ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОВСПЛЕСКОВ СОЛНЕЧНЫХ ШУМОВЫХ БУРЬ

February 15, 2013 by admin Комментировать »

Юровский Ю. Ф., Юровский Ю. Ю. НИИ Крымская астрофизическая обсерватория п. Научный, Крым, 98409, Украина тел.: (380-0654) 237370, e-mail: yurovyf@yandex.ru

Аннотация – Анализ солнечных шумовых бурь (ШБ) с помощью вычислительной техники показал, что распределение длительности радиовсплесков обратно пропорционально квадрату их продолжительности. Суммарное время существования всех коротких всплесков ШБ меньше суммарного времени существования всплесков любой другой длительности. Энергия коротких всплесков длительностью

0.          2-0.4 с в 5 раз меньше энергии более длинных всплесков и составляет лишь около (2-5) % энергии всплескового компонента ШБ. Следовательно, вопреки распространенному мнению, ШБ не является наложением кратковременных всплесков I типа.

I.                                       Введение

Повышения плотности потока солнечного радиоизлучения продолжительностью от десятков минут до нескольких суток, подверженные флуктуациям и охватывающие широкий диапазон частот от дециметровых до декаметровых волн, называются шумовыми бурями (ШБ). Флуктуации ШБ считаются состоящими из многочисленных короткоживущих всплесков [1, 2]. Если бы это соответствовало действительности, то спектр ШБ был бы плоским подобно спектру «дробового» шума вакуумного диода [3]. Однако спектр ШБ не плоский, а гиперболический [4], т. е. наблюдаемые свойства ШБ не подтверждают гипотезу образования всплескового компонента из короткоживущих всплесков. Тем не менее, в литературе продолжает обсуждаться композиция ШБ из коротких всплесков I типа [5] и возможность их генерации нановспышками [6].

В связи с изложенным, в данной работе проведен детальный анализ статистического описания ШБ. Разработан алгоритм разложения ШБ на импульсы с помощью современной вычислительной техники и представлены результаты исследования с помощью этого алгоритма времени излучения и энергии этих импульсов.

II.                               Основная часть

Наблюдения ШБ проводились на патрульном радиотелескопе Службы Солнца НИИ КрАО на частотах 280 и 300 МГц. Вариации потока фактически представляли собой результат излучения мощного источника ШБ, а вкпад остальной части диска и шумов аппаратуры был пренебрежимо мал. Частота отсчетов уровня сигнала была 10 Гц, точность регистрации при постоянной времени

0.     1 с составляла около (2-3)%. Исследовались 20 ШБ, происходивших в 2001-2002 годах и разделенных промежутком времени более месяца, т. е. результаты анализа относятся к различным ШБ, а не к одной и той же длительно существовавшей ШБ.

В литературе (см. [2] и ссылки там) разложение ШБ на импульсы производится визуально, путем выбора «простых» и «не искаженных наложением» всплесков. Получаемые таким способом данные из- за исключения «сложных» импульсов не отражают свойства ШБ в целом [3]. Поэтому мы разработали

объективный способ разложения ШБ на импульсы с помощью вычислительной техники.

Рис. 1. Методика разложения ШБ на импульсы. Fig. 1. Decomposition of NS into pulses

Отдельным импульсом считался любой максимум, лежащий между двумя минимумами ([7]) (рис.1, панель б). Если запись является суммой отдельных компонент, то вычитание из начальной кривой импульсов какой-либо одной длительности никак не влияет на количество импульсов другой длительности. На этом основан алгоритм разложения ШБ, иллюстрация которого приведена на рис.1.

При первом проходе (скане) на записи отыскивался очередной импульс, определялась и запоминалась его длительность D, интенсивность / и энергия £, после чего он вычитался из исходной кривой. Затем отыскивался следующий импульс, измерялись его параметры и т. д. до конца реализации. После этого скан по реализации повторялся с ее начала. Повторение сканов производилось тех пор, пока не выявлялся последний импульс, почти равный длине реализации (см. рис.1, панель а). При таком способе разложения обеспечивается воспроизводимость результатов и включение в рассмотрение компонент любой длительности.

Рис. 2. Длительность, время излучения, энергия и мош,ность импульсов 20-ти ШБ.

Fig. 2. Duration, emission time, energy and power of 20 NS pulses

Результаты анализа 20 ШБ, выявившего более 200 ООО всплесков, показаны на рис.2 в виде наложения графиков. Заметная на графиках концентрация найденных значений около средней величины свидетельствует о том, что закономерности изменения изучаемых свойств характерны для всех рассмотренных ШБ.

Распределение длительности w (D) в диапазоне Dmax>10Dmin теряет наглядность из-за быстрого убывания ординат. Поэтому были вычислены три распределения в трех последовательных диапазонах длительности 0.3-3 с, 3-30 с и 30-300 с. Полученные графики объединены на одном рис.З. Можно отметить, что распределения длительности описываются одним и тем же законом f (D)~a/D^, а энергия всплесков в диапазоне от 0.3 до 300 с практически не зависит от их длительности.

Рис. 3. Длительность и энергия всплесков в диапазоне длительности 0.3-300 с.

Fig. 3. Duration and energy of NS bursts in the range of 03-300 s

III.                                   Заключение

1.     Гистограмма длительности не является достаточным основанием для определения компонентного состава ШБ так как не содержит информации об энергии этих компонент.

5       Суммарное время излучения коротких импульсов длительностью 0.2-1.0 с составляет около 2%, а 95 % времени источник ШБ генерирует более длинные всплески.

2.     В диапазоне длительности от 1 до 300 с энергия всплесков ШБ приблизительно одинакова, а доля энергии, закпюченной в коротких всплесках длительностью менее 1 с, составляет лишь около (2-5)%.

3.     Гипотезы происхождения ШБ, в которых предусматривается излучение только коротких импульсов радиоизлучения, нуждаются в уточнении, так как 95 % энергии излучается в виде длительных всплесков.

IV.                            Список литературы

[1]    Железняков В. В. И Радиоизлучение Солнца и планет.

М.: Наука. 1964. 560 с.

[2]    ElgaroyQ. И Solar Noise Storms. Pergamon Press. 1977. 363 p.

[3]    Тихонов В. И. и Статистическая радиотехника. Москва, «Радио и Связь». 1982. 624 с.

[4]    Юровский Ю. Ф. Определение длительности всплесков солнечных шумовых бурь по их спектру мощности // Изв. Крымск. астрофиз. обе. 2003. 99. С.92-100.

[5]    Shanmugha Sundaram G. А., Subramanian Κ. P. Quasiperiodicity in global solar radio flux at metric wavelengths during noise storm. // Solar Phys. 2004. 222. P. 311-322.

[6]    Mercier C., Trottet G. Coronal radio bursts: a signature of nanoflares?//Astrophys. J. 1997. 474. P. L65-L68.

[7]    Fokker A. D. //Studies of enhanced solar radio emission at frequencies near 200 MHz. Leiden, 1960. 249 P.

EMISSION TIME OF SOLAR NOISE STORM RADIO BURSTS

Yurovsky Y. F., Yurovsky Y. Y.

Crimean astrophysicai observatory Nauchny, Crimea, 98409, Ui<raine Ph.: (0654)237370, e-mail: yurovyf@yandex.ru

Abstract – Analysis of solar noise storms (NS) has shown that the total existence time and the energy of all short NS bursts with duration of 0.2-0.4 s are 5 times less than the total time and energy of longer bursts and contains only about 2-5 % of NS bursts energy. Thus, the measurement of emission time and burst energy do not confirm widespread opinion that NS consists of short-lived type I bursts.

I.                                        Introduction

Noise storm (NS) is an increased fluctuating radio emission of the Sun existing over hours and days. However the use of NS properties for diagnostics of solar processes geoefficiency has difficulties because the origin of NS is not clear.

It is supposed [1,2], that NS is superposition of short lived type I radio bursts. In the literature (see [2] and references therein) this conclusion is proved by properties of bursts duration histogram. But the histogram does not contain information about bursts energy and duration of their emission. Hence, it remains not clear how the energy of NS source is spent. Nevertheless, in the literature (for example, [5,6]) the hypothesis of NS formation from type I bursts is discussed. In order to clear up this question we have decided to decompose NS into pulses. With the aid of this algorithm emission duration and NS pulses energy were found.

II.                                         Main part

The observations of NS were carried out with a patrol radio- telescope of Solar Service of SRI CrAO at frequencies 280 and 300 MHz. Registration accuracy with constant time 0.1 s was about (2-3)%, the sampling frequency was 10 Hz. Visual decomposition of NS used by the predecessors (see [2] and references therein) does not reflect the NS properties because of «complex» pulses exception [3]. Therefore we have decomposed NS using PC. Any maximum lying between two minima ([7]) was considered as separate impulse (Fig.1, panel b). If the record is the sum of separate components then the subtraction of impulses of any duration from initial curve does not influence on quantity of pulses. When the first pulse was found, its duration D, intensity I and energy E were determined, and then pulse was subtracted from initial curve. The procedure was repeated for the following impulses (see Fig.1, panel a).

The analysis of 20 NS which have occurred during 2001- 2002 years and contained more than 200 ООО bursts is shown on Fig.2. Concentration of the values obtained near average values testifies that investigated properties are characteristics for all considered NS. Duration distribution in consequent ranges 0.3-3 s, 3-30 s and 30-300 s. (Fig.3) are described by the same law, and the burst energy does not depend practically on their duration within range 0.3 up to 300 s.

III.                                      Conclusion

1.      Since the histogram of duration does not contain information about energy of components hence it can not be a basis for definition of NS structure.

2.      Total radiation time and e pulse energy of ims with duration 0.2-1.0 s amount 2-5 % only. But 95 % of time and energy the NS source produce as longer bursts with duration up to 300 s.

3.      The hypotheses of NS origin must be specified, because 95 % of energy is emitted as long-lived bursts.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты