Физика вертикаль самара: Фитнес-клуб Физика на Московском шоссе — отзывы о фитнес клубе, фото, цены на абонементы, телефон и адрес фитнес центра — Фитнес клубы — Самара
Ефремова Марина Петровна, ГБОУ Школа № 2051, Москва
1. «Углубленная и олимпиадная подготовка учащихся 8-11 классов по физике», Московский технологический институт, 2015 г., 72 часа.
2. «Организационные формы и методические аспекты проведения олимпиад по физике и профильного обучения одаренных школьников предмету», Образовательный фонд «Талант и успех» , «Сириус» г. Сочи, 2016 г., 24 часа.
3. «Основные аспекты проведения родительских собраний в образовательных учреждениях», СФ ГАОУ Московский городской педагогический университет, 2016 г., 36 часов.
4. «Оценка качества образования», МБОУ ОДПО «Центр развития образования» г.о. Самара, 2017 г., 36 часов.
5. «Подготовка специалистов пунктов проведения экзаменов (ППЭ), использующих технологию печати КИМ и сканирования экзаменационных материалов в ППЭ», МБОУ ОДПО «Центр развития образования» г.о. Самара, 2017 г., 36 часов.
6. «Некоторые аспекты подготовки одаренных детей к участию в олимпиаде», МБОУ ОДПО «Центр развития образования» г.
7. «Методика преподавания разделов астрономии в связи с «родсвенными» разделами физики. Астрономические основы физики», АО «Издательство «Просвещение», 2017 г., 4 часа
8. «Цифровое образование: матрица возможностей», компания «Мобильное электорнное образование» семинар А.М. Кондакова, МБОУ ОДПО «Центр развития образования» г.о. Самара, 2017 г., 6 часов.
9. «Актуальные вопросы преподавания астрономии и физики в условиях модернизации системы образования», АНО ДПО «Просвещение-Столица», 2017 г., 36 часов.
10.«Актуальные вопросы преподавания астрономии и физики в условиях модернизации системы образования», АО «Издательство «Просвещение», 2017 г., 24 часа.
11. «Обеспечение качества современного образования- актуальное направление региональной образовательной политики (в сфере дополнительного профессионального образования)», СФ ГАОУ Московский городской педагогический университет, 2017 г., 18 часов.
12. «Обучение кандидатов в члены предметной комиссии Самарской области по физике для проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программа среднего общего образования (старший эксперт по физике)», ГБОУ ДПО «Региональный цент мониторинга в образовании», 2018 г., 24 часа.
14. «ИКТ — технологии в образовательном процессе высшей школы», СФ ГАОУ Московский городской педагогический университет, 2018 г., 72 часа.
15. «Обучение кандидатов в члены предметной комиссии Самарской области по физике для проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программа среднего общего образования (старший эксперт по физике)», ГБОУ ДПО «Региональный цент мониторинга в образовании», 2019 г., 24 часа.
16. «Актуальные аспекты реализации образовательной программы образовательной организации в соответсвии с требованиями ФГОС», МБОУ ОДПО «Центр развития образования» г.о. Самара, 2019 г., 72 часа.
Вячеслав Гусейнов об открытии «Физики»: Количество и качество
19.02.2014 | Служба новостей Росфирм
Количество и качество: Вячеслав Гусейнов об открытии «Физики»
Новый фитнес-клуб «Физика» стал первым по счету в Самаре и четвертым в России. На церемонии открытия 6 декабря 2013 года присутствовали первые лица: генеральный директор сети Вячеслав Гусейнов, гендиректор представительства итальянской компании Technogym в России Массимо Бонджолатти и его коллега, директор по работе с ключевыми клиентами Гульельмо Бенини.
Новые фитнес-клубы «Физика» хорошо известны жителям столицы: в Москве и прилегающих районах открыто уже три клуба этой сети. По словам представителей дирекции, приоритетным направлением развития является расширение столичной сетки (здесь в среднесрочной перспективе планируется открытие еще 10 фитнес-клубов), открытие фитнес-клуба в Санкт-Петербурге и городах-миллионниках. Выход расширяющейся сети «Физика» в регионы начался именно с Самары. Здесь уже с октября прошлого года клуб работает в «пилотном» режиме.
Руководство сети фитнес-клубов настроено оптимистично: «В таком городе, как Самара, должно быть четыре-пять фитнес-клубов «Физика». Задача также в том, чтобы равномерно распределить их по городу, чтобы люди быстро могли попасть в клуб. – рассказывает Вячеслав Гусейнов. При этом режим работы самарской «Физики» такой же, как и в столичном регионе – круглосуточный. Рассуждая о перспективности режима 24/7, Гусейнов поясняет: «В Москве в 4 часа утра уходит последний член клуба, а в 5 утра приходят первые люди. Стерся тот промежуток, когда в клубе пусто и почти нет людей. Как будет в Самаре, мы посмотрим. Если увидим, что клуб ночью не нужен, то, возможно, мы пересмотрим график». К слову, работники первого самарского отделения «Физики» отмечают, что пиковое время посетителей здесь стандартное – с 18.00 до 21.30.
«Физика» отличается от конкурентов круглосуточным режимом работы, доступными ценами и удобной программой тренировок на тренажерах MyWellness Cloud. И если часы работы еще будут корректироваться, ценовая политика останется такой же демократичной: 950 р/месяц с одноразовым списанием со счета.
В «Физике» человек получает возможность заниматься фитнесом, силовыми или кардио-тренировками с использованием системы управления программами тренировок MyWellness Cloud. По сути это полноценная система персонального тренинга, позволяющая составлять программы индивидуальной работы на тренажерах Technogym с учетом уровня подготовки спортсмена, его возраста и веса. Специальный электронный Wellness-ключ позволяет отслеживать результаты своих тренировок как в зале, так и удаленно, через Интернет.
Программа MyWellness Cloud, своего рода виртуальный тренер, не станет полной заменой тренеру реальному. Гульельмо Бенини подчеркивает, что при желании заниматься с квалифицированным тренером, человек получит такую возможность. Новый фитнес-клуб «Физика» открыт в самарском торговом центре «Вертикаль». В едином комплексе здесь разместились тренажерный зал, кардио-площадка, студии групповых программ, зона свободных весов и зал для занятий боевыми искусствами.
