ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Проект направлен на создание эффективной расчётной модели солнечной нановспышки. Под нановспышками подразумеваются события на Солнце, в ходе которых разово выделяется энергия от 10^24 до 10^27 эрг. Это колоссальные объёмы по земным меркам, которые, однако, составляют до одной миллиардной от энергии обычных солнечных вспышек, что объясняет такое название. Нановспышки, по современным представлениям, содержат значительную часть вспышечной энергии Солнца (по некоторым оценкам более 99 %), однако мало изучены, так как с трудом наблюдаются даже самыми современными космическими инструментами. Любое исследование, направленное на улучшение понимания, как формируется данная компонента активности, имеет высокую значимость для физики Солнца, а также для физики звёзд солнечного типа. Конкретной задачей проекта является создание математического аппарата (модели) для эффективного определения параметров нановспышек (их температур, плотностей плазмы, и, главное, их энергии) по наблюдаемым профилям излучения. Такие модели существуют для больших вспышек, однако предназначены для исследования отдельных событий, требуют значительных вычислительных ресурсов и времени. Для приложения к нановспышкам требуются эффективные модели, способные за короткие времена обработать сотни тысяч и миллионы событий. Такие модели в настоящее время отсутствуют. Мы полагаем, что создание и распространение таких моделей в среде специалистов по физике Солнца (в том числе в виде открытого кода), будет способствовать прогрессу в данной области, а также закреплению за нашей наукой статуса одного из лидеров в данной области знаний. Для создания математического аппарата мы планируем исходить из предположения, что физика нановспышек подобна физике обычных вспышек, но отличается масштабом и временами. Благодаря более компактным размерам и возникает возможность более простого описания данного явления. Мы рассчитываем и планируем получить в ходе проекта нетолько численные, но и аналитические модели события (последние типы моделей особенно ценны для солнечной физики). В рамках проекта мы также предполагаем самостоятельно собрать и проанализировать экспериментальную информацию о значительном числе нановспышек (до нескольких миллионов) с целью верифицировать математические модели и явно определить степень их достоверности. Результаты анализа такого большого числа событий представляют и самостоятельный научный интерес. Ранее максимальное проанализированное число нановспышек в рамках одного исследования составляло около 100 тысяч событий. Так как солнечные нановспышки составляют значительную (а, более вероятно, доминирующую) часть общей энергии солнечной активности, то мы полагаем, что результаты исследования будут иметь высокую значимость для всей проблематики активности Солнца и как следствие на связанные с ней прикладные вопросы. Данные вопросы, в частности, включают состояние околоземного космического пространства, вопросы физики верхней атмосферы Земли, вопросы физики ионосферы, вопросы коротковолновой радиосвязи и вопросы спутниковой навигации. Соответствующий круг вопросов и связанные с ними вопросы безопасности техники и здоровья человека, входят в число основных вызовов, стоящих перед современной цивилизацией. Также вопросы активности Солнца играют ключевую роль в вопросах освоения космического пространства и в вопросах обеспечения бесперебойной работы транспортных и космических систем. В состав коллектива входят 4 специалиста в области физики Солнца, трое из которых имеют учёную степень (два кандидата наук и 1 доктор наук). Коллектив имеет значительный опыт проведения экспериментальных и теоретических научных исследований, регулярно публикуется в журналах мирового уровня. Нет сомнений, что данный проект также будет успешно выполнен.
The project is aimed at the development of an effective computational model of a solar nanoflare. By nanoflares are meant events on the Sun, during which an energy of the order of 10 ^ 24 - 10 ^ 27 erg is released at a time. These are colossal volumes of energy by earthly standards, which, however, are up to one billionth of the energy of ordinary solar flares, which explains this name. According to modern concepts, nanoflares contain a significant part of the solar flare energy. Some estimations claims that it is more than 99%. But these events have been little studied, since they are hardly observed even with the most modern space instruments. Any research aimed at improving the understanding of how this component of activity is formed is of high importance for the physics of the Sun, as well as for the physics of solar-type stars. The specific task of the project is to develop a mathematical apparatus (model) for the effective determination of the parameters of nanoflares (their temperatures, plasma densities, and, most importantly, their energy) from the observed radiation profiles. Such models exist for large flares, but are designed to study individual events and require significant computational resources and time. Applications to nanoflares require efficient models capable of handling hundreds of thousands and millions of events in a short time. Such models are not currently available. We believe that the creation and distribution of such models among specialists in solar physics (including in the form of open source code) will contribute to progress in this area, as well as consolidate our science as one of the leaders in this field of knowledge. To develop a mathematical apparatus, we plan to proceed from the assumption that the physics of nanoblares is similar to the physics of ordinary flares, but differs in scale and time. Due to its more compact dimensions, it becomes possible to describe this phenomenon in a simpler manner. We expect and plan to receive in the course of the project not only numerical, but also analytical models of the event (the latter types of models are especially valuable for solar physics). Within the framework of the project, we also intend to independently collect and analyze experimental information on a significant number of nanoflares (up to several million) in order to verify mathematical models and explicitly determine the degree of their reliability. The analysis of such a large number of events is of independent scientific interest. Previously, the maximum number of nanoflares analyzed in one study was about 100 thousand events. Since solar nanoflares constitute a significant (and, more likely, dominant) part of the total energy of solar activity, we believe that the results of the study will be of great importance for the entire problem of solar activity and, as a consequence, for applied issues related to it. These issues, in particular, include the state of near-earth space, problems of the physics of the Earth's upper atmosphere, problems of the physics of the ionosphere, problems of short-wave radio communications and problems of satellite navigation. The relevant range of issues and related problems of safety of technology and human health are among the main challenges facing modern civilization. Also, solar activity issues play a key role in space exploration and in ensuring the smooth operation of transport and space systems. The team includes 4 specialists in the field of solar physics, three of whom have academic degrees (two candidates of sciences and 1 doctor of sciences). The team has significant experience in conducting experimental and theoretical scientific research, regularly publishes in world-class journals. There is no doubt that this project will also be successfully completed.
