Аннотация проекта:
Целью проекта является создание научных основ описания и прогнозирования солнечной активности. Результатом проекта является математическая модель солнечной активности, основанная на понимании физических процессов, протекающих на Солнце, и ее программная реализация, что обеспечивает прогнозирование солнечной активности в среднесрочной и долговременной перспективе. Эпоха последних десятилетий характеризуется заметным снижением магнитной активности Солнца. Данный факт, подкрепленный также оценками, полученными рядом ученых, может являться предвестником значительного снижения в ближайшем будущем солнечной активности, которое, в свою очередь, может привести к существенным изменениям земного климата, факторов, влияющих на формирование погоды на Земле, и, в целом, условий существования и жизнедеятельности человека. Состояние солнечной активности значительным образом влияет на космическую погоду, телекоммуникационную технику, условия распространения радиоволн и навигации, безопасность авиационных и космических полетов, особенно на высоких широтах. Климатические изменения, происходящие сегодня на планете представляют собой серьезный вызов всему человечеству. С одной стороны, в течении последних десятилетий наблюдалось глобальное потепление, с другой - межледниковый период, в котором мы живем, по мнению многих климатологов явно затянулся. Это означает, что на относительно короткой временной шкале (десятки и сотни лет) привычное потепление может смениться глобальным похолоданием. Свой вклад в этот, процесс может внести и солнечная активность. Вариации межпланетного магнитного поля Солнца, обусловленные солнечной активностью, могут оказывать известное влияние на земной климат, например, за счет возрастания оптического альбедо Земли из-за увеличения размера ледяных аэрозолей высотных ледяных облаков. На это указывает заметное похолодание, сопровождавшееся ослабление солнечной активности во время минимума активности 17-18 веков. В этой связи изучение солнечной активности представляет собой важную задачу, как с научной, так и с прикладной точек зрения. Разработанная в рамках проекта теория открывает широкие возможности для решения практических задач. Надежные знания о солнечной активности важны для прогноза космической погоды, в частности, прогноза гео-магнитных бурь, условий распространения радиоволн и их влияния на работу навигационных систем, обеспечения безопасности пилотируемых космических полетов, прогноза воздействия солнечной активности на распределенные системы, такие как электросети и трубопроводы, предупреждение возникновения аварийных ситуаций с космическими и воздушными летательными аппаратами (в том числе и военного назначения), влияния солнечной активности на биологические системы, прогноза радиационной и геомагнитной обстановки в приполярных областях, а также изучения и прогноза динамики солнечно-земных связей. Также важно знать и понимать временные рамки изменения и понижения магнитной активности Солнца, их глубину и потенциальную опасность для экосистемы Земли.
Руководитель проекта:
Кузанян Кирилл Михайлович, д.ф.-м.н., в.н.с. ИЗМИРАН (г. Москва)
Основные исполнители:
Степанов Родион Александрович, д.ф.-м.н., в.н.с. ИМСС УрО РАН (г. Пермь)
Клиорин Натан Иосифович, к.ф.-м.н. (PhD habil), профессор Университета Бен-Гурион (г.Беер-Шева, Израиль)
Обридко Владимир Нухимович, д.ф.-м.н.; г.н.с. ИЗМИРАН (г. Москва)
Задачи проекта:
В ходе выполнении проекта предполагается решить три конкретные теоретико-наблюдательные, теоретико-численные и теоретико-экспериментальные задачи: 1) Провести серию модельных гидродинамических лабораторных экспериментов с целью получения реальных физических данных о тепловой конвекции в развитых турбулентных режимах. Эти данные позволят осуществить обоснованный выбор значений тензорных коэффициентов турбулентной вязкости и альфа-эффекта, используемых в самосогласованных динамических моделях генерации солнечных и звездных магнитных полей. Решения полученных уточненных уравнений, как можно ожидать, будут описывать одновременно регулярную циклическую и флуктуирующую хаотическую составляющие солнечной активности. 2) Провести серию вычислительных экспериментов при умеренных числах Рейнольдса (до 10000), направленных на уточнение результатов лабораторных экспериментов, а также на моделирование конвективной турбулентности в контролируемых условиях воздействия глобального вращения и мелкомасштабного источника спиральности. В результате будут рассмотрены режимы турбулентности по постановке недоступные в лабораторном эксперименте. Будут определены границы и обоснованы предположения необходимые для расчета компонент тензора по двумерным лабораторным измерениям. 3) Будет предложен комплекс (каскад) одно-, двух-, и, возможно, трёх-мерных моделей динамо среднего магнитного поля с использованием значений всех компонент тензоров турбулентной вязкости и альфа-эффекта, построенных на основе результатов модельных экспериментов и соответствующих разным уровням наблюдательных возможностей в их историческом развитии, т.е. использующих ряда Вольфа (около 270 лет), данные солнечных наблюдений по расположению и площадям солнечных пятен (более 150 лет), картам солнечных волокон, отражающих топологию крупномасштабного магнитного поля (около 100 лет), данным о величине крупномасштабного поля (за более чем 40 лет) и данным о нарушении зеркальной симметрии (спиральности) мелкомасштабного по магнитного поля по картам векторных магнитных полей (за более чем 25-летний период). Это позволит в перспективе дать среднесрочное (2-3 десятилетия) практически ориентированное описание солнечной активности, приспособленное для самокорректировки с учетом вновь поступающих наблюдательных данных о развивающейся солнечной активности.
Материалы по теме:
Прогнозирование солнечной активности
База данных PIV-измерений полей скорости в турбулентных конвективных течениях