Олимпиады | rcneftegorck.ru
Всероссийская олимпиада школьников
2021-2022 учебный год
График проведения предметных олимпиад для школьников, организуемых православным Свято-Тихоновским гуманитарным университетом в 2021-2022 учебном году
Открытая Всероссийская интеллектуальная олимпиада школьников «Наше наследие»
2020-2021 учебный год
Распоряжение министерства образования и науки Самарской области от 04.05.2021 №433-р «О проведении областной олимпиады по химии и физике имени Н.Н.Семёнова для обучающихся 7-8 классов образовательных организаций Самарской области
Распоряжение министерства образования и науки Самарской области от 04.05.2021 №432-р «О проведении открытой межрегиональной олимпиады по астрономии им. Ф.А.Бредихина
Олимпиада школьников «В начале было Слово…»
2019-2020 учебный год
Распоряжение министерства образования и науки Самарской области от 08.07.2020 №524-р «О проведении открытой летней онлайн олимпиады по ботанике для обучающихся 7-11-х классов образовательных организаций в 2019/2020 учебном году»
Пригласительный школьный этап всероссийской олимпиады школьников
Открытая межрегиональная олимпиада по астрономии им. Ф. А. Бредихина
Олимпиада имени Л.Эйлера по математике для обучающихся 8 классов
Приказ Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 30.08.2019 №658 «Об утверждении перечня олимпиад школьников и их уровней на 2019-2020 учебный год»
Олимпиада Кружкового движения Национальной технологической инициативы
Олимпиада школьников «Ломоносов» по психологии
График проведения отборочных этапов олимпиад РСОШ» (г.Самара)
Межрегиональная олимпиада школьников «Будущие исследователи – будущее науки»
Олимпиады школьников «Гранит науки»
Инженерная олимпиада школьников
«Межрегиональная олимпиада школьников «Кодекс знаний»
XV Всероссийская Олимпиада по финансовой грамотности, финансовому рынку и защите прав потребителей финансовых услуг
Многопрофильная инженерная олимпиада «Звезда»
Общероссийская олимпиада школьников «Основы православной культуры»
Открытая Всероссийская интеллектуальная олимпиада школьников «Наше наследие»
Календарь олимпиад и конкурсов 2019-2020 учебный год, организуемых Православным Свято-Тихоновским гуманитарным университетом
2018-2019 учебный год
Областная олимпиада школьников Самарской области по прикладной биологии (растениеводству и животноводству)
Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 09.11.2018 года №197 «Об утверждении перечня олимпиад и иных интеллектуальных и (или) творческих конкурсов, мероприятий, направленных на развитие интеллектуальных и творческих способностей, способностей к занятиям физической культурой и спортом, интереса к научной (научно-исследовательской), инженерно-технической, изобретательской, творческой, физкультурно-спортивной деятельности, а также на пропаганду научных знаний, творческих и спортивных достижений, на 2018/19 учебный год
Распоряжение министерства образования и науки Самарской области от 26.12.2018 №946-р «О проведении областной олимпиады по физике имени Джеймса Максвелла для обучающихся 7-8 классов образовательных организаций Самарской области в 2018/19 учебном году
Международная Олимпиада по интеллектуальной собственности для старшеклассников
Областная олимпиада по химии имени Н.Н.Семёнова для обучающихся 7-8 классов образовательных организаций Самарской области в 2018/19 учебном году
Общероссийская олимпиада школьников «Основы православной культуры»
2017-2018 учебный год
Распоряжение Юго-Восточного управления министерства образования и науки Самарской области от 14.02.2018г. №74-од «Об организации и проведении окружного этапа областной олимпиады школьников Самарской области по прикладной биологии (растениеводству и животноводству)»
Распоряжение министерства образования и науки Самарской области № 896-р от 26 декабря 2017 года «О проведении областной олимпиады по физике имени Джеймса Максвелла для обучающихся 7-8-х классов образовательных организаций Самарской области в 2017/18 учебном году»
Положение об Олимпиаде школьников Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики
Олимпиада по математике имени Эйлера для учащихся 8-х классов
Распоряжение министерства образования и науки Самарской области от 26.12.2017 №896-р «О проведении областной олимпиады по физике имени Джеймса Максвелла для обучающихся 7-8-х классов образовательных организаций Самарской области в 2017/18 учебном году
Занимательные фишки к урокам физики — 7 класс — РОСТОВСКИЙ ЦЕНТР ПОМОЩИ ДЕТЯМ № 7
Десять главных причин, почему вы должны заниматься физикойПлакат «10 главных причин, почему вы должны заниматься физикой» — это информативный и привлекательный плакат, объясняющий, какую пользу учащимся принесет изучение физики. «Почему физика» использует юмор, чтобы привлечь зрителя, в то же время приводя множество серьезных причин, чтобы пойти на уроки физики.
Плакат «Почему физика» висит на сотнях стен в холлах и классах средней школы, а также на многочисленных университетских факультетах физики.
Об этих десяти главных причинах
Вот 10 основных причин, по которым вам следует изучать физику.
10. Из черной дыры можно выбраться
На самом деле это шутка; нет способа выбраться из черной дыры (вот почему они черные!) Но на информационном веб-сайте PhysicsCentral, посвященном APS, есть статья на эту увлекательную тему.
PhysicsCentral: Черные дыры
9. Физика учит думать
Многие люди, изучавшие физику, сообщают, что она помогает им развить критическое мышление и навыки решения проблем.
Американский институт физики: навыки использования бакалавра физики
8. Объяснение физики
Узнайте, почему небо голубое
HyperPhysics: Blue Sky
Почему мир вращается (возможно, вы слышали, что это любовь, но Ньютон знал настоящий ответ)
HyperPhysics: Angular Momentum
Почему из-за глобального потепления жители Аляски обменивают свои зимние ботинки на шлепанцы
Форум APS по физике и обществу: Учебное пособие по основам физики изменения климата
7.Помогает физикам с MCAT и LSAT
Данные Американского института физики показывают, что студенты-физики получают одни из самых высоких баллов MCAT и самые высокие баллы LSAT среди всех специальностей бакалавриата.
Американский институт физики: MCAT, LSAT и бакалавриат физики
6. Физика дает вам работу
Чтобы узнать больше об этих устойчивых к рецессии рабочих местах, ознакомьтесь с этими профилями физиков, работающих в самых разных сферах деятельности:
Карьера в APS: Профили физиков
PhysicsCentral: People in Physics
Physics Career Ресурс: Профили физиков
5.Физика дает возможность использовать вашу математику
Математика предоставляет физикам инструменты, которые используют для понимания мира, в котором мы живем. Лауреат Нобелевской премии Юджин Вигнер исследовал эту тему в известном эссе:
Неоправданная эффективность математики в естественных науках
4. Физики могут быть инженерами
Почти треть всех студентов, получивших степень бакалавра физики в частном секторе, занимают инженерные должности. Узнайте больше интересных фактов о трудоустройстве в области физики:
APS Careers in Physics
3.Физика универсальна
На фото четыре физика исследуют ближние и дальние загадки Вселенной:
Кейван Стассун исследует загадки Вселенной.
