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 różnych

filtrów dla rozbłysków brzegowych, częściowo przesłanianych tarczą

słoneczną. W tej nowej metodzie wykorzystuje się fakt, że dla rozbłysków

mających miejsce poza brzegiem tarczy słonecznej, profile jasności danej

struktury rentgenowskiej powinny pokrywać się na obrazach uzyskanych z

użyciem filtru Al12 oraz Be119 (po stronie przesłanianej przez brzeg). Przy określaniu optymalnych

przesunięć obrazów korzystano również z wyników numerycznych testów procesu dekonwolucji

obrazów dla struktur ze stromymi gradientami jasności. Opracowaną metodę nazwano: limb position

adjustment (LPA). Możliwość dokładnego nakładania obrazów SXT z użyciem filtru Al12 i Be119 jest

bardzo ważna 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. Umożliwiło 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, że 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 również wcześniejsze wnioski dotyczące ewolucyjnych

zmian położenia 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 złożone z obrazów o rożnych 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 możliwych przyczyn występowania różnic przy wyznaczaniu obfitości wapnia w

plazmie rozbłysków słonecznych. Wykorzystywano obserwacje uzyskane z pokładu satelitów Solar

Maximum Mission (SMM) i Yohkoh. Stwierdzono, że oprócz błędnego oszacowania szerokości

instrumentalnej w kanale 3 (wapnia) dla Bragg Crystall Spectrometer (BCS-Yohkoh) mogą one być

również związane z różnicami konstrukcyjnymi (BCS na SMM posiadał kolimator a na Yohkohnie). Na

podstawie przeprowadzonych numerycznych symulacji wpływu kolimatora na wielkości obfitości Ca XIX

wywnioskowano, że obecność kolimatora podwyższa wyznaczaną wartość obfitości w sytuacji, kiedy w

obszarze aktywnym istnieje gradient obfitości (duża 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 zależny 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, że pod wpływem oddziaływania z

wodorem neutralnym zmniejsza się rozmiar heliosfery i wszystkie powierzchnie nieciągłości wyraźnie

przybliżają się do Słońca. Naddźwiękowy wiatr słoneczny jest podgrzewany i spowalniany, zaś

temperatura sprężonego 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, że 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 założeniu zmiennego w czasie ciśnienia promieniowania w linii Lyman-alfa oraz zmiennego w

czasie i zależnego 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 wciąż 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 możliwych do przeprowadzenia za pomocą sondy Ulysses.

Stwierdzono, że zależność strumieni tych jonów od szerokości heliograficznej obserwatora jest słabsza

niż 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, że choć powinno się dać zaobserwować zależność strumienia jonów

unoszonych od szerokości, to znacznie silniejsze będą efekty zależności 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, że 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 niż 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 pobliżu sieci rekonekcyjnych na dużych szerokościach magnetycznych. Pozwoliło to

zaproponować, jaki mechanizm fizyczny może być odpowiedzialny za rozerwanie magnetopauzy.

Stwierdzono możliwość stabilnej rekonekcji powyżej 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, że 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, że filtracja wykorzystującą transformację falkową (wavelet transform) może w

pewnych sytuacjach być bardziej użyteczna przy wyznaczaniu wymiarów atraktora niż 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