Планируемые результаты будут способствовать развитию новой междисциплинарной научной тематики, а именно физике нановспышек, Более подробно, в ходе реализации проекта будут получены следующие основные новые результаты: 1) Будет собрана рекордная по объёму база данных о характеристиках (профили излучения, температуры, размеры и т.п.) солнечных нановспышек. На текущий момент максимальные по объёму исследования проведены на наборах из 10-100 тысяч событий. Отсутствует информация о распределениях температур плазмы в нановспышках. Отсутствует информация о распределениях нановспышек по размерам. Мы исходим из того, что подобная, впервые предоставленная, информация будет иметь высокую значимость. 2) Будет разработана одномерная газодинамическая модель нагрева плазмы в наноспышках с учётом эффектов хромосферного испарения. Мы полагаем, что отсутствие верифицированной модели нагрева плазмы в нановспышках является одним из наиболее серьёзных препятствий для развития данной области знаний. Модель планируется применить для решения обратной задачи - разработки метода восстановления температуры и энергии нановспышки по наблюдаемому профилю её излучения. 3) Будет впервые получена информация о потоках и энергиях ускоренных электронов в нановспышках на Солнце. Ускорение электронов является важнейшей стадией солнечной вспышки. Для нановспышек в настоящее время отсутствует любая достоверная информация об ускорении электронов. Мы полагаем, что такая информация может быть получена нами в ходе решения обратной задачи нагрева плазмы электронами. Нет никаких сомнений, что такие результаты будут иметь чрезвычайно высокое значение для развития данной области знаний. 4) Будут разработаны аналитические приближения для описания механизма солнечной нановспышки. Аналитическое описание является наиболее достоверным способом моделирования. Для больших вспышек подобный способ почти невозможен (или ограничен) из-за их высокой сложности. Мы рассчитываем, что для нановспышек, как более простых объектов, нам удастся развить аналитическую модель. Появление такого инструмента описания данных явлений, мы уверены, существенно упростит их понимание и анализ для дальнейших исследований.
Научный коллектив обладает значительным заделом по проекту. Ниже представлена соответствующая информация без разделения по участникам коллектива. В ходе предыдущих работ получен существенный задел в области обработки данных космических экспериментов, полученных в вакуумной УФ области спектра, то есть в том диапазоне, где будут проводиться экспериментальные измерения по проекту. Среди соответствующих работ можно особенно выделить те, которые в качестве объекта рассматривали непосредственно вспышки малых энергий – микро и нано вспышки. В ходе этих исследований накоплен значительный опыт использования стандартных пакетов программного обеспечения, в частности пакета SolarSoftWare (SSW) и пакете Chianti atomic database. Также коллективом разработаны способы построения энергетических распределений нановспышек на основе больших (порядка 100 тысяч событий) наборов данных. Этот опыт и созданные методы являются существенным заделом для работ близкого назначения, запланированных в рамках текущего исследования. Также члены коллектива являются специалистами в области магнитной гидродинамики и физики солнечных вспышек. В частности, в области теоретического исследования ударных волн и других разрывных МГД течений в контексте солнечных вспышек, а также изучения механизмов разрушения предвспышечного токового слоя тепловой природы. Кроме того, члены коллектива обладают существенным опытом изучения волновых процессов в термодинамически активной плазме солнечной короны в рамках МГД приближения как с помощью аналитических, так и численных методов.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 13 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Численные и аналитические модели энерговыделения в солнечных нановспышках |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Численные и аналитические модели энерговыделения в солнечных нановспышках |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".