Профиль Кейвана Стассуна
Марта Дарк-МакНиз использует лазеры для разработки новых медицинских методов.
Профиль Марты Дарк-Макнис
Кейт МакЭлпайн стала международной рэп-сенсацией с рэпом Large Hadron Rap.
Профиль Кейт Макальпайн
Смотреть большой адрон Rap
Кеннет Дженсен решает мировые энергетические проблемы для Makani Power.
Профиль Кеннета Дженсена
2. Физика делает возможным
Без физики не было бы:
- Продуктовые лазерные сканеры
- Ракеты космические
- Лампочки
- Цифровые фотоаппараты
- Легковые автомобили
- Сотовые телефоны
- Самолеты
- Солнечные батареи
- Волоконная оптика
- DVD-плееры
- Компьютеры
- MP3 плееры
- Телевизоры с плоским экраном
Как получить изображение? Чтобы узнать больше о физике, лежащей в основе этих технологий, поищите их на онлайн-ресурсе Discovery Communications, HowStuffWorks .
Веб-сайт HowStuffWorks
1. Физика поможет вам поступить в колледж, устроиться на работу и найти любовь
Физика делает вас более привлекательными для рекрутеров университетов, будущих работодателей и тех красоток, на которых вы положили глаз. (Вам просто нужно поверить нам в этом последнем).
Заказ «Зачем брать физику?» Классный плакат
«Зачем нужна физика?» и все другие постеры APS можно заказать в нашем интернет-магазине.
Интернет-магазин APS Physics
Разработка плаката и кредиты
«Зачем нужна физика?» плакат был разработан командой сотрудников APS и AAPT.
Команда разработчиков
APS: Габриэль Попкин, Кристал Бейли, Моника Плиш, Теодор Ходапп, Кристал Фергюсон (дизайн)
AAPS: Мелисса Лаппс, Мэрилин Гарднер, Уоррен Хайн
Испанский перевод: Уилсон Дж. Гонсалес-Эспада, Государственный университет Морхеда
Научные игры для 7-х классов для вашего класса
Обучение супергероев в 7-м классе может сделать их классные комнаты более увлекательными, увлекательными и продуктивными с помощью научных игр Legends of Learning. Ваш класс может получить доступ к более чем 800 онлайн-играм, предназначенным для средней школы, Земля и Космос, Жизнь и Физические науки уже сегодня!
Research демонстрирует, что наши научные игры для 7-х классов привлекают учащихся, помогая им усваивать уроки и лучше сдавать экзамены.
Кроме того, наши игры соответствуют стандартам NGSS и поддерживают некоторые государственные стандарты, включая GSE, SOL и TEKS.
Взлетай вместе с нашими научными играми для 7-х классов
В дополнение к более чем 800 играм по естествознанию, наше предложение для средней школы позволяет вашим классным урокам наполниться тысячами тестовых заданий и выбрать имитационные модели PhET.Эти предложения разбиты на три основные предметные области:
Игры по наукам о Земле и космосе
Игры по наукам о жизни
Игры по физическим наукам
В каждой предметной области вы найдете 25-35 учебных целей (или уроков). В целях обучения наукам о Земле и космосе также предусмотрены планы уроков, которые включают занятия по наукам о Земле. Эти ресурсы доступны через ползунок выше на этой странице.
Каждая учебная цель средней школы включает от 7 до 10 игр, причем игра с наивысшим рейтингом учителей находится наверху.Игры также показывают студенческие отзывы.
Упрощение использования научных игр для учителей
Сорок четыре ученика средней школы из школьного округа округа Кобб в Джорджии присоединились к Legends of Learning 21 августа во время производственной поездки в Клемсон, Южная Каролина, чтобы увидеть солнечное затмение 2017 года. Кристен Крейн, одна из учителей в поездке, рассказывает, как прошел этот опыт, в том числе о том, как игры Legends of Learning помогли подготовить учеников.
Попробовать легенды обучения легко.Игры бесплатны для учителей, которые хотят создать бесплатную учетную запись. Нет необходимости добавлять какую-либо личную финансовую информацию.
Вперед, убедитесь сами. Просмотрите нашу библиотеку сегодня!
Вопросы по физике
На этой странице я собрал сборник вопросов по физике, которые помогут вам лучше понять физику. Эти вопросы призваны побудить вас задуматься о физике на более глубоком уровне. Эти вопросы не только сложны, но и интересны.Эта страница является хорошим ресурсом для студентов, которым нужны качественные задачи для практики при подготовке к тестам и экзаменам.Чтобы просмотреть вопросы, нажмите на интересующую вас категорию:
Вопросы по физике для старших классов
Вопросы по физике колледжей и университетов
Дополнительные сложные вопросы по физике
Старшая школа вопросов по физике
Проблема № 1
Более тяжелые предметы падают медленнее, чем более легкие?
Посмотреть решение
Проблема №2
Почему предметы плавают в жидкостях более плотных, чем они сами?
Посмотреть решение
Проблема № 3
Частица движется по кругу, и ее положение задается в полярных координатах как x = Rcosθ и y = Rsinθ , где R — радиус круга, а θ в радианах.Из этих уравнений выведите уравнение центростремительного ускорения.
Посмотреть решение
Проблема № 4
Почему в свободном падении вы чувствуете себя невесомым, хотя на вас действует сила тяжести? (при ответе на этот вопрос игнорируйте сопротивление воздуха).
Посмотреть решение
Проблема № 5
В чем разница между центростремительным ускорением и центробежной силой?
Посмотреть решение
Проблема № 6
В чем разница между энергией и мощностью?
Посмотреть решение
Проблема № 7
Две одинаковые машины сталкиваются лицом к лицу.Каждая машина едет со скоростью 100 км / ч. Сила удара для каждой машины такая же, как при ударе о твердую стену:
(а) 100 км / ч
(б) 200 км / ч
(в) 150 км / ч
(г) 50 км / ч
Посмотреть решение
Проблема № 8
Почему можно забить гвоздь в кусок дерева молотком, а гвоздь нельзя забить рукой?
Посмотреть решение
Проблема № 9
Лучник отступает 0.75 м на носовой части, имеющей жесткость 200 Н / м. Стрела весит 50 г. Какая скорость стрелы сразу после выпуска?
