ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФРАКТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОТОННЫХ СОБЫТИЙ, ПРОИСХОДЯЩИХ НА СОЛНЦЕ В МИКРОВОЛНОВОЙ ОБЛАСТИ

          Основная цель данной работы – качественное и количественное исследование ряда вопросов их эволюции и диагностики на основе радио всплесков мощных вспышек и протонных событий, происходящих на Солнце. Несмотря на то, что решение отмеченный нами проблем специалисты интенсивно исследуют уже более 60 лет, эти вопросы остаются актуальными.

          За последние несколько десятилетий специалисты на основе данных космических лучей Солнца (СКЛ) подробно изучили тот факт, что динамика процессов вспышка состоит из импульсной и постепенной фаз. Благодаря решению экспериментальных задач, выполненных в этом направлении, были достигнуты важные научные результаты [1].

          В микроволновом диапазоне ценные исследования, посвященные диагностике радио всплесков солнечных протонных событий на основе их интенсивностей, базируются на методе ИЗМИРАН [2].

          Мы также творчески подошли к решению этих задач и впервые применили фрактальный метод и его версию “скользящего окна” к составленным нами временным рядам, полученным на основе радио всплесков солнечных протонных событий, наблюдавшихся одновременно в микроволновых диапазонах λ=10.7 и 27.8 см [3]. Наблюдения проводились в 2014÷15 гг. на РТ-12 радиотелескопе Института Ионосферы Республики Казахстан на частотах  f=1 и 3 ГГц.

          Кроме того, наблюдались трех протонные события в микроволновых областях λ=10.7 и 27.8 см от солнечных вспышек, удовлетворяющие критерию Танака-Эноме  F_3см/F_8см>1, аналогичному критерию        F_10.7см/F_27.8см>1. Исследования показали, что три события вспышки: B 6.2/~ Х 2.4, 01.09.2014 г.;  М 2.7,  21.06.2015 г. и  М 7.9,  25.06.2015 г.  для  которых  выполняются критерии протонности.  Это отражено в каталоге протонных событий, составленном под руководством Ю. И. Логачëвым. Применение метода фрактального исследования на сечениях показало, что найденные значения показателей H_t – Херста составляют H_1ГГц>H_3ГГц. Это показывают, что радиоизлучения в нижней короне (f=1 ГГц) более устойчивы чем во вспышечной области Солнца, генерируемые в переходном слое (f=3 ГГц). Профили интенсивности и времени радиоизлучений двухчастотных (1 и 3 ГГц) солнечных протонных событий и вычисленные нами оценки фрактальные параметры (H_t  и D_t) позволяют проследить динамику событий (импульсную и постепенную фазу). Найденные нами значения указывают на длительность импульсной и постепенной фаз изученных нами протонных событий, t_имп.≈ 4÷15 мин. и t_пост.≈ 15÷120 мин.

          Результаты исследования показали, что для солнечный протонных событий H_t-оценка показатель Херста в постепенной фазе больше чем импульсной фаз (H_пост.  > H_имп.). Другими словами, в постепенной фазе данные имеют долгосрочную зависимость и процесс более устойчивы. Оценка H_t – показателей Херста и D_t-фрактальных размерностей динамики протонного события по секциям позволяет определить границу его импульса и постепенных фаз.

          Изменение показателей Херста (0.5<H_t<1), рассчитанное на частотах 1 и 3 ГГц показывает, что тип временного ряда, отражающего динамику протонных событий является стационарным, а измерение значение фрактальный размерности (1<D_t<1.5) указывает на сложность события.

          Значения фрактальных размерностей  D_1ГГц= 1.165,  D_3ГГц= 1.187 и индексов Херста  H_1ГГц= 0.834,  H_3ГГц= 0.812  Солнечных протонных событий, исследованные нами с помощью фрактального метода и его правила динамики сечений на частотах f=1 и 3 ГГц, характеризуют инерционность процесса. На основании рассчитанных нами значений D_t  и H_t за период времени, в течение которого произошли события, можно определить его максимальные нестабильные периоды. Разделив рассматриваемый нами временной ряд на интервалы с возрастающим числом элементов, мы можем на основе рассчитанных значений  H_t  позволила определить при каких интервалах его  стремится к 1, а при каких к 0.

         Таким образом, наши исследования, позволяющие одновременно определять длительности импульсной и постепенных фаз протонных событий в нескольких микроволновых диапазонах, повышают эффективность радио диагностики. Это позволяет нам прогнозировать степень загрязнения космического погода за ~0.5÷1.5 дня.

                                                       Литература

[1] А. Б. Струминский, И. Ю. Григорьева, Ю. И. Логачëв  и А. М. Садовский, Ж. Физика Плазмы, том. 46 (2020) 139.

[2] В. В. Гречнев, В. И. Киселев, Н. С. Мешалкина и И. М. Черток, Ж. Солнечно-земная физика, том. 3 (2017) 3.

[3] Sh. Sh. Huseynov, S. Sh. Huseynov and Yu. N. Levin, J. Problems of evolution of open systems (PEOS), Res 26 (2024) 11.