Кинетическое моделирование распределения межзвездных атомов водорода в гелиосфере и анализ экспериментальных данных SOHO/SWAN по рассеянному солнечному Лайман-альфа излучению тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.03, кандидат наук Катушкина, Ольга Александровна

• Катушкина, Ольга Александровна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Катушкина, Ольга Александровна

1.1 Введение к главе 1........................ 13

1.1.1 Первые идеи о проникновении межзвездных атомов водорода в окрестность Солнца............. 13

1.1.2 Аналитическое решение для функции распределения атомов по скоростям в случае классической горячей модели........................... 17

1.1.3 Современные представления о структуре гелиосфер-ного ударного слоя.................... 19

1.1.4 Современное развитие горячей модели......... 25

1.2 Распределение атомов водорода по пространству и скоростям

в гелиосфере в осесимметричном стационарном случае ... 28

1.2.1 Постановка задачи: уравнения............. 28

1.2.2 Упрощение правой части уравнения Больцмана ... 30

1.2.3 Общие выражения для частоты перезарядки и фотоионизации ......................... 31

1.2.4 Кинетические эффекты в распределении межзвездных атомов на расстоянии 90 а.е. от Солнца..... 32

1.2.5 Постановка задачи: граничные условия........ 37

1.2.6 Метод решения...................... 43

1.2.7 Результаты: влияние эффектов гелиосферного ударного слоя на распределение атомов водорода внутри гелиосферы........................ 44

1.3 Распределение атомов водорода по пространству и скоростям

в трехмерном нестационарном случае............. 48

1.3.1 Постановка задачи: уравнения и граничные условия . 48

1.3.2 Задание определяющих параметров Рех,Е^,Х), РрИ.Е^, и \ щ) в трехмерном нестационарном случае........................... 51

1.3.3 Результаты численного моделирования: параметры атомов водорода в гелиосфере ............. 54

1.4 Выводы к главе 1......................... 63

2 Теоретическое исследование спектров рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения в гелиосфере 65

2.1 Введение к главе 2........................ 65

2.2 Постановка задачи о нахождении спектра рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения............... 72

2.2.1 Получение формального аналитического решения

уравнения переноса излучения............. 80

2.3 Результаты............................ 82

2.3.1 Влияние эффектов гелиосферного ударного слоя на параметры рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения на орбите Земли................ 82

2.3.2 Исследование зависимости ширины линии рассеянного Лайман-альфа излучения от направления луча зрения наблюдателя..................... 92

2.3.3 Исследование зависимости моментов спектра рассеянного излучения от значений параметров ц, и Рм,е • • НО

2.4 Выводы к главе 2......................... 112

3 Рассеянное солнечное Лайман-альфа излучение как способ

диагностики гелиоширотных и временных вариаций потока

массы солнечного ветра 114

3.1 Введение.............................. 114

3.2 Два способа задания частоты перезарядки Рех^, А) .....116

3.3 Результаты: карты интенсивности рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения, сравнение с данными ЗОНО/8\¥А]М120

3.4 Заключение к главе 3 ...................... 130

Заключение 132

Литература

135

Введение: общая характеристика работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кинетическое моделирование распределения межзвездных атомов водорода в гелиосфере и анализ экспериментальных данных SOHO/SWAN по рассеянному солнечному Лайман-альфа излучению»

Актуальность работы

В диссертации проводится теоретический анализ эволюции функции распределения межзвездных атомов водорода по скоростям внутри гелио-сферы - области космического пространства, занятой солнечным ветром. Разработана трехмерная нестационарная кинетическая модель распределения атомов водорода, в которой учитываются эффекты, связанные 1) с 11-летним циклом солнечной активности; 2) с зависимостью параметров солнечного ветра от гелиошироты; 3) с изменением функции распределения межзвездных атомов при их прохождении через область взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой. Построенная численная модель применяется для анализа экспериментальных данных по рассеянному солнечному Лайман-альфа излучению, полученных на космическом аппарате (КА) SOHO (прибором SWAN). Актуальность данной работы обусловлена, во-первых, интересом к исследованию границы гелиосферы, возросшим в последнее время благодаря появлению новых уникальных данных с КА Вояджер-1 и 2, а также IBEX - Interstellar Boundary Explorer, и, во-вторых, большим количеством экспериментальной информации о рассеянном солнечном Лайман-альфа излучении, накопленной за последние 25 лет. Исторически, именно данные о рассеянном Лайман-альфа излучении привели к идее о существовании межзвездного ветра, а также к развитию теоретических моделей проникновения межзвездных нейтральных атомов внутрь гелиосферы. В самом начале космической эры (Shklovsky, 1959) при первых ракетных запусках было обнаружено излучение в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, которое невозможно было объяснить излучением от ближайших к Солнцу звезд или рассеянием солнечного излучения на нейтральных атомах в атмосфере Земли. В работах Курта & Гермогеновой (1967) и Курта & Сюняева (1967) была высказана гипотеза о галактическом происхождении измеряемого излучения. В дальнейшем более детальные измерения на аппарате OGO-5 на основании обнаруженного параллакс-эффекта показали, что единственным возможным источником рассеянного Лайман-альфа излучения могут быть межзвездные атомы водорода, которые проникли

внутрь Солнечной системы за счет относительного движения Солнца и окружающей его межзвездной среды. Такое явление получило название межзвездного ветра. Таким образом, межзвездные атомы водорода проникают из Локальной Межзвездной Среды (ЛМС) внутрь гелиосферы, где они могут быть измерены с помощью прямых или косвенных методов. Внутри гелиосферы распределение атомов водорода является источником информации как о параметрах ЛМС, так и о свойствах переходной области между солнечным и межзвездным ветрами (в литературе эту область называют гелиосферным ударным слоем). Кроме того, солнечное Лайман-альфа излучение рассеивается на межзвездных атомах водорода, и поэтому спектральные свойства рассеянного излучения определяются функцией распределения атомов водорода по скоростям. Следовательно, измерения рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения открывают возможности для удаленной диагностики распределения межзвездных атомов водорода в гелиосфере. Начиная с 1980-х годов прошлого века основной теоретической моделью распределения атомов водорода в гелиосфере являлась, так называемая, классическая горячая модель (Fahr, 1971), которая использовалась в течение многих лет для анализа и интерпретации данных по рассеянному солнечному Лайман-альфа излучению (Lallement et. al., 1984, 1985 и др.). Тем не менее, эта модель обладает рядом недостатков. А именно, в ней не учитываются нестационарные и трехмерные эффекты, связанные с 11-летнем циклом солнечной активности и с зависимостью параметров солнечного ветра от гелиошироты, а также не учитывается существование области гелиосферного ударного слоя. В диссертационной работе разработана (глава 1) новая кинетическая модель распределения атомов водорода в гелиосфере, которая, с одной стороны, позволяет избавиться от перечисленных недостатков классической горячей модели, а с другой стороны, является достаточно простой и эффективной с вычислительной точки зрения. Разработанная модель применяется для исследования спектральных характеристик рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения в гелиосфере (глава 2), а также для анализа и интерпретации экспериментальных данных, полученных на космическом аппарате SOHO (прибор SWAN) (глава 3).