Посмотреть решение
Проблема № 10
Когда движущийся автомобиль наталкивается на кусок льда, включаются тормоза. Почему желательно, чтобы колеса катились по льду без блокировки?
Посмотреть решение
Решения для школьных вопросов по физике
Решение проблемы №1
№Если объект тяжелее, сила тяжести больше, но поскольку он имеет большую массу, ускорение такое же, поэтому он движется с той же скоростью (если мы пренебрегаем сопротивлением воздуха). Если мы посмотрим на второй закон Ньютона, F = ma . Сила тяжести составляет F = мг , где м — масса объекта, а г — ускорение свободного падения.
Приравнивая, имеем mg = ma . Следовательно, a = g .
Если бы не было сопротивления воздуха, перо упало бы с той же скоростью, что и яблоко.
Решение проблемы №2
Если бы объект был полностью погружен в жидкость более плотную, чем он, результирующая выталкивающая сила превысила бы вес объекта. Это связано с тем, что вес жидкости, вытесняемой объектом, больше, чем вес объекта (поскольку жидкость более плотная). В результате объект не может оставаться полностью погруженным в воду и плавает. Научное название этого явления — Принцип Архимеда .
Решение проблемы №3
Без ограничения общности, нам нужно только взглянуть на уравнение для положения x , поскольку мы знаем, что центростремительное ускорение указывает на центр круга.Таким образом, когда θ = 0, вторая производная x по времени должна быть центростремительным ускорением.
Первая производная x по времени t :
dx / dt = — Rsinθ (d θ / d t )
Вторая производная x по времени t :
d 2 x / dt 2 = — Rcosθ (d θ / d t ) 2 — Rsinθ (d 2 θ / d t / d t 2 )
В обоих приведенных выше уравнениях используется цепное правило исчисления, и по предположению θ является функцией времени.Следовательно, θ можно дифференцировать по времени.
Теперь оцените вторую производную при θ = 0.
У нас есть,
d 2 x / dt 2 = — R (d θ / d t ) 2
Термин d θ / d t обычно называют угловая скорость, которая представляет собой скорость изменения угла θ . Единицы измерения — радианы в секунду.
Для удобства можно установить w ≡ d θ / d t .
Следовательно,
d 2 x / dt 2 = — R w 2
Это хорошо известная форма уравнения центростремительного ускорения.
Решение проблемы №4
Причина, по которой вы чувствуете себя невесомым, заключается в том, что на вас нет силы, поскольку вы ни с чем не контактируете. Гравитация одинаково воздействует на все частицы вашего тела. Это создает ощущение, что на вас не действуют никакие силы, и вы чувствуете себя невесомым.Было бы такое же ощущение, как если бы вы плыли в космосе.
Решение проблемы №5
Центростремительное ускорение — это ускорение, которое испытывает объект при движении с определенной скоростью по дуге. Центростремительное ускорение указывает на центр дуги.
Центробежная сила — это воображаемая сила, которую не удерживает объект, движущийся по дуге. Эта сила действует противоположно направлению центростремительного ускорения. Например, если автомобиль делает крутой поворот направо, пассажиры будут стремиться соскользнуть на своих сиденьях в сторону от центра поворота влево (то есть, если они не пристегнуты ремнями безопасности).Пассажирам будет казаться, что они испытывают силу. Это определяется как центробежная сила.
Решение проблемы №6
Мощность — это скорость производства или потребления энергии. Например, если двигатель вырабатывает мощность 1000 Вт (где Вт — Джоули в секунду), то через час общая энергия, произведенная двигателем, составит 1000 Джоулей / секунду × 3600 секунд = 3 600 000 Джоулей.
Решение проблемы № 7
Ответ (а).
Поскольку столкновение происходит лобовое и все автомобили идентичны и едут с одинаковой скоростью, сила удара, испытываемая каждым автомобилем, одинакова и противоположна.Это означает, что удар такой же, как при ударе о твердую стену на скорости 100 км / ч.
Решение проблемы №8
Когда вы взмахиваете молотком, вы увеличиваете его кинетическую энергию, так что к моменту удара по гвоздю он передает большую силу, которая вбивает гвоздь в дерево.
Молоток — это, по сути, резервуар энергии, в который вы добавляете энергию во время взмаха и который сразу же высвобождается при ударе. Это приводит к тому, что сила удара значительно превышает максимальную силу, которую вы можете приложить, просто нажав на гвоздь.
Решение проблемы № 9
Эту проблему можно решить энергетическим методом.
Мы можем решить эту проблему, приравняв потенциальную энергию лука к кинетической энергии стрелы.
Лук можно рассматривать как разновидность пружины. Потенциальная энергия пружины:
(1/2) k x 2 , где k — жесткость, а x — величина растяжения или сжатия пружины.
Следовательно, потенциальная энергия PE лука равна:
PE = (1/2) (200) (0.75) 2 = 56,25 Дж
Кинетическая энергия частицы равна:
(1/2) м v 2 , где м — масса, а v — скорость.
Стрелку можно рассматривать как частицу, поскольку она не вращается при высвобождении.
Следовательно, кинетическая энергия KE стрелки равна:
KE = (1/2) (0,05) v 2
Если предположить, что энергия сохраняется, то
PE = KE
Решая для скорости стрелы v , получаем
v = 47.4 м / с
Решение проблемы №10
Статическое трение больше кинетического.
Статическое трение существует, если колеса продолжают катиться по льду без блокировки, что приводит к максимальной тормозной силе. Однако, если колеса блокируются, возникает кинетическое трение, поскольку между колесом и льдом происходит относительное проскальзывание. Это снижает тормозное усилие, и автомобилю требуется больше времени для остановки.
Антиблокировочная тормозная система (ABS) на автомобиле предотвращает блокировку колес при включении тормозов, тем самым сводя к минимуму время, необходимое автомобилю для полной остановки.Кроме того, предотвращая блокировку колес, вы лучше контролируете автомобиль.
Вопросы по физике колледжей и университетов (в основном на первом курсе)
Проблемы плотности
Проблемы с энергией
Проблемы с силой
Проблемы с трением
Проблемы с наклонной плоскостью
Проблемы кинематики
Проблемы кинетической энергии
Задачи механики
Проблемы с моментумом
Проблемы с шкивом
Статические задачи
Проблемы термодинамики
Проблемы с крутящим моментом
Дополнительные сложные вопросы по физике
Приведенные ниже 20 вопросов по физике одновременно интересны и очень сложны.Вам, вероятно, потребуется некоторое время, чтобы поработать над ними. Эти вопросы выходят за рамки типичных задач, которые вы можете встретить в учебниках физики. В некоторых из этих вопросов физики используются разные концепции, поэтому (по большей части) не существует единой формулы или набора уравнений, которые вы могли бы использовать для их решения. В этих вопросах используются концепции, преподаваемые в средней школе и колледже (в основном на первом курсе).
