АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2008, том 42, № 4, с. 381-384
УДК 523.94+520.6
ВАРИАЦИИ ПОТОКА СОЛНЕЧНОГО КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЦИКЛЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ НА СПУТНИКАХ КОРОНАС
© 2008 г. Т. В. Казачевская*, Ä. Ä. Нусинов*, В. В. Катюшина, * Д. Ä. Гоншх **
* Институт прикладной геофизики Росгидромета ** Центральное конструкторское бюро ГМП Росгидромета Поступила в редакцию 10.02.2007 г.
Приводятся данные о вариациях ионизующего коротковолнового УФ-излучения Солнца (КУФ-излуче-ния) в области длин волн короче 130 нм и в линии водорода La по измерениям на ИСЗ КОРОНАС-И, КОРОНАС-Ф. Измерения на ИСЗ КОРОНАС-И проводились в период, близкий к минимуму солнечной активности (индекс F107 = 80-100), а на КОРОНАС-Ф - вблизи максимума активности (F10.7 = 140-280). Измерения в УФ-области сравниваются с данными, полученным на ИСЗ UARS и SOHO, а также с результатами, полученными, исходя из ионосферных измерений критических частот ионосферы.
PACS: 96.60.Ub
ВВЕДЕНИЕ
Потоки коротковолнового излучения являются одним из наиболее важных факторов солнечной активности, в значительной мере определяющим энергетику солнечно-земных связей. Измерения коротковолнового излучения (КУФ) в различных участках спектра становятся в настоящее время составной частью патруля солнечной активности, наряду с патрулем солнечного радиоизлучения или чисел Вольфа. Систематические длительные КУФ-наблюдения ведутся в течение почти трех десятилетий, начиная с эпохи ИСЗ AE-E (1976 г.), когда было положено начало многолетним орбитальным КУФ-наблюдениям. Систематические наблюдения всего КУФ-спектра затруднены тем, что требуют весьма сложной спектральной аппаратуры, длительно функционирующей на борту ИсЗ. В то же время, известно (см. например, наиболее свежий обзор Rawer, Tai, 2004), что потоки излучения в различных спектральных КУФ-интервалах тесно связаны между собой. Это позволяет использовать измерения в отдельных реперных спектральных линиях для получения достаточно точной информации обо всем спектре в КУФ-области (см., например, Бруевич, Нусинов, 1984). В качестве реперных линий обычно используются наиболее яркие хро-мосферные линии Не I 58.4 нм или He II 30.4 нм. Как было показано в работе (Nusinov, Katyushina, 1994), поток в линии La (к = 121.6 нм ) может быть использован в качестве индекса солнечной активности для определения потоков дальнего (к = 120-250 нм) УФ-излучения (ДУФ). В то же время исследование корреляции интенсивности линии La с потоками в отдельных линиях или спектральных интервалах крайнего УФ-излучения (к < 120 нм и короче,
КУФ-область спектра) позволило бы распространить этот вывод и на коротковолновую область спектра. При таком подходе открывается возможность использовать для патруля спектра в КУФ-области измерения с помощью относительно простых фотометров линии Ьа (типа ВУСС-Л на ИСЗ КОРОНАС-Ф) или полного потока короче 130 нм (типа СУФР). Абсолютная калибровка прибора СУФР, выполненная на электронном синхротроне (Апеу8ку и др., 1991), дает возможность использовать эти измерения для заполнения данными измерений на ИСЗ КОРОНАС-Ф пробела в наборе временных рядов измерений КУФ-излучения в период 1999-2003 гг. Цель данной работы - выявить на базе измерений на ИСЗ КОРОНАС-Ф потоков КУФ-излучения корреляционные связи потока в линии Ьа с потоками в КУФ-области для различных участков и определить основные характеристики вариаций потоков излучения в 23-м цикле солнечной активности.
ВАРИАЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ КУФ-ИЗЛУЧЕНИЯ С УРОВНЕМ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ НА ИСЗ КОРОНАС-Ф И 80И0
1. Период наблюдений на ИСЗ КОРОНАС-Ф характеризовался значительными вариациями излучения и большими солнечными вспышками. Измерения проводились в эпоху вблизи максимума активности (Р107 - поток радиоизлучения Солнца на длине волны X = 10.7 см - изменялся от ^107 = 140 до 280 единиц), наблюдались сильные вариации рентгеновского и КУФ-излучения. Были рассмотрены совместно вариации КУФ-излучения по данным аппаратуры СУФР-Сп-К на ИСЗ КОРОНАС-Ф
Нормированные потоки 2.0
SOHO SEM (0.1-50 нм), отн. ед 1.6
1.4
1.2
120.00 140.00 160.00 180.00 200.00
MJD-52000
Рис. 1. Вариации потока солнечного излучения по измерениям на ИСЗ: 1 - индекс радиоизлучения F107; 2 - КОРОНАС-Ф СУФР (0.1-130 нм) - кружки, пунктир; 3 - SOHO SEM (0.1-50 нм) - треугольники; данные нормированы к началу измерений на ИСЗ КО-РОНАС-Ф (15.08 2001).
(Казачевская и др., 1998 ) и интенсивность излучения в области X = 26-34 нм и X = 0.1-50 нм, измеренная аппаратурой SEM КУФ-мониторинга на ИСЗ SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Для сопоставления суточных вариаций потока солнечного излучения взяты среднесуточные данные измерений на ИСЗ КОРОНАС-Ф аппаратуры СУФР в диапазоне длин волн X < 130 нм и среднесуточные данные измерений на ИСЗ SOHO, приведенные к 1 а. е. На рис. 1 показаны вариации потока излучения для X < 130 нм (аппаратура СУФР) и данные для интервала X = 0.1-50 нм (ИСЗ SOHO). Для каждых суток (ось абсцисс - MJD - время в модифицированных юлианских днях) по оси ординат представлены данные измерений в КУФ-области (в относительных единицах, нормированные к началу измерений) на ИСЗ КОРОНАС-Ф (аппаратура СУФР), ИСЗ SOHO (аппаратура SEM) и индекс F107. Видно хорошее согласие в характере суточных вариаций указанных величин, однако амплитуды изменений - существенно разные: вариации радиоизлучения на длине волны X = 10.7 см составили до 90% измеряемой величины, в КУФ-области спектра X < 130 нм до 50% и ~55% для области X (аппаратура SEM) 0.1-50 нм (ИСЗ SOHO).
На рис. 2 сопоставлены данные измерений аппаратуры СУФР на ИСЗ КОРОНАС-Ф и на ИСЗ SOHO (0.1-50 нм). Прямыми линиями на рисунке показан диапазон изменений: ±1а измеряемых величин. За указанные пределы выходят точки 2527 сентября 2001 г., связанные со вспышками. Данные на рис. 2 нормированы к единице на момент начала измерений и, как ясно видно из рис. 1, соответствуют наименьшим значениям за представленный период измерений. Из рис. 2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.4 1.6
СУФР. отн. ед
Рис. 2. Взаимосвязь потоков излучения по измерениям СУФР на ИСЗ КОРОНАС-Ф (0.1-130 нм) и SEM на ИСЗ SOHO (0.1-50 нм).
видно, что данные измерений SEM на ИСЗ SOHO и СУФР на ИСЗ КОРОНАС-Ф хорошо коррелируют, и что поток излучения в одном из диапазонов (0.1-50 нм или 0.1-130 нм ) может быть определен с погрешностью не хуже 10% по данным измерений в другом диапазоне. Тем самым находит свое подтверждение концепция патруля потоков солнечного излучения на основе измерений аппаратурой СУФР потока в области 0.1-130 нм.
2. На основе калибровочных характеристик термолюминесцентного детектора (Казачевская и др., 1976), используемого в аппаратуре СУФР, оказалось возможным определить поток в линии La по данным измерений полного потока в области 0.1130 нм детектором без фильтра. Результат таких оценок представлен на рис. 3 сплошной линией. Для сравнения приведена (пунктирная линия) среднесуточная величина потока в линии La, рассчитанная, исходя из ионосферного индекса IL (Нусинов, 2004) для этого периода по данным о критических частотах E-слоя ионосферы и соответствующая калибровке прибора UARS на ИСЗ SOLSTICE (Solar and Stellar Irradiance Comparison Experiment) (Rottman и др., 1993; Woods и др., 1993; 2000).
Как видно на рис. 3, суточные вариации интенсивности излучения, полученные из данных измерений на ИСЗ КОРОНАС-Ф, и по расчетам, находятся в хорошем согласии как по характеру вариаций, так и по абсолютным величинам.
3. Измерения, представленные на рис. 1-3, охватывают относительно короткий период времени, сравнимый с так называемым "малым солнечным
ВАРИАЦИИ ПОТОКА СОЛНЕЧНОГО КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
383
циклом", в котором вариации активности обусловлены 27-суточным вращением Солнца и эволюцией отдельных активных областей. Проведенные измерения позволяют сравнить масштаб суточных вариаций и вариаций с солнечной активностью в малом цикле в ультрафиолетовом и в рентгеновском диапазонах длин волн, а также в радиодиапазоне.
Использовались средние за сутки измерения, нормированные к дате начала измерений на ИСЗ КОРОНАС-Ф - 15 августа 2001 г. (как это показано на рис. 1). Изменения солнечной активности, как обычно, характеризовались изменением индекса F107. В течение измерений он изменялся от F107 = 147 до 280 единиц, т.е. на 90%. Рассмотрим масштабы суточных вариаций и вариаций в "малом цикле" в течение первого периода измерений. Грубые оценки вариаций могут быть получены из рис. 1 и 3. Более точно их можно получить, исходя из рассмотрения среднесуточных данных о потоках КУФ-излучения в различных диапазонах.
На ИСЗ КОРОНАС-Ф по измерениям аппаратурой СУФР в области длин волн X < 130 нм суточные вариации (от дня ко дню) составляли ~5% измеренной величины, а c изменением солнечной активности в период измерений ~50%.
В этот же период на ИСЗ SOHO суточные вариации (от дня ко дню) по измерениям аппаратурой SME составили 1.8% и 1.5% в области X = 0.1-50 нм и X = 26-34 нм соответственно. Изменения с солнечной активностью в период измерений были более значительными: интенсивность увеличилась в ~2.9 раза в обоих диапазонах длин волн. (В этом сопоставлении излучение больших солнечных вспышек исключалось так же, как и при анализе данных аппаратуры СУФР.)
По данным ИСЗ GOES в диапазоне X = 0.1-0.8 нм, среднее изменение за сутки (от дня ко дню) по дням без вспышек составляет 53% измеряемой величины, т.е. весьма значительное. Вариации с солнечной активностью за период измерений еще большие - в 10-30 раз.
Из ионосферного индекса IL (Нусинов, 2004) можно оценить вариации в линии Н La X = 121.6 нм для этого периода. Средние значения суточных вариаций (от дня ко дню) составляли ~7% измеряемой величины (а по сглаженным данным ~1.8%), а изменения с солнечной активностью за период измерений ~30-40%.
Из приведенных величин видно, что с увеличением длины волны вариации излучения (как от дня ко дню, так и с изменением солнечной активности) уменьшаются. Наши измерения подтверждают этот ранее известный вывод и показывают хорошее согласие величин вариаций интенсивности
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.