Цели и задачи работы состоят в следующем: 1. Разработать трехмерную нестационарную кинетическую модель рас-

пределения межзвездных атомов водорода в гелиосфере, учитывающую эффекты, связанные с изменением функции распределения атомов водорода в районе границы гелиосферы.

2. Исследовать, как немаксвелловские свойства функции распределения атомов водорода во внешней гелиосфере (на 90 а.е. от Солнца) влияют на распределение (по пространству и скоростям) атомов водорода вблизи Солнца. Немаксвелловский характер функции распределения во внешней гелиосфере связан с процессом перезарядки в области гелиосферного ударного слоя.

3. Проанализировать спектральные характеристики рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения в гелиосфере. Определить, как немаксвелловские свойства в распределении атомов водорода во внешней гелиосфере влияют на спектральные характеристики рассеянного Лайман-альфа излучения.

4. Провести теоретическое моделирование интенсивности рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения и сравнить результаты теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными на КА SOHO (прибором SWAN).

5. Провести исследование зависимости потока массы солнечного ветра от гелиошироты на основании полных карт неба в интенсивности рассеянного излучения, полученных из данных SOHO/SWAN.

Научная новизна работы

Впервые была разработана детальная кинетическая модель распределения атомов водорода в гелиосфере, которая учитывает одновременно локальные трехмерные и нестационарные эффекты, а также кинетические эффекты, связанные с перезарядкой на границе гелиосферы. На основе этой модели были проанализированы данные SOHO/SWAN.

Автором впервые получены и выносятся на защиту следующие основные положения:

I. Впервые классифицированы кинетические, немаксвелловские свойства функции распределения атомов водорода на расстоянии 90 а.е. от Солнца, возникающие за счет процесса перезарядки межзвездных атомов на протонах ЛМС и солнечного ветра в области гелиосферного ударного слоя.

2. Разработана трехмерная нестационарная кинетическая модель распределения межзвездных атомов водорода внутри гелиосферы с учетом эффектов, связанных с изменением функции распределения атомов в области гелиосферного ударного слоя. Данная модель является эффективным инструментом для анализа многочисленных экспериментальных данных.

3. Исследовано влияние гелиосферного ударного слоя на моменты функции распределения атомов водорода вблизи Солнца, а также на характеристики рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения. Показано, что наиболее чувствительными к немаксвелловским свойствам функции распределения атомов во внешней гелиосфере являются кинетическая температура атомов и ширина линии рассеянного Лайман-альфа излучения.

4. Проведен детальный теоретический анализ зависимости ширины линии рассеянного Лайман-альфа излучения от направления луча зрения наблюдателя. Показано, что немонотонное поведение ширины линии, которое ранее было обнаружено в данных ЗОНО/ЗШАИ, может быть частично объяснено в рамках текущих моделей только с учетом многокомпонентного характера плазмы межзвездной среды.

5. На основании разработанной в настоящей диссертации трехмерной и нестационарной модели распределения атомов водорода в гелиосфере впервые был проведен анализ полных карт неба в интенсивности рассеянного Лайман-альфа излучения, полученных на КА SOHO/SWAN в 1996-2009 гг. При этом впервые в модели использовалась реальная зависимость параметров солнечного ветра от гелиошироты, основанная на различных экспериментальных данных.

6. Установлено, что для объяснения данных SOHO/SWAN по интенсивности рассеянного Лайман-альфа излучения в период максимума солнечной активности (с 2001 по 2005 гг.) необходимо предположить, что график зависимости потока массы солнечного ветра от гелиошироты имеет два максимума на средних широтах (±50 — 60°). Информация о гелиоширотных вариациях потока массы солнечного ветра имеет принципиальное значение для глобального моделирования гелиосферного ударного слоя и исследования процессов, происходящих

на границе гелиосферы. Достоверность результатов

Достоверность представленных в диссертации результатов, основана на следующем:

1. Для моделирования распределения атомов водорода использовался наиболее адекватный в данном случае кинетический подход. Необходимость использования кинетического подхода связана с большой длиной свободного пробега атомов водорода, сравнимой с характерным размером гелиосферы. Также для задания в модели граничного условия на расстоянии 90 а.е. от Солнца использовались результаты глобальных самосогласованных кинетико-газодинамических моделей взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой (Baranov & Malama, 1993; Izmodenov et al., 2009), которые отлично зарекомендовали себя ранее тем, что с их помощью удается объяснить множество экспериментальных фактов.

2. Разработанный численный алгоритм тестировался на классических аналитических решениях в стационарном осесимметричном случае. Также проводилось дополнительное тестирование программы в нестационарном трехмерном случае с целью выявления наиболее оптимальных параметров расчетных сеток.

3. Теоретические результаты, полученные на основании разработанной в диссертации модели, хорошо согласуются с экспериментальными данными SOHO/SWAN по рассеянному Лайман-альфа излучению.

Практическая ценность

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанную в диссертации модель можно эффективно применять для анализа экспериментальных данных по измерениям потоков межзвездных нейтральных атомов (водорода, гелия и др.), а также параметров рассеянного на атомах солнечного излучения с уже существующих и будущих космических аппаратов. В частности, эта модель представляет собой удобный инструмент для анализа данных по потокам межзвездных атомов водорода и гелия, измеряемых с 2009 г. на КА IBEX прибором IBEX-Lo. Кроме того, модель можно использовать для определения научных задач будущих российских и зарубежных космических миссий. В частности, в настоящее

время результаты, полученные в диссертации, используются для составления научной программы прибора "Лаймус", разрабатываемого в ИКИ РАН. Задачей прибора является измерение интенсивности и спектра рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения. В случае успешного запуска прибора, разработанная в диссертации модель будет также использоваться и для анализа полученных на "Лаймусе" данных.

Апробация работы

Работы, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научно-исследовательских семинарах по аэромеханике и газовой динамике механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (рук. -акад. Черный Г.Г.), семинарах Института космических исследований РАН (рук. - академик Зеленый Л.М.), семинарах лаборатории физической газовой динамики Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН (рук.- проф. Баранов В.В.). Основные положения и результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались на российских и международных конференциях, в том числе:

• на V-IX конференциях молодых ученых "Фундаментальные и прикладные космические исследования "(ИКИ РАН, Москва, 2009-2012 гг.);

• на Международном научном форуме студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов"(МГУ, Москва, 2009-2011 гг.);

• на конференции Ломоносовские чтения (МГУ, Москва, 2010 г.);

• на конференции "Физика плазмы в солнечной системе"(ИКИ РАН, Москва, 2009-2011 гг.);

• на Всероссийской школе-семинаре "Аэрофизика и физическая механика классических и квантовых систем"(ИПМех РАН, Москва, 20102011 гг.);

• на X Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Нижний Новгород, 2011 г.);

• на 18-й конференции молодых ученых по астрономии и космической физике (Национальный университет им. Тараса Шевченко, Киев, Украина, 2011 г.);

• на Всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца "Солнечная и солнечно-земная физика - 2008" (Главная астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, 2008 г.)

• на ежегодных конференциях Европейского геофизического общества (EGU) (г. Вена, Австрия, 2010, 2012 гг.);

• на 12-й международной конференции "Солнечный ветер"(г. Сан-Мало, Франция, 2009);

• на 11-й Научной Ассамблее Ассоциации Геомагнетизма и Аэрономии (IAGA) (г. Сопрон, Венгрия, 2009 г.);

• на 37-й, 38-й и 39-й научных ассамблеях COSPAR (г. Монреаль, Канада, 2008; г. Бремен, Германия, 2010; г. Майсор, Индия, 2012);

• на XXVIII Генеральной Ассамблее Международного астрономического общества (IAU) (г. Пекин, Китай, 2012 г.).

Публикации и личный вклад автора

Представленные в диссертации результаты опубликованы в четырех статьях в рецензируемых российских и международных журналах из перечня ВАК, в главе из коллективной монографии, напечатанной в издательстве Springer, а также в трех статьях из сборников трудов конференций. Вклад автора во все работы по теме диссертации является основным. Все результаты, выносимые на защиту, были получены лично автором диссертации. Автором осуществлялись: разработка и тестирование всех численных программ; проведение всех расчетов; анализ полученных результатов; сравнение результатов с экспериментальными данными; подготовка и написание текстов публикаций; а также переписка с редакциями журналов и рецензентами.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 147 страниц. В диссертации содержится 32 иллюстрация. Список используемой литературы состоит из 127 библиографических ссылок.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю Владиславу Валерьевичу Измоденову за помощь в выполнении работы.

Определения, сокращения и обозначения

а.е. - астрономическая единица;

Гелиопауза - тангенциальный разрыв, отделяющий заряженную компоненту плазмы межзвездной среды от плазмы солнечного ветра;

Гелиосфера - область космического пространства, занятая солнечным ветром и ограниченная гелиопаузой;

Гелиосферная ударная волна - ударная волна в солнечном ветре, на которой происходит торможение потока солнечного ветра до дозвуковой скорости

Гелиосферный ударный слой - области взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой, которая включает в себя области внутреннего и внешнего ударных слоев, а также области перед гелиосфер-ной и внешней ударными волнами, в которых возмущены, соответственно, параметры солнечного ветра и локальной межзвездной среды.

КА - космический аппарат;

ЛМС - локальная межзвездная среда;

ЛМО - локальное межзвездное облако. В диссертации употребляется как синоним ЛМС;

ЭНА - энергичный нейтральный атом;

Ось Z - ось, положительное направление которой направлено навстречу набегающему потоку межзвездной среды;

те - 1 а.е.;

М8 - масса Солнца;

тн - масса атома водорода;

кь - постоянная Больцмана;

С - универсальная гравитационная постоянная; - сила гравитационного притяжения к Солнцу;

ГГасг - сила радиационного отталкивания;

/1 - балансовый параметр, равный отношению силы Т7^ к силе Рд\

Ре - суммарная частота ионизации атомов водорода на расстоянии 1 а.е. то Солнца

Азх,е - частота перезарядки на орбите Земли;

0ph,E ~ частота фотоионизации на орбите Земли;

Ptot,e ~ суммарная частота ионизации атомов на 1 а.е. в трехмерном нестационарном случае;

9 - угол между направлением луча зрения и луча, направленного навстречу набегающему потоку межзвездной среды;

Л - гелиоширота (в первой и третьей главе) и длина волны во второй главе;

wr - радиальная компонента скорости атома; wя - индивидуальная скорость атома водорода; wр - индивидуальная скорость протона; <jex - сечение перезарядки атомов на протонах; <jph - сечение фотоионизации атомов; <7\ - сечение рассеяния Лайман-альфа фотонов; ср(и) - индикатриса рассеяния Лайман-альфа фотонов; ^lisм - вектор скорости локальной межзвездной среды относительно Солнца;

Tlism ~ температура локальной межзвездной среды; np,lism ~ концентрация протонов в межзвездной среде; пн,ыэм - концентрация атомов водорода в межзвездной среде; np,sw,E - концентрация протонов солнечного ветра на 1 а.е.; Vsw,e ~ средняя массовая скорость солнечного ветра на 1 а.е.; Tz, Тр, Тг - кинетические температуры атомов водорода в направлении оси Z, перпендикулярной ей оси р и радиального направления ег; Í7 - направление луча зрения наблюдателя; с - скорость света;

Ао - длина волны в центре линии Лайман-альфа;

та - оптическая глубина среды для фотонов с длиной волны А;

е - заряд электрона;

тпе - масса электрона;

Iios - интенсивность рассеянного излучения;

Vios - величина доплеровского сдвига относительно центра линии; Tíos - ширина линии рассеянного излучения;

1. Кинетическая модель распределения межзвездных атомов водорода в гелиосфере

1.1. Введение к главе 1

1.1.1. Первые идеи о проникновении межзвездных атомов водорода в окрестность Солнца

Солнце и Солнечная система находятся внутри так называемого Локального Межзвездного Облака (ЛМО), заполненного частично-ионизованной водородной плазмой. В самом начале космической эры (см. Shklovsky, 1959; Kupperian et al., 1959) при первых ракетных запусках было обнаружено избыточное излучение в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне (а именно, в линии водорода Лайман-альфа с длиной волны ~ 121.5 нм), которое невозможно было объяснить излучением от ближайших к Солнцу звезд, или рассеянием солнечного излучения в атмосфере Земли и других планет. В работе Shklovsky (1959) была высказана гипотеза о том, что избыточное излучение может образовываться за счет рассеяния солнечных фотонов на межзвездных атомах водорода, которые каким-то образом проникают в окрестность Солнца из окружающей Локальной Межзвездной Среды (ЛМС). В работе Morton & Purcel (1959) было показано, что 15 % наблюдаемого УФ излучения имеет доплеровский сдвиг относительно центра линии ^^ 0.04 ангстрем. Чтобы обеспечить такой сдвиг частоты рассеянного фотона, нужно предположить, что либо рассеивающий газ имеет большую температуру (и это обеспечивает широкую линию рассеянного излучения), либо рассеивающий газ имеет скорость относительно Солнца. Подробный обзор работ, касающихся измерений рассеянного Лайман-альфа излучения, приведен во введении к главе 2 настоящей диссертации. Измерения УФ излучения привели к интенсивному развитию теоретических моделей проникновения нейтральных атомов водорода из межзвездной среды внутрь Солнечной системы.

