Обзор некоторых вопросов физики солнца и гелиосферы с

УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
И.С. ВЕСЕЛОВСКИЙ
НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова
ОБЗОР НЕКОТОРЫХ ВОПРОСОВ ФИЗИКИ СОЛНЦА И ГЕЛИОСФЕРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАСШТАБНОГО АНАЛИЗА ОСНОВНЫХ БЕЗРАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Анализ хорошо известных и новых безразмерных физических параметров позволяет более глубоко взглянуть на задачи физики Солнца и гелиосферы.
Многопараметрический характер наблюдаемых плазменных и электродинамических процессов на Солнце и в гелиосфере невозможно достаточно глубоко понять и правильно описать без их количественного упорядочивания по степени важности и сложности. Удобным рабочим инструментом для этой цели служит анализ безразмерных масштабных соотношений. В докладе приводятся примеры их использования при рассмотрении некоторых современных проблем физики Солнца и гелиосферы:
1) До сих пор нерешенной
считается проблема происхождения горячей солнечной короны и перманентного солнечного ветра. Удивление исследователей, впервые обнаруживших эти неожиданные в свое время явления, сейчас можно легко
понять как следствие бытовавших тогда упрощенных представлений о Солнце как о раскаленном газовом
шаре, удерживаемом в равновесии силами тяжести. Эти представления широко распространены и по сей
день. Вопрос о степени их точности в целом открыт, однако ясно, что горячая корона и солнечный ветер
возникли на определенном этапе эволюции Солнца и полностью обусловлены неравновесными процесса-ми,
происходящими в его недрах. Отсутствие равновесия имеет свои ядерно-физические, механические, тепловые и электродинамические проявления, которые активно исследуются и могут быть количественно охарактеризованы безразмерными параметрами. 2) Нерешенный вопрос о том, какова природа солнечных циклов
также можно переформулировать как задачу установления существенных пространственно-временных масштабов внутри Солнца, связанных с этими явлениями. 3) Степень открытости рассматриваемых на Солнце и
в гелиосфере объектов и морфологических структур по отношению к переносу энергии, импульса и массы
может быть количественно выражена с использованием специальных безразмерных параметров - так называемых «триестских чисел» Т. Они представляют собой, например, отношение потоков энергии или мощности, циркулирующих внутри и вне объекта, пересекающих и не пересекающих его границы. Аналогичные
наборы следует рассматривать и для потоков массы. Последовательное применение этих оценок позволяет
легко обнаружить тот важный факт, что долгоживущие протуберанцы за время своей жизни многократно
обмениваются веществом с окружающим их пространством, то есть их правильнее рассматривать как физически открытые системы, а не изолированные магнитостатические образования. 4) Классификация корональных выбросов массы и вспышек с использованием триестских чисел также позволяет лучше понять их
огромное многообразие. Для построения объективной классификации этих эруптивных явлений на указанной основе необходимы более полные экспериментальные данные. 5) Вопрос о причинно-следственных связях между корональными выбросами массы и солнечными вспышками до сих пор иногда дискутируется в
литературе, хотя он и лишен глубокого физического содержания, т.к. речь идет лишь о двух различных проявлениях (плазменном и электромагнитном) единого диссипативного процесса в атмосфере Солнца, имеющего общий источник свободной энергии. В одних случаях при эруптивных вспышках может наблюдаться
преимущественный выброс вещества (СМЕ-подобные события), а в других - преимущественно излучение
(вспышечно-подобные явления). Количественное различие может быть охарактеризовано безразмерным
параметром Ve - отношением соответствующих мощностей или выделенной энергии в этих двух каналах.
Условия выброса облегчены для высоких петель, а при малых высотах преобладает излучение. Максимальное ускорение плазмы в выбросе может несколько опережать или запаздывать относительно момента максимальной яркости вспышки, но физическая суть процесса от этого нисколько не меняется - выброс вещества и вспышка электромагнитного излучения на Солнце не находятся в причинно-следственной связи. 6)
Принципиально важным и нерешенным экспериментальным вопросом остается количественная оценка полной мощности и энергии, выделяемой во время вспышек в белом свете. Трудность решения этой проблемы
состоит в необходимости абсолютных измерений относительно малых изменений с высокой точностью на
фоне очень большого светового потока. Вспышки и выбросы в интегральном балансе потерь энергии Солнца составляют ничтожную долю полной диссипируемой энергии, так что все они, даже самые мощные,
представляют собой слабые возмущения в глобальном отношении для Солнца как звезды. 7) Роль потенциальных и индукционных электрических полей оценивается безразмерным числом Фарадея F. 8) Исключительно важную роль в динамике солнечных явлений играют многочисленные кинетические процессы при
различных значениях чисел Кнудсена.
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 7 1