Рекомендуется продолжать ответы на эти вопросы по физике, даже если вы застряли.Это не гонка, поэтому вы можете пройти их в своем собственном темпе. В результате вы будете вознаграждены более глубоким пониманием физики.
Проблема № 1
Кривошипно-шатунный механизм показан ниже. Равномерное соединение BC длиной L соединяет маховик с радиусом r (вращающийся вокруг фиксированной точки A ) с поршнем C , который скользит вперед и назад в полом валу. К маховику прилагается переменный крутящий момент T , так что он вращается с постоянной угловой скоростью.Покажите, что за один полный оборот маховика энергия сохраняется для всей системы; состоящий из маховика, рычага и поршня (при условии отсутствия трения).
Обратите внимание, что сила тяжести г действует вниз, как показано.
Даже несмотря на то, что энергия сохраняется для системы, почему это хорошая идея сделать компоненты приводного механизма как можно более легкими (за исключением маховика)?
Проблема №2
В двигателе используются пружины сжатия для открытия и закрытия клапанов с помощью кулачков.Учитывая жесткость пружины 30 000 Н / м и массу пружины 0,08 кг, какова максимальная частота вращения двигателя, чтобы избежать «смещения клапанов»?
Во время цикла двигателя пружина сжимается от 0,5 см (клапан полностью закрыт) до 1,5 см (клапан полностью открыт). Предположим, что распределительный вал вращается с той же скоростью, что и двигатель.
Плавание клапанов происходит, когда частота вращения двигателя достаточно высока, так что пружина начинает терять контакт с кулачком при закрытии клапана. Другими словами, пружина не растягивается достаточно быстро, чтобы поддерживать контакт с кулачком, когда клапан закрывается.
Для простоты вы можете предположить, что закон Гука применяется к пружине, где сила, действующая на пружину, пропорциональна ее степени сжатия (независимо от динамических эффектов).
Вы можете игнорировать гравитацию в расчетах.
Проблема № 3
Объект движется по прямой. Его ускорение определяется выражением
, где C — константа, n — действительное число и t — время.
Найдите общие уравнения для положения и скорости объекта как функции времени.
Проблема № 4
В стрельбе из лука, когда стрела выпущена, она может колебаться во время полета. Если мы знаем местоположение центра масс стрелки ( G ) и форму стрелки в момент ее колебания (показано ниже), мы можем определить расположение узлов. Узлы — это «неподвижные» точки на стрелке, когда она колеблется.
Используя геометрический аргумент (без уравнений), определите расположение узлов.
Предположим, что стрелка колеблется в горизонтальной плоскости, так что никакие внешние силы не действуют на стрелку в плоскости колебаний.
Проблема № 5
Колесо гироскопа вращается с постоянной угловой скоростью w s при прецессии вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью w p . Расстояние от оси до центра передней грани вращающегося колеса гироскопа составляет L , а радиус колеса r .Шток, соединяющий ось с колесом, составляет с вертикалью постоянный угол θ .
Определите компоненты ускорения, перпендикулярные колесу, в точках A, B, C, D, помеченных, как показано.
Проблема № 6
Когда автомобиль делает поворот, два передних колеса образуют две дуги, как показано на рисунке ниже. Колесо, обращенное внутрь поворота, имеет угол поворота больше, чем у внешнего колеса. Это необходимо для того, чтобы оба передних колеса плавно образовывали две дуги с одинаковым центром, в противном случае передние колеса будут скользить по земле во время поворота.
Во время поворота задние колеса обязательно образуют ту же дугу, что и передние? Исходя из вашего ответа, каковы последствия поворота у обочины?
Проблема № 7
Горизонтальный поворотный стол на промышленном предприятии непрерывно загружает детали в паз (показан слева). Затем он сбрасывает эти детали в корзину (показано справа). Поворотный стол поворачивается на 180 ° между этими двумя ступенями. Поворотный стол ненадолго останавливается на каждой 1/8 -й оборота, чтобы вставить новую деталь в прорезь слева.
Если скорость вращения поворотной платформы составляет Вт радиан в секунду, а внешний радиус поворотной платформы составляет R 2 , каким должен быть внутренний радиус R 1 , чтобы детали выпали слота и в корзину, как показано?
Предположим:
• Угловую скорость w поворотного стола можно рассматривать как постоянную и непрерывную; Это означает, что вы можете игнорировать короткие остановки, которые поворотный стол делает на каждой 1/8 или оборота.
• Расположение корзины — 180 ° от места подачи.
• Пазы очень хорошо смазаны, поэтому между пазом и деталью нет трения.
• Детали можно рассматривать как частицы, что означает, что вы можете игнорировать их размеры в расчетах.
• Прорези выровнены по радиальному направлению поворотного стола.
Проблема № 8
Маховик однопоршневого двигателя вращается со средней скоростью 1500 об / мин.За полоборота маховик должен поглотить 1000 Дж энергии. Если максимально допустимое колебание скорости составляет ± 60 об / мин, какова минимальная инерция вращения маховика? Предположим, что трение отсутствует.
Проблема № 9
Процесс экструзии алюминия численно моделируется на компьютере. В этом процессе пуансон проталкивает алюминиевую заготовку диаметром D через матрицу меньшего диаметра d . Какова максимальная скорость пуансона V p в компьютерном моделировании, чтобы результирующая динамическая сила (предсказанная моделированием), действующая на алюминий во время экструзии, составляла не более 5% силы, вызванной деформацией алюминия? Оцените конкретный случай, когда D = 0.10 м, d = 0,02 м, а плотность алюминия ρ = 2700 кг / м 3 .
Сила, вызванная деформацией алюминия во время экструзии, определяется выражением
Подсказка:
Экструзия алюминия через фильеру аналогична протеканию жидкости по трубе, которая переходит от большего диаметра к меньшему (например, вода течет через пожарный шланг). Чистая динамическая сила, действующая на жидкость, — это чистая сила, необходимая для ускорения жидкости, которая возникает, когда скорость жидкости увеличивается, когда она течет от секции большего диаметра к секции меньшего диаметра (из-за сохранения массы).