В работах Patterson, Johnson & Hanson (1963) и Hundhausen (1968) рассматривались механизмы проникновения атомов водорода, основанные

на сценарии взаимодействия солнечного ветра (т.е. постоянного сверхзвукового потока протонов и электронов, испускаемых из солнечной короны) с галактическим магнитным полем. Данный сценарий был ранее предложен в работе Axford et al. (1963). Axford и др. считали, что поток солнечного ветра тормозится галактическим магнитным полем, за счет чего в солнечном ветре образуется ударная волна. За ударной волной хаотическая скорость протонов солнечного ветра в несколько раз больше средней массовой скорости, т.е. направление скорости протона за ударной волной становится практически случайным. Такие энергичные протоны перезаряжаются на межзвездных атомах водорода, в результате чего часть новых атомов водорода возвращается обратно к Солнцу. Таким образом, в этой модели ударная волна в солнечном ветре представляет собой изотропный источник нейтральных атомов. В работе Hundhausen (1968) было показано, что ударная волна должна располагаться на расстоянии 5 а.е. от Солнца, для того чтобы концентрация атомов водорода на орбите Земли получалась примерно такой, как следует из измерений рассеянного Лайман-альфа излучения. В дальнейшем стало понятно, что сценарий, предложенный Аксфордом, не соответствует действительности, поскольку Солнце движется относительно окружающей межзвездной среды с достаточно большой скоростью 20 — 25 км/с), и ударная волна в солнечном ветре располагается на расстоянии порядка 90 а.е. от Солнца. Однако, стоит отметить, что некоторые идеи, предложенные в работах Patterson et al. (1963) и Hundhausen (1968), оказались справедливыми, и в дальнейшем получили развитие в рамках современных моделей взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой. В частности, перезарядка высокоэнергичных протонов на межзвездных атомах (т.е. реакция Н + Н+ Н+ + Н) за гелиосферной ударной волной в солнечном ветре действительно приводит к образованию энергичных нейтральных атомов (ЭНА) водорода, которые в настоящее время измеряются на орбите Земли.

Холодная модель

Еще один подход к описанию распределения межзвездных атомов получил название "холодной модели" и был впервые предложен в работе Fahr (1968). В этой модели предполагается, что Солнце движется сквозь окружающее его Локальное Межзвездное Облако, и именно за счет относи-

тельного движения межзвездные атомы водорода проникают в окрестность Солнца. В работе Fahr (1968) считалось, что межзвездный газ является холодным, т.е. на бесконечности все атомы водорода имеют одинаковую скорость относительно Солнца, равную 20 км/с. Такое значение скорости было выбрано исходя из оценок скорости движения Солнца относительно ближайших звезд. Модель называется холодной, поскольку в ней не учитывается тепловая скорость атомов, в отличие от горячей модели, в которой температура межзвездной среды предполагается равной 6000-8000 К. Fahr (1968) рассматривал движение межзвездных атомов водорода в поле гравитационного притяжения к Солнцу, и нашел аналитическое выражение для распределения концентрации атомов в гелиосфере (т.е. области космического пространства, занятой солнечным ветром).

В работе Blum & Fahr (1970) в рамках холодной модели были учтены также потери атомов за счет перезарядки на протонах солнечного ветра и фотоионизации. Перезарядка первичных межзвездных атомов на солнечных протонах приводит к образованию новых атомов. Однако, в основном такие вновь рожденные атомы имеют большие скорости, направленные от Солнца, и следовательно быстро уносятся из гелиосферы. В работе Bertaux et al. (1972) впервые была учтена сила радиационного отталкивания (Fra^), действующая на атомы вблизи Солнца. Эта сила вызвана изменением импульса атома водорода в процессе рассеяния или поглощения на нем солнечного фотона. Можно считать, что Frad ~ 1/г2 и действует в радиальном направлении от Солнца (т.е. вектор Frad противоположен вектору силы гравитационного притяжения Fg). В работе Axford (1972) было найдено аналитическое выражение для плотности межзвездных атомов водорода в гелиосфере, полученной в рамках холодной модели с учетом сил гравитационного притяжения и радиационного отталкивания, а также с учетом потерь атомов за счет процессов ионизации. В случае, когда сила гравитационного притяжения больше, чем сила радиационного отталкивания (т.е. ß = Frad/Fg < 1), концентрация атомов в хвостовой части гелиосферы в направлении движения межзвездной среды относительно Солнца (downwind) бесконечно растет за счет притяжения атомов. Если же ß> 1, то, наоборот, вблизи Солнца образуется область, в которой атомы водорода отсутствуют, поскольку их траектории отклоняются из-за действия силы отталкивания.

Горячая модель

Измерения спектра рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения с помощью водородной кюветы на советских космических аппаратах Прогноз-5 и 6 позволили сделать оценки для скорости и температуры Локального Межзвездного Облака (Bertaux et al., 1977; Bertaux et al., 1985). Было показано, что температура ЛМО составляет ~8000 К, а скорость относительно Солнца составляет около 20 км/с. В этом случае число Маха в ЛМС оказывается примерно равным 2, т.е. тепловая скорость атомов ЛМО всего лишь в 2 раза меньше средней массовой скорости. Это означает, что предположение об отсутствии тепловых скоростей, которое делается в холодной модели, является неверным.

Конечная температура атомов водорода в межзвездной среде была учтена в работах Fahr (1971), Thomas (1972), Bertaux et al. (1972), Fahr (1974), Meier (1977), Fahr (1978), Wu & Judge (1979), Lallement et al. (1985) и др. Модель проникновения межзвездных атомов водорода внутрь гелио-сферы с учетом конечной температуры ЛМО получила название классической горячей модели.

Отметим, что ранее задача о движении облака частиц в гравитационном поле звезды с учетом конечной температуры была решена в работе Damby & Camm (1957). Это решение применялось для создания теории ак-реционных дисков вокруг звезд. Damby & Camm получили аналитическое выражение для функции распределения атомов на оси симметрии, но без учета потерь за счет ионизации.

В классической горячей модели делаются следующие предположения:

1. В межзвездной среде (т.е. при г —> +оо) функция распределения атомов водорода является максвелловской с постоянными параметрами (концентрацией, средней скоростью и температурой);

2. При движении из бесконечности в окрестность Солнца атомы водорода подвергаются воздействию фотоионизации и перезарядки на протонах, что приводит к убыли первичных атомов. Атомы, рожденные в результате перезарядки, не рассматриваются;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Катушкина, Ольга Александровна, 2013 год

Литература

1. Баранов В.Б., Краснобаев К.В., Куликовский А.Г. Модель взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой // ДАН СССР - 1970. - Т. 194. - № 1. - С. 41-44.

2. Баранов В.Б., Ермаков М.К., Лебедев М.Г., Трехкомпонентная газодинамическая модель взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой // Изв. АН СССР. МЖГ. - 1981. - № 5. -С. 123-128.

3. Грингауз К.И., Безруких В.В., Озеров В.Д., Рыбчинский P.E., Изучение межпланетного ионизованного газа, энергичных электронов и корпускулярного излучения Солнца при помощи трехэлектродных ловушек заряженных частиц на второй советской космической ракете // Докл.АН СССР. - 1960. - Т. 131. № 6. - С. 1301 - 1304.

4. Измоденов В.В., Исследование физических процессов на границе ге-лиосферы : дисс. ... д-ра физ.-мат. наук : 01.11.07 / Измоденов Владислав Валерьевич. -М.,2007. - 265 с.

