydrodynamicznym zostają
zachowane. Rezultaty pochodzące z modelu magnetohydrodynamicznego były inspiracja do podjęcia
analizy danych pomiarowych z teleskopu kosmicznego Hubble'a oraz sond kosmicznych Voyager.
Wydaje się, Ŝe pokazane w modelu asymetrie obszaru granicznego heliosfery dają szansę
wytłumaczenia pewnych asymetrii widocznych w danych pomiarowych. W szczególności mogą
potwierdzać istnienie skośnej fali uderzeniowej w materii międzygwiazdowej, co wskazywałoby
jednocześnie na odchylenie od osi symetrii bryły heliosfery.
(R. Ratkiewicz)
Kontynuowano prace nad modelowaniem gazu międzygwiazdowego w przestrzeni międzyplanetarnej
przy załoŜeniu zmiennego w czasie ciśnienia promieniowania w linii Lyman-alfa oraz zmiennego w
czasie i zaleŜnego od szerokości heliograficznej tempa jonizacji. Prace te prowadzone są we
współpracy z Fińskim Instytutem Meteorologicznym na potrzeby interpretacji danych z przyrządu SWAN
na sondzie kosmicznej SOHO. Na podstawie opracowanych wcześniej i wciąŜ ulepszanych modeli
wykonano obliczenia rozkładu gęstości i prędkości wodoru międzygwiazdowego w bliskiej heliosferze.
Ponadto modelowano strumień wodorowych jonów unoszonych (ang. hydrogen pick-up ions) w
kontekście obserwacji potencjalnie moŜliwych do przeprowadzenia za pomocą sondy Ulysses.
Stwierdzono, Ŝe zaleŜność strumieni tych jonów od szerokości heliograficznej obserwatora jest słabsza
niŜ zmienność czasowa wywołana efektami związanymi z cyklem słonecznym. Pomiar wodorowych
jonów unoszonych na Ulyssesie jest trudny i jego interpretacja wymaga starannego modelowania. Nie
mniej jednak przewiduje się, Ŝe choć powinno się dać zaobserwować zaleŜność strumienia jonów
unoszonych od szerokości, to znacznie silniejsze będą efekty zaleŜności tych strumieni od czasu oraz
od odległości sondy od Słońca.
(M. Bzowski)
Jonosfera i magnetodfera
Ślady dwoistości mechanizmu powstawania i strukturyzacji warstwy
plazmowej w magnetosferze Ziemi: Satelita Prognoz-8 dostarczył danych o
plazmie w interesujących, mało dotychczas zbadanych obszarach
magnetosfery Ziemi. Opracowano dane ze szwedzko-rosyjskiego przyrządu
plazmowego PROMICS-2 na tym satelicie, który zapewniał pomiary w
szerokim zakresie energii i kierunków napływu cząstek, oraz dostarczał
informacji o składzie jonowym plazmy, w szczególności 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 gorącej warstwy plazmowej ograniczonej do centralnych obszarów ogona. W ogólności
badania pokazały, Ŝe bezpośrednio napędzane przez wiatr słoneczny zmiany pól elektrycznych i
http://www.cbk.waw.pl/strony/ramy/iso/rok20/pit20/fpk20/fpk20a.html
2008-03-20
RAPORT ROCZNY CBK (2000)- FIZYKA PRZESTRZENI KOSMICZNEJ
Page 3 of 3
magnetycznych oraz wynikające z tego niezwłoczne zmiany konwekcji plazmy, dają w efekcie bogatszą
strukturę populacji plazmowych w ogonie niŜ opisana w klasycznych syntetycznych modelach
magnetosfery Ziemi.
(B. Popielawska)
Na podstawie danych z satelitów Interball-2 i Polar zbadano strukturę magnetopauzy i jej warstw
granicznych w pobliŜu sieci rekonekcyjnych na duŜych szerokościach magnetycznych. Pozwoliło to
zaproponować, jaki mechanizm fizyczny moŜe być odpowiedzialny za rozerwanie magnetopauzy.
Stwierdzono moŜliwość stabilnej rekonekcji powyŜej kaspu polarnego przy IMF BZ>0 dzięki
spowolnieniu przepływu wiatru słonecznego w pobliskim otoku magnetycznym (magnetosheath) do
prędkości sub-Alfvenowskich.
(B. Popielawska)
Analizowano związki między nieregularnościami 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, Ŝe faza fal alfvenowskich w
rezonatorze jonosferycznym odpowiada teoretycznym przewidywaniom. Jest to pierwsze potwierdzenie
istnienia rezonatora alfvenowskiego na wysokościach jonosferycznych oparte na analizie danych
satelitarnych. Pokazano, Ŝe filtracja wykorzystującą transformację falkową (wavelet transform) moŜe w
pewnych sytuacjach być bardziej uŜyteczna przy wyznaczaniu wymiarów atraktora niŜ filtracja oparta o
SVD, lub filtracje Fouriera. Badano kaskady energii w turbulencji w kaspie magnetosfery. Ze względu na
niejednorodność turbulencji przydatne okazuje się zastosowanie transformacji falkowej i koncepcji
podobieństwa skal. Niektóre z analizowanych segmentów danych wskazują na istnienie kaskad energii.
(M. Grzesiak)
25.02.2002
http://www.cbk.waw.pl/strony/ramy/iso/rok20/pit20/fpk20/fpk20a.html
2008-03-20