Проблема № 10
Ребенок на горизонтальной карусели дает мячу начальную скорость V отн. . Найдите начальное направление и скорость V rel мяча относительно карусели, чтобы по отношению к ребенку мяч вращался по идеальному кругу, когда он сидит на карусели. Предположим, что между каруселью и мячом нет трения.
Карусель вращается с постоянной угловой скоростью w рад / сек, а мяч выпускается с радиусом r от центра карусели.
Проблема № 11
Тяжелый корпус насоса массой м необходимо поднять с земли с помощью крана. Для простоты движение предполагается двумерным, а корпус насоса представлен прямоугольником с размерами сторон ab (см. Рисунок). К крану (в точке P ) и корпусу насоса (в точке O ) прикреплен трос длиной L 1 . Кран поднимает трос вертикально с постоянной скоростью V p .
Предполагается, что центр масс G корпуса насоса находится в центре прямоугольника. Находится на расстоянии L 2 от точки O . Правая сторона корпуса насоса расположена на расстоянии c по горизонтали от вертикальной линии, проходящей через точку P .
Найдите максимальное натяжение троса во время подъема, которое включает часть подъема до того, как корпус насоса потеряет контакт с землей, и после того, как корпус насоса потеряет контакт с землей (отрыв).На этом этапе корпус насоса раскачивается вперед и назад.
Оцените конкретный случай, когда:
a = 0,4 м
b = 0,6 м
c = 0,2 м
L 1 = 3 м
м = 200 кг
I G = 9 кг-м 2 (инерция вращения корпуса насоса около G )
Предположим:
• Трение между корпусом насоса и землей достаточно велико, чтобы корпус насоса не скользил по земле (вправо) до того, как произойдет отрыв.
• До отрыва динамическими эффектами можно пренебречь.
• Скорость V p достаточно высокая, чтобы нижняя часть корпуса насоса отрывалась от земли после отрыва.
• Чтобы приблизить натяжение кабеля, вы можете смоделировать систему как обычный маятник во время раскачивания (вы можете игнорировать эффекты двойного маятника).
• Масса кабеля можно не учитывать.
Проблема № 12
Расположение рычагов показано ниже.Штифтовые соединения O 1 и O 2 прикреплены к неподвижному основанию и разделены расстоянием b . Тяги одинакового цвета имеют одинаковую длину. Все рычаги шарнирные и допускают вращение. Определите путь, пройденный конечной точкой P , когда синяя тяга длиной b вращается вперед и назад.
Чем интересен этот результат?
Проблема № 13
Агрегат, несущий конвейерную ленту, показан на рисунке ниже.Двигатель вращает верхний ролик с постоянной скоростью, а остальные ролики могут вращаться свободно. Ремень наклонен под углом θ . Для удержания ремня в натянутом состоянии к ремню подвешивается груз массой м , как показано.
Найдите точку максимального натяжения ремня. Вам не нужно рассчитывать это, просто найдите место и объясните причину.
Проблема № 14
Проверка качества показала, что рабочее колесо насоса слишком тяжелое с одной стороны на величину, равную 0.0045 кг-м. Чтобы исправить этот дисбаланс, рекомендуется вырезать канавку по внешней окружности рабочего колеса с помощью фрезерного станка на той же стороне, что и дисбаланс. Это позволит удалить материал с целью исправления дисбаланса. Размер канавки составляет 1 см в ширину и 1 см в глубину. Канавка будет симметричной относительно тяжелого места. На каком расстоянии от внешней окружности рабочего колеса должна быть канавка? Задайте ответ в виде θ . Совет: относитесь к канавке как к тонкому кольцу материала.
Внешний радиус рабочего колеса в месте канавки составляет 15 см.
Материал рабочего колеса — сталь, плотностью ρ = 7900 кг / м 3 .
Проблема № 15
В рамках проверки качества осесимметричный контейнер помещается на очень хорошо смазанную неподвижную оправку, как показано ниже. Затем контейнеру дают начальное чистое вращение w без начального поступательного движения. Что вы ожидаете увидеть, если центр масс контейнера смещен относительно геометрического центра O контейнера?
Проблема № 16
Поток падающего материала ударяется о пластину ударного весов, и датчик горизонтальной силы позволяет рассчитать массовый расход на его основе.Если скорость материала непосредственно перед столкновением с пластиной равна скорости материала сразу после удара по пластине, определите уравнение для массового расхода материала на основе считывания горизонтальной силы на датчике. Не обращайте внимания на трение о пластину.
Подсказка: это можно рассматривать как проблему с потоком жидкости.
Проблема № 17
SunCatcher — это двигатель Стирлинга, работающий от солнечной энергии. В нем используются большие параболические зеркала, чтобы фокусировать солнечный свет на центральный приемник, который питает двигатель Стирлинга.В параболическом зеркале можно увидеть отражение пейзажа. Почему отражение перевернуто?
Источник: http://www.stirlingenergy.com
Проблема № 18
Холодным и сухим зимним днем ваши очки запотевают, когда вы заходите в помещение после того, как некоторое время находились на улице. Это почему?
И если вы выйдете на улицу с запотевшими очками, они быстро очистятся. Это почему?
Проблема № 19
Во время учений космонавтов самолет на большой высоте движется по дуге окружности, чтобы имитировать невесомость для своих пассажиров.Объясните, как это возможно.
Проблема № 20
Веревка наматывается на шест радиусом R = 3 см. Если натяжение на одном конце каната составляет T = 1000 Н, а коэффициент статического трения между канатом и шестом составляет μ = 0,2, какое минимальное количество раз веревку необходимо наматывать вокруг шеста. чтобы не соскользнула?
Предположим, что минимальное количество оборотов веревки вокруг шеста соответствует натяжению 1 Н на другом конце веревки.
Я нашел решения для 20 вопросов физики, приведенных выше. Решения представлены в электронной книге в формате PDF. Они доступны по этой ссылке.
Вернуться на домашнюю страницу Real World Physics Problems
пожаловаться на это объявление
Идеи научных проектов для промежуточных классов с 7 по 8
ФИЗИКА
1. Пожар и горение- какие факторы влияют на горение? (Быстрый) [Exp]
2. Топливо и их эффективность производства энергии. [Exp]
3. Музыкальные инструменты- научные принципы, лежащие в их основе [Exp]
4. Музыка против шума- разница
5. Маятники — как можно ли увеличить период маятника? (Быстрый) [Exp]
6. Давление воздуха (Код = IP050) — Давление воды (Код = IP051)
7. Как установить «возвышение над уровнем моря»?
8. Gears- сравнить КПД, действие различных смазочных материалов
9. Солнечная печь [Exp *]
10. Линзы-эффекты кривизны, материалы на световых лучах
11. Может выдерживать яйца большая сила с одного направления, чем с другого? [Exp]
12. Насколько сильны нейлоновые лески? [Exp]
13. Насколько сильны пластиковые упаковки? [Exp]
14. Какие самоделки дизайн самолета лучше всего летает? [Exp *]
15. Какие факторы повлиять на отскок упавшего мяча? [Exp]
16. Как происходит сжатие и напряжение делает вещи сильными?
17. Насколько силен зубочистка?
18. Какой тип дождеватель газона работает лучше всего?
19. Какой тип \ размер лампочки дает больше всего света?
20. Как сила света измерить? — влияние на разлагаемые материалы
21. Какие материалы можно заряжать статическим электричеством? (Быстрый)
22. Какой аккумулятор длится дольше всего? — Как можно увеличить мощность? [Exp]
23. Что влияет отражение света? — преломление и дифракция света?
24. Спектр и цветная продукция- призмы
25. Как звучит произведено? Что влияет на высоту звука? — Что влияет на громкость звука? — Как бы вы измерили скорость звука?
26. Электродвигатели- принципы и факторы, влияющие на их эффективность
27. Электрические цепи- факторы, влияющие на напряжение, силу тока, сопротивление
28. Магниты и электромагниты- Что влияет на силу электромагнита? [Exp *]
29. Зуммеры и звонки и сигнализация (электромагниты).
30. Магнитная левитация- Поэкспериментируйте с гравитацией, игнорируя эффекты магнетизма, и постройте магнитный Парящий поезд
31. Радио [Exp *]
32. Внутреннее сгорание двигатели
34. Изоляция-лучшая материалы, толщина [Exp]
35. Как действует краска при изменении температуры? — эластичность резины; эффект клея. (См. проекты 110, 111 и 112 в этом списке)
36. Использование солнечной энергии Энергетика — проектирование и строительство солнечных плит, солнечных батарей и т. д. [Exp]
37. Проектирование сильного мост
38. Эффективное использование возобновляемых источников энергии — Э. Дерево, Ветер
39. Определить точность различных термометров
40. Сколько тепла требуется для повышения температуры различных веществ путем равное количество? [Exp]
41. Принцип приближение энергосбережения скоро*
42. Сравнение активных & пассивные солнечные энергетические системы по стоимости и эффективности .
43. Проектирование энергии. эффективный дом
44. Может ли вода намагничиваться?
45. Сделайте минутный таймер
46. Что свет?
ХХ. Проектор (Сделайте слайд-проектор)
50. Давление воздуха (Может давление воздуха использоваться, чтобы толкать, ломать или сгибать предметы?) [Exp]
51. Давление воды (Как вода изменение давления на разной глубине?) [Exp]
61. Определяет ли вес фейерверка, как долго фейерверк остается в воздухе? приходящий скоро*
100. Сравните медные провода с оптическими волокна для связи
110. Как влияет краска по перепадам температуры?
111. Как меняется температура повлиять на эластичность резины? [Exp]
112. Как меняется температура повлиять на прочность или сцепление клея? [Exp]
120.Влияние влаги на электрическое сопротивление [Exp]
130. Тепловая конвекция —
131. Тепло радиация-
132. Тепло проводимость
140. Американские горки
МЕТЕОРОЛОГИЯ
1. Снег- какой бывает, когда тает; что в нем содержится; структура снега хлопья; жизнь в сугробе
2. Небесный цвет- учитывать различия в цвете в разное время
3. Ветер и Облака
4. Уровни воды- изучать и записывать различные уровни в течение года в водоеме; учитывать различия и последствия для окружающей среды.
5. Образование росы- сколько образуется на квадратном метре за период времени; учетная запись для вариаций
6. Ветер-ветер путешествовать с одинаковой скоростью и в одном направлении на разной высоте?
7. Образование инея- какая должна быть температура, чтобы образовалось в первую очередь; каковы эффекты влажности? Что такое иней и роса?
8. Испарение- Влияние температуры, ветра или влажности на скорость испарения?
9. Дождь — ты можешь измерить скорость и силу дождевых капель? -каков эффект на почве, с почвопокровным покровом и без? Не могли бы вы смоделировать эффект дождя? [Exp *]
10. Сохранение тепла- пресная вода сохраняет тепло дольше, чем соленая? Как вода сравнить с землей и как это влияет на погоду? Какие факторы влияют на охлаждение земли?
11. Солнечный свет- как разные поверхности влияют на количество отраженного солнечного света и впитался? Разработайте метод измерения количества солнечного света доступен каждый день. [Exp]
12.Влажность- Можете ли вы собрать количество воды в воздухе в разные температуры?
13. Температура- в чем разница между прямым солнцем и в тени? Является постоянная разности?
14. Погодные записи- Разработайте и создайте устройство автоматической записи погоды. Контрольная работа это в течение определенного периода времени.
15. Эффекты Влажность — что происходит с волосами в периоды изменения влажности? Как человеческие волосы по сравнению с волосами других животных? Как другие материалы сравниваются по расширению и сжатию. [Exp]
21. Ветер — Каковы общие ветры в вашем районе и почему? [Exp]
22. Clouds- это облако образование, связанное с высотой, погодными системами и температурой? Изучите и запишите, как облака связаны с погодными условиями.
ХИМИЯ
1. Сжигание разные материалы.приходящий скоро *
2. Повседневная деятельность которые иллюстрируют химические принципы. приходящий скоро *
3. Химические реакции которые производят или требуют энергии [Exp]
4. Испытания товары народного потребления — клеи, пятновыводители, отбеливатели для зубов, жидкость для полоскания рта, моющие средства, бумажные полотенца (см. проекты С 41 по 49 ниже)
5. Эффекты солнечный свет на резине, туши, бумаге [Exp]
6. Действие повышенные концентрации на скорость химических реакций [Exp]
7. Сравните Уровни PH во рту у разных животных и людей в разное время. раз в сутки [Exp]
8. Сравните поверхностное натяжение различных жидкостей [Exp]
9. Работа с химические разливы от промышленности
10. Анализ снега и дождь для загрязняющих веществ; образцы из разных мест
11. Действие температура от плотности поступающих газов скоро *
12. Эффекты соль и другие загрязнения по скорости ржавления [Exp]
13. Выращивание кристаллов- факторы, влияющие на скорость и размер [Exp]
14. Можете ли вы получить вода из туши, уксуса, молока?