5. Катушкина O.A., О спектральных свойствах рассеянного солнечного лайман-альфа излучения: теоретическое исследование эффектов, связанных с границей гелиосферы // Сборник трудов 4-ой Всероссийской школы-семинара "Аэрофизика и физическая механика классических и квантовых систем, ИПМех РАН. - 2011а. - С. 71-77.

6. Катушкина O.A., Кинетические эффекты в распределении межзвездных атомов водорода в межпланетном пространстве: анализ данных по рассеянному лайман-альфа излучению // Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. №4. -часть 5 (сборник трудов X Всероссийского съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики). - 2011b. - С. 313-315.

7. Катушкина O.A., Измоденов В.В., Влияние эффектов гелиосферного интерфейса на распределение параметров атомов межзвездного водо-

рода внутри гелиосферы // Письма в Астрон. Ж. - 2010а. - Т. 36. - № 4. - С. 310-319.

8. Катушкина O.A., Измоденов В.В., Теоретическое моделирование движения атомов водорода из межзвездной среды внутрь гелиосферы // Сборник трудов XIII Школы молодых ученых Актуальные проблемы физики, ФИАН. - 2010b. - С. 128-129.

9. Катушкина O.A., Измоденов В.В., Влияние эффектов гелиосферного ударного слоя на параметры рассеянного солнечного Лайман-альфа излучения, измеряемого на орбите Земли // Космические исследования. -2012. -Т.50. 2. -С. 147-157.

10. Колесников И.В. Исследование течения и эволюции функции распределения межзвзедных атомов водорода в межпланетном пространстве // дипломная работа: Москва. -2007., 25 с.

11. Курт В. Г., Измерение рассеянного L у а излучения в окрестности Земли и в межпланетном пространстве // В сб. «Исследования косм, пространства. Труды всесоюзной конференции по физике космического пространства, Москва, 10-16 июня 1965» Под. ред. Г.А. Скуридина и др. - 1965. - С. 576-581.

12. Курт В.Г., Гермагенова Т. А., Рассеяние солнечного Lya излучения на галактическом водороде. // Астроном. Ж. - 1967. - Т.44. - № 2. -С. 352-357.

13. Курт В.Г., Сюняев Р. А., Наблюдения и интерпретация ультрафиолетового излучения Галактики // Астроном. Ж. - 1968. - Т.44. - № 6. -С. 1157-1161.

14. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М., Теоретическая физика: Учеб. пособие. -В 10-ти т. Т. 1. Механика. -4-е изд. , испр. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. -216 с.

15. Д. Михалас. Звездные атмосферы: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982. - 352 с. ил.

16. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики. -A4.: Наука., 1975 г., - 504 стр.

17. Axford W.I., Dessler A.J., Gottlieb B., Termination of solar wind and solar magnetic field // Astrophys. J. - 1963. - V. 137. - P. 1268-1278.

18. Axford W.I., The interaction of the solar wind with the interstellar medium', in C.P. Sonett, P.J. Coleman and J.M. Wilcox (eds.).-1972,- Solar Wind, Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration., Washington. -P. 598.

19. Baranov V.B. Early concepts of the heliospheric interface: plasma // chapter 2 in The Physics of the Heliospheric Boundaries, V. Izmodenov and R. Kallenbach (eds.), ISSI Scicntific Report -No.5. -P. 27-43. ESA-ESTEC, Paris. - 2006.

20. Baranov V.B., Malama Yu.G., Model of the solar wind interaction with the local interstellar medium: numerical solution of self-consistent problem // J. Geophys. Res. - 1993. - V. 98. - № A9. - P. 15,157-15,163.

21. Baranov V.B., Lebedev M.G., Malama Yu.G., The influence of the interface between heliosphere and the local interstellar medium on the penetration of the H-atoms to the solar system // Astrophys. J. - 1991. -V. 375. - №1. - P. 347 - 351.

22. Baranov V.B., Izmodenov V.V., Malama Yu.G., On the distribution function of H atoms in the problem of the solar wind interaction with the local interstellar medium // J. Geophys. Res. -1998. V.103. № A5. P.9575-9585.

23. Bertaux J.L., Blamont J., Evidence for a source of an extraterrestrial hydrogen Lyman-a emission: The interstellar wind // Astron. Astrophys. - 1971. - V. 11. - № 2. - P. 200-217.

24. Bertaux J. L., Lallement R., Analysis of interplanetary Lyman-a line profile with a hydrogen absorption cell - theory of the Doppler angular spectral scanning method' // Astron. Astrophys. - 1984. - V. 140. - P. 230-242.

25. Bertaux J.L., Ammar A., Blamont J.E., OGO-5 determination of the local interstellar wind parameters // Space Res. - 1972. - V. XII. - P. 1559-1567.

26. Bertaux J. L., Blamont J. E., Tabarie N., Kurt W. G., Bourgin M. C., Smirnov A. S., Dementeva N. N., Interstellar medium in the vicinity of the

sun - a temperature measurement obtained with the Mars-7 interplanetary probe // Astron. Astrophys. - 1976. - V. 46. - P. 19-29.

27. Bertaux J. L., Blamont J. E., Mironova E. N., Kurt V. G., Bourgin M. C., Temperature measurement of interplanetary interstellar hydrogen // Nature. - 1977. - V. 270. -P. 156-158.

28. Bertaux J.L., Lallement R., Kurt V.G., Mironova E.N., Characteristics of the local interstellar hydrogen determined from Prognoz-5 and 6 interplanetary Lyman-alpha line profile measurements with a hydrogen absorption cell // Astron. Astrophys. - 1985. - V. 150. - № 1. - P. 1-20.

29. Bertaux J. L., Kyrola E., Quemerais E., Pellinen R., Lallement R., Schmidt W., Berthe M., et al. SWAN: A Study of Solar Wind Anisotropies on SOHO with Lyman Alpha Sky Mapping // Solar Phys.- 1995. - V. 162.

1-2. - P. 403-439.

30. Bertaux J.L., Quemerais E., Lallement R., Kyrola E., Schmidt W., Summanen T., Goutail J.P., Berthe M., Costa J., Holzer T., First results from the SWAN Lyman-o; solar wind mapper on SOHO // Sol. Phys. -1997. - V. 175. -P. 737-770.

31. Bertaux J.L., Kyrola E., Quemerais E., Lallement R., Schmidt W., Summanen T., Costa J., Makinen, SWAN observations of the solar wind latitude distribution and its evolution since launch // Space Sci. Rev. -1999. - V. 87. - P. 129-132.

32. Bertaux J.L., Quemerais E., Lallement R., Lamassoure E., Monitoring solar activity on the far side of the Sun from sky reflected Ly a radiation // Geophys. Res. Let. -2000. - V. 27. - № 9. -P. 1331-1334.

33. Blum P. W., Fahr H. J., Interaction between Interstellar Hydrogen and the Solar Wind // Astron. Astrophys. - 1970. - V. 4. - P. 280-290.

34. Brandt J.C., Chamberlain J.W. Interplanetary gas. I. Hydrogen ra- diation in the night sky // Astrophys. J. -1959. - V. 130. - P.670.

35. Bzowski M., Response of the groove in heliospheric Lyman-o; glow to latitude-dependent ionization rate // Astron. Astrophys. -2003. - V. 408. - P. 1155-1164.

36. Bzowski M., Survival probability and energy modification of hydrogen energetic neutral atoms on their way from the termination shock to Earth orbit // Astron. Astrophys. -2008. - V. 488. - P. 1057-1068.

37. Bzowski M., Rucinski D., Solar cycle modulation of the interstellar hydrogen density distribution in the heliosphere // Space Sei. Rev. - 2005.

- V. 72. - P. 467-470.

38. Bzowski M., Fahr H.J., Rucinski D., Scherer H., Variation of bulk velocity and temperature anisotropy of neutral heliospheric hydrogen during the solar cycle // Astron. Astrophys. - 1997. - V. 326. - P. 396-411.

39. Bzowski M., Mäkinen T., Kyrölä E., Summanen T., and Quemerais E., Latitudinal structure and north-south asymmetry of the solar wind from Lyman-a remote sensing by SWAN // Astron. Astrophys. -2003. - V. 408.

- P. 1165-1177.

40. Bzowski M., Möbius E., Tarnopolski S., Izmodenov V., and Gloeckler G., Density of neutral interstellar hydrogen at the termination shock from Ulysses pickup ion observations // Astron. Astrophys. -2008. - V. 491. -P. 7-19.

41. Chalov S.V., Alexashov D.B., McComas D., Izmodenov V.V., Malama Y.G., Schwadron N., Scatter-free Pickup Ions beyond the Heliopause as a Model for the Interstellar Boundary Explorer Ribbon // The Astrophysical Journal Letters. -2010. - V. 716. - Is. 2. - P. L99-L102.

42. Costa J., Lallement, R. Quemerais E., Bertaux J.-L., Kirölä E., Schmidt W., Heliospheric interstellar H temperature from SOHO/SWAN H cell data // Astron. Astrophys. - 1999. - V. 349. - P. 660-672.

43. Danby J.M.A., Camm G.L., Statistical dynamics and accretion // Monthly Notices of the Royal Astron. Soc. - 1957. - V. 117. - P. 50-71.

44. Decker R.B., Krimigis S.M., Roelof Ed.C., Hill M.E., No meridional plasma flow in the heliosheath transition region // Nature. -2011. - V. 48. - P. 124-127.

45. Fahr H.J., On the influence of the neutral interstellar matter on the upper atmosphere // Astrophys. Space Sei. - 1968a. - V. 2. - P. 474-495.

46. Fahr H. J., The interplanetary hydrogen cone and its solar cycle variations // Astron. Astrophys. - 1971. - V. 14. -P. 263-274.

47. Fahr H. J., The extraterrestrial UV-background and the nearby interstellar medium // Space Sei. Rev. - 1974. - V. 15. -P. 483-540.

48. Fahr H. J., Change of interstellar gas parameters in stellar-wind-dominated astrospheres: the solar case // Astron. Astrophys. - 1978. -V. 66. -P. 103-117.

49. Gloeckler G., Geiss J. Composition of the local interstellar medium as diagnosed with pickup ions // Adv. Space Res. . -2004. - V. 34. 1. - P. 53-60.

50. Hundhausen A.J., Interplanetary neutral hydrogen and the radius of the heliosphere // Planet. Space Sei. - 1968. - V. 16. - P. 783-793.

51. Izmodenov V.V., Early concepts of the heliospheric interface: H atoms // chapter 3 in The Physics of the Heliospheric Boundaries, V. Izmodenov and R. Kallenbach (eds.), ISSI Scientific Report No. 5. - P. 45-65., ESA-ESTEC, Paris. -2006.

52. Izmodenov V.V., Baranov V.B., Modern multi-component models of the heliospheric interface // chapter 4 in The Physics of the Heliospheric Boundaries, V. Izmodenov and R. Kallenbach (eds.), ISSI Scientific Report No. 5. - P. 67-135., ESA-ESTEC, Paris. -2006.

53. Izmodenov V.V., Filtration of Interstellar Atoms through the Heliospheric Interface // Space Sei Rev. -2007. - V. 130. - P. 377-387.

54. Izmodenov V. V., Geiss J., Lallement R., Gloeckler G., Baranov V.B., Malama Y.G., Filtration of interstellar hydrogen in the two-shock heliospheric interface: inferences on the LIC electron density // J. Geophys. Res. - 1999. - V. 104. - P. 4731-4741.

55. Izmodenov V.V., Malama Y.G., Kalinin A.P., Gruntman M., Lallement R., Rodionova I., Hot Neutral H in the Heliosphere: Elastic H-H, H-p Collisions // Astrophys. Space Sei. - 2000. - V. 274. - P. 71-76.

56. Izmodenov V.V., Gruntman M.A., Malama Yu.G., Interstellar hydrogen atom distribution function in the outer heliosphere //J. Geophys. Res. -2001. - V. 106. - P. 10,681 - 10,690.

57. Izmodenov V.V., Malama Yu.G., Ruderman M.S., Solar cycle influence on the interaction of the solar wind with Local Interstellar Cloud // Astron. Astrophys. - 2005a. - V. 429. - № 3. - P. 1069 - 1080.

58. Izmodenov V.V., Alexashov D.B., Myasnikov A.V., Direction of the interstellar H atom inflow in the heliosphere: Role of the interstellar magnetic field // Astron. Astrophys. - 2005b. - V. 437. - № 3. - P. L35 -L38.

59. Izmodenov V.V., Malama Y.G., Ruderman M.S., Modeling of the outer heliosphere with the realistic solar cycle // Adv. in Space Res. -2008. - V. 41. - Is. 2. - P. 318-324.

60. Izmodenov V.V., Malama Y.G., Ruderman M.S., Chalov S.V., Alexashov D.B., Katushkina O.A., Provornikova E.A. "Kinetic-gasdynamic modeling of the heliospheric interface"// Space Science Reviews. -2009. - V. 146. -Is. 1-4. - P. 329-351.

61. Izmodenov V.V., Katushkina O.A., Quemerais E., Bzowski M., Distribution of Interstellar Hydrogen Atoms in the Heliosphere and Backscattered Solar Lyman-alpha // chapter 2 in "Cross-Calibration of Past and Present Far UV Spectra of Solar System Objects and the Heliosphere ISSI Scientific Report Series, ed. R.M. Bonnet, E. Quemerais, M. Snow. -2013. - V. 13. - P. 7-65. Springer.

62. Jackson B.V., Hick P.L., Kojima M., Yokobe A., Heliospheric tomography using interplanetary scintillation observations. 1. Combined Nagoya and Cambridge data // J. Geophys. Res. -1998. - V. 103. - P. 12,049-12,067.

63. Joselyn J.A., Holzer T.E., The effect of asymmetric solar wind on the Lyman-a sky background// J. Geophys. Res. - 1975. - V. 80. - P. 903907.

64. Katushkina O.A., Izmodenov V.V., Spectral properties of backscattered solar Ly-alpha radiation in the heliosphere: a theoretical search of the heliospheric boundaries effects // Advances in Space Research. -2011. - V. 48. - Is. 12. - P. 1967-1979.

65. Katushkina O.A., Izmodenov V.V., Quemerais E., Sokol J.M., Heliolatitudinal and time variations of the solar wind mass flux: inferences

from the solar Lyman-alpha intensity maps // Journal of Geophysical Research. -2013. - V. 118. - R 2800-2808.

66. King J.H., Papitashvili N.E., Solar wind spatial scales in and comparisons of hourly Wind and ACE plasma and magnetic field data //J. Geophys. Res. -2005. - V. 110. - P. A02104.

67. Krimigis S.M., Roelof Ed.C., Decker R.B., Hill M.E., Zero outward flow velocity for plasma in a heliosheath transition layer // Nature. -2011. - V. 474. - P. 359-361.

68. Kumar S., Broadfoot A.L., Evidence from Mariner 10 of solar wind flux depletion at high ecliptic latitudes // Astron. Astrophys. -1978. - V. 69. -P. L5-L8.

69. Kumar S., Broadfoot A.L., Signatures of solar wind latitudinal structure in interplanetary Lyman-a; emissions - Mariner 10 observations // Astrophys. J. -1979. - V. 228. - P. 302-311.

70. Kupperian J.E., Byram E.T., Chubb T.A., Friedman, H., Far ultraviolet radiation in the night sky // Planet. Space Sci. -1959. - V. 1. - P. 3-6.

71. Kyrola E., Summanen, T., and Raback, P., Solar cycle and interplanetary hydrogen // Astron. Astrophys. - 1994. - V. 288. - P. 299-314.

72. Lallement R., Bertaux J. L., Kurt V. G., Mironova E. N., Observed perturbations of the velocity distribution of interstellar H atoms in the solar system with Prognoz Lyman a measurements // Astron. Astrophys. - 1984. - V. 140. - P. 243-250.

73. Lallement R., Bertaux J. L., Dalaudier F., Interplanetary Lyman-o; spectral profiles and intensities for both repulsive and attractive solar force fields predicted absorption pattern by a hydrogen cell // Astron. Astrophys. - 1985a. - V. 150. - P. 21-32.

74. Lallement R., Bertaux J.L., Kurt V.G., Solar wind decrease at high heliographic latitudes detected from Prognoz interplanetary Lyman-o; mapping // J. Geophys. Res. - 1985b. - V. 90. - P. 1413-1423.

75. Lallement R., Bertaux J.L., Deceleration of interstellar hydrogen at heliopause crossing suggected by Lyman-alpha spectral observation // Astron. Astrophys. - 1990. - V. 231. -P. L3-L6.

76. Lallement R., Stewart A.I., Out-of-ecliptic Lyman-« observations with Pioneer-Venus - solar wind anisotropy degree in 1986 // Astron. Astrophys. -1990. - V. 227. - P. 600-608.

77. Lallement R., Quemerais E., Bertaux J. L., Ferron S., Koutroumpa D., Pellinen R. Deflection of the Interstellar Neutral Hydrogen Flow Across the Heliospheric Interface // Science - 2005. - V. 307. - № 5714. - P. 14471449.

78. Lallement R., Quemerais E., Koutroumpa D., et al., The interstellar H flow: Updated analysis of SOHO/SWAN data // AIP Conf. Proc. -2010.

- V. 1216. - P. 555-558.

79. Lallement R., Quemerais E., Bertaux J.L., et al., Voyager Measurements of Hydrogen Lyman-a Diffuse Emission from the Milky Way // Science. -2011. - V. 334. - Is. 6063. - P. 1665.

80. Lemaire P., Emerich C., Curdt W., et al., Solar HI Lyman a full disk profile obtained with the SUMER/SOHO spectrometer // Astron. Astrophys. -1998. -V.334. -P. 1095-1098.

81. Lemaire P., Emerich C., Vial J.-C., et al., Variation of the full Sun hydrogen Lyman pro?les through solar cycle 23 // Adv. Space Res. -2005.

- V. 35. - P. 384-387.

82. Lindsay B.G., Stebbings R.F., Charge transfer cross sections for energetic neutral a.tom data analysis //J. Geophys. Res. -2005. - V. 110. - P. A12213.

83. Linsky J. L., Wood B. E. The a Centauri line of sight: D/H ratio, physical properties of local interstellar gas and measurements of heated hydrogen at heliospheric interface // Astrophys. J. -1996. - V. 463. - № 1. - P. 254

- 270.

84. Malama Yu. G. Monte Carlo simulation of neutral atom trajectories in the solar system // Astrophys. Space Sei. -1991. - V. 176. - № 1. - P. 21-46.

85. Malama Y.G., Izmodenov V.V., Chalov S.V., New model of the heliospheric interface: three-fluid plasma approximation // Astron. Astrophys. - 2006. - V. 445. - P. 693-701.

86. Manoharan P. K., Three-dimensional evolution of solar wind during solar cycles 22-24 // Astrophys. J. -2012. - V. 751. - Is. 2. - id. 128.

87. McComas D.J., Elliott H.A., Schwadron N.A., et al., The three-dimensional solar wind around solar maximum // Geophys. Res. Lett. -2003. - V. 30. - Is. 10. doi:10.1029/ 2003GL017136.

88. McComas D.J., Elliott H.A., Gosling J.T., et al., Ulysses observations of very different heliospheric structure during the declining phase of solar activity cycle 23 // Geophys. Res. Lett. -2006. - V. 33. - Is. 9. - id. L09102.

89. McComas D.J., Ebert R.W., Elliott H.A., et al., Weaker solar wind from the polar coronal holes and the whole Sun // Geophys. Res. Lett. -2008. - V. 35. - Is. 18. - id. L18103.

90. McComas D.J., Allegrini F., Bochsler P., et al., Global Observations of the Interstellar Interaction from the Interstellar Boundary Explorer (IBEX) // Science. -2009. - V. 326. - Is. 5955. - P. 959.

91. McComas D.J., Dayeh M.A., Allegrini F., et al., The first three years of IBEX observations and our evolving heliosphere // The Astrophysical Journal Supplement. -2012a. -V. 203. -Is. 1. -id. 1.

92. McComas, D. J., Alexashov D.B., Bzowski M., et al., The heliosphere's interstellar interaction: No bow shock // Science. -2012. - V. 336. - Is. 6086. - P. 1291.

93. Meier R.R., Some optical and kinetic properties of the nearby interstellar gas // Astron. Astrophys. -1977. - V. 55. - P. 211-219.

94. Moebius E., Bzowski M., Chalov S., Fahr H.-J., Gloeckler G., Izmodenov V., Kallenbach R., et al., Synopsis of the interstellar He parameters from combined neutral gas, pickup ion and UV scattering observations and related consequences // Astron. Astrophys. - 2004. - V. 426. - P. 897-907.

95. Morton D.C., Purcell J.D., Observations of the extreme ultraviolet radiation in the night sky using an atomic hydrogen filter // Planet. Space Sei. -1962. - V. 9. - P. 455-458.

96. Nakagawa H., Bzowski M., Yamaza.ki A., et al., UV optical measurements of the Nozomi spacecraft interpreted with a two-component LIC-flow model // Astron. Astrophys. -2008. - V. 491. - P. 29-41.

97. Neugebauer M., Snyder C. W., Solar Plasma Experiment // Science -1962. - V. 138. - № 3545. - P. 1095-1097.

98. Parker E. Dynamics of the interplanetary gas and magnetic fields // Astrophys. J. - 1958. - V. 128. - № 3. - P. 664 - 676.

99. Parker E. N., The Stellar-Wind Regions // Astrophys. J. - 1961. - V. 134.

- P. 20-27.

100. Patterson T.N.L., Johnson F. S., Hanson W. B., The distribution of interplanetary hydrogen // Planet. Space Sci. - 1963. - V. 11. - P. 767-778.

101. Pryor W.R., Ajello J.M., Barth C.A., et al., The Galileo and Pioneer Venus ultraviolet spectrometer experiments: solar Lyman-alpha latitude variation at solar maximum from interplanetary Lyman-alpha observations // Astrophys. J. -1992. - V. 394. - P. 363-377.

102. Pryor W.R., Scott J.L., Stewart I.F., et al., Interplanetary Lyman a observations from Pioneer Venus over a solar cycle from 1978 to 1992 //J. Geophys. Res. -1998. - V. 103. - P. 26833-26849.

103. Pryor W.R., Ajello J.M., McComas D.J., et al., Hydrogen atom lifetimes in the three-dimensional heliosphere over the solar cycle // J. Geophys. Res. -2003. - V. 108. - id. 8034.

104. Quemerais E., The Interplanetary Lyman a Background // chapter 9 in The Physics of the Heliospheric Boundaries, V. Izmodenov and R. Kallenbach (eds.), ISSI Scientific Report No.5. -2006. - P. 283 - 310. ESA-ESTEC. Paris.

105. Quemerais E., Sandell B.R., Lallement R., Bertaux J.-L., A new source of Lya emission detected by Voyager UVS: heliospheric or galactic? // Astron. Astrophys. -1995. - V. 299. - P. 249-257.

106. Quemerais E., Bertaux J.-L., Lallement R., Berthé M., Interplanetary Lyman a line profiles derived from SWAN/SOHO hydrogen cell measurements: Full-sky velocity field //J. Geophys. Res. -1999. - V. 104.

- No. A6. - P. 12585-12603.

107. Quemerais E., Bertaux J.-L., 14-day forecast of solar indices using interplanetary Lyman a background data // Geophys. Res. Let. -2002.

- V. 29. - Is. 2. - id. 1018.

108. Quemerais E., Lamy P., Two-dimensional electron density in the solar corona from inversion of white light images - Application to SOHO/LASCO-C2 observations // Astronomy and Astrophysics. -2002. -V. 393. - P. 295-304.

109. Quemerais E., Bertaux J.L., Lallement R., Sandel B.R., Izmodenov V., Voyager 1/UVS Lyman alpha glow data from 1993 to 2003: Hydrogen distribution in the upwind outer heliosphere //J. Geophys. Res.Vol. -2003. - V. 108. - CitelD. 8029. doi: 0.1029/2003JA009871.

110. Quemerais E., Lallement R., Bertaux J.L., et al. Interplanetary Lyman a line profiles: variations with solar activity cycle // Astron. Astrophys. -2006a. - V. 445. - Is. 3. - P. 1135-1142.

111. Quemerais E., Lallement R., Ferron S., Koutroumpa D., Bertaux J.-L., Kyrola E., Schmidt W.. Interplanetary hydrogen absolute ionization rates: Retrieving the solar wind mass flux latitude and cycle dependence with SOHO/SWAN maps // J. Geophys. Res. - 2006b. - V. 111. - №A09114. doi:10.1029/2006JA011711.

112. Quemerais E., Lallement R., Koutroumpa D., Lamy P., Velocity profiles in the solar corona from multi-instrument observations // The Astrophysical Journal. -2007. - V. 667. - P. 1229-1234.

113. Quemerais E., Izmodenov V.V., Koutroumpa D., Malama Y.G., Time dependent model of the interplanetary Lyman a glow: applications to the SWAN data // Astron. Astrophys. -2008. - V. 488. - P. 351-359.

114. Quemerais E., Lallement R., Bertaux J.-L., et al., Ultraviolet glow from hydrogen wall // The Astrophysical Journal. -2010. - V. 711. - P. 1257-1262.

115. Scherer H., Bzowski M., Fahr H.J., et al., Improved analysis of interplanetary HST-H Lya spectra using time-dependent modelings // Astron. Astrophys. -1999. - V. 342. - P. 601-609.

116. Shklovsky, I.S., On hydrogen emission in the night glow // Planet. Space Sci. - 1959. - V. 1. - P. 63-65.

117. Sokol J.M., Bzowski M., Tokumaru M., et al, Heliolatitude and time variations of solar wind structure from in situ measurements and

interplanetary scintillation observations // Sol. rhys. -2012. - V. 285. -P. 167-200. doi: 10.1007/sl 1207-012- 9993-9.

118. Summanen T., The effect of the time and latitude-dependent solar ionisation rate on the measured Lyman a-intensity // Astron. Astrophys. -1996. - V. 314. - P. 663-671.

119. Summanen T., Lallement R., Bertaux J. L., Kyrola E., Latitudinal distribution of solar wind as deduced from Lyman-a measurements - an improved method // J. Geophys. Res. -1993. - V. 98. - P. 13,215-13,224.

120. Tarnopolski S., Bzowski M., Neutral interstellar hydrogen in the inner heliosphere under the in?uence of wavelength-dependent solar radiation pressure // Astronomy and Astrophysics. -2009. - V. 493. - Is. 1. - P. 207-216.

121. Thomas G.E., Properties of nearby interstellar hydrogen deduced from Lyman-a sky background measurements // in C.P. Sonett, P.J. Coleman, and J.M. Wilcox (eds.), Solar Wind, Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration., Washington. - P. 661. -1972.

122. Thomas G., Krassa R., OGO-5 measurements of the Lyman-a sky background // Astron. Astrophys. - 1971. - V. 11. - № 2. - P. 218 - 233.

123. Tobiska W. K., Woods T., Eparvier F., et al. //J. Atm. Terr. Phys. -2000. - V. 62. - P. 1233.

124. Tokumaru M., Kojima M., Fujiki K., Long-term evolution in the global distribution of solar wind speed and density fluctuations during 1997-2009 // Journal of Geophysical Research. -2012. - V. 117. - Is. A6. - CitelD. A06108.

125. Wallis M., Local interstellar medium // Nature -1975. - V. 254. - № 5497. - P. 202 - 203.

126. Witte M., Kinetic parameters of interstellar neutral helium. Review of results obtained during one solar cycle with the Ulysses/GAS-instrument // Astron. Astrophys. - 2004. - V. 426. - № 3. - P. 835-844.

127. Wu F.M., Judge D.L., Temperature and flow velocity of the interplanetary gases along solar radii // Astrophys. J. - 1979. - V. 231. - P. 594-605.