15. Какие эффекты делать разное количество упражнений на производство углерода диоксид в человеке?
16. Анализировать почву образцы на их составные части, способность удерживать влагу, плодородие и PH
17. Имеет ли сумма загрязнения частицами меняются в зависимости от расстояния от дороги, в зависимости от местоположения, с высотой. Определите типы частиц, обнаруженных в загрязнении Fallout [Exp]
18. Катализаторы- как они работают и почему; коммерческие заявители и проблемы
19. Пожар огнетушители — принципы эксплуатации и факторы, влияющие на их эффективность [Exp]
20. Как действуют кислоты реагировать с разными металлами в различных условиях [Exp]
21. Определить разные металлы по цвету пламени при горении [Exp]
22. Сравнить металлы в зависимости от их химической активности. Можете ли вы придумать эксперимент, который перечислит металлы в порядке их активности, от наиболее (калий) до наименее активных (золото)? [Exp]
23. Гальваника- принципы, как можно использовать разные металлы и практические приложения [Exp *]
24. Как сделать Индикатор PH при использовании капусты? (Быстрый)
25. Как йогурт сделан? Это химическая или биохимическая реакция?
26. Эффекты температура по вязкости масла (Quick) [Exp]
27.Грядут химические реакции скоро *
28. Грядет броуновское движение. скоро *
29. Приготовление соли вода питьевая, очистка от загрязняющих веществ [Exp]
30. Fruit Battery (Можете ли вы сделать электричество из фруктов и химикатов?) (Быстрый) [Exp]
31. Щелочная батарея, производит электричество. от химикатов
32. Воздух Аккумулятор, вырабатывающий электричество из соленой воды и кислорода (НОВИНКА)
41. Который Бумажные полотенца лучше впитывают? (Быстрый) [Exp]
42. Который В безалкогольных напитках больше всего газирования? (Быстрый) [Exp]
43. Какой столярный клей прочнее? (Быстрый) [Exp]
44. Который жидкость для полоскания рта убивает больше микробов? [Exp]
45. Который Пятновыводитель для ковров более эффективен? [Exp]
46. Который зубная паста обладает большей отбеливающей способностью? [Exp]
47. Который Моющее средство лучше всего удаляет органические пятна? [Exp]
48. Какое бумажное полотенце самый сильный? (Быстрый) [Exp]
49. Какие отбеливатели для зубов работают лучше всего? [Exp]
50. Свеча теряет массу при плавлении вниз? [Exp]
51. Который жидкость для мытья посуды лучше всего очищает масло? [Exp]
61. Модель атома?
БОТАНИИ / БИОЛОГИЯ
1. Прорастание — чем отличаются однодольные и двудольные — воздействие тепла, света, углекислый газ, уровень PH и др. по всхожести
2. Фотосинтез — факторы, влияющие на скорость фотосинтеза (температура, свет
интенсивность, вода, углекислый газ)
— используемая часть светового спектра
в фотосинтезе [Exp]
3.Лист — делай количество и размер устьиц у разных растений различаются — что бывает, если устьица прикрыты и почему
4. Семейные исследования по наследству
5. Генетические исследования — связь между цветом волос и глазами
6. Генетические исследования — связь между цветом и силой волос
7. Генетические исследования — связи между секс и леворукость
9.Реакции простейшие к предстоящим изменениям в окружающей среде скоро *
10. Предпочтительный Уровень pH в почве для различных растений скоро *
11. Определить влияние различных питательных веществ на рост растений [Exp]
12. Как количество воды влияет на рост растений? [Exp]
13. Как солнечные часы влияют на рост растений? [Exp]
14. Как сила убийцы сорняков влияют на рост растений? [Exp]
15. Как температура влияет на рост растений? [Exp]
16. Как загрязняющие вещества влияют на рост растений? [Exp]
17. Как уровень PH влияет на рост растений? [Exp]
18. Могут ли растения жить без углекислого газа? [Exp]
19. Могут ли растения жить без кислорода? [Exp]
20. Какой процент различных растений составляют воды? скоро будет *
21. Корни — сколько воды расходуют разные растения? [Exp]
22.Корни — влияние температуры, солнечного света и т. Д. На использование воды (транспирация) [Exp]
23. Корни — как различные типы почв влияют на способность корней закреплять растения? [Exp]
24. Корни — какие факторы способствуют росту корней и как вода, кислород, тип почвы, минералы влияют на рост корней? скоро будет* [Exp]
25. Как действует кислотный дождь на рост растений? [Exp]
30. Какие условия благоприятны для: -роста грибка- Э.Г. дрожжевые, плесневые, грибковые заболевания ? [Exp]
31. Какие условия благоприятны для: -грибного выращивания? [Exp]
32. Какие условия подходят для: выращивания рассольной креветки? скоро будет* [Exp]
33. Какие условия благоприятны для: роста водорослей? [Exp]
34. Какие условия благоприятны для: роста бактерий или контроль? [Exp]
35. Производство двуокиси углерода (биологический метод) [Exp]
46. Полевые исследования — виды бактерии, обнаруженные в доме. [Exp]
47. Полевые исследования — виды бактерий, обнаруженных на теле. [Exp]
48. Полевые исследования -типы различных типов бактерий, обнаруженных в почве. [Exp]
100. Циркуляционный Система — факторы, влияющие на артериальное давление [Exp]
101. Сердечно-сосудистая система Система — факторы, влияющие на частоту сердечных сокращений [Exp]
102. Кровообращение Система — Факторы, влияющие на частоту дыхания [Exp]
103. Системы кровообращения Система — есть ли связь между артериальным давлением и скоростью сердцебиения? [Exp]
201. Марка Модель растительной или животной клетки.
202. Насколько велики клетки растений?
203. Насколько велика капля воды? Факторы, влияющие на размер капли растворы на водной основе.
301. Кальций в костях
Конец. * Если вы член и вам нужен какой-либо из этих проектов, отправьте нам сообщение так что мы можем попытаться ускорить этот проект.
Международная школа Белграда | MYP Science
НАЗАД
Резюме:
Науки 7-го класса — это естественный курс MYP, который включает в себя немного физики, биологии и химии.Мы исследуем ключевые концепции изменений, эстетики и систем. Темы физики в основном связаны с движением энергии в системах с акцентом на световую и звуковую энергию, а также влияние гравитации и ее связь с жизнью на Земле. Мы исследуем это дальше, когда рассмотрим процессы, влияющие на погодные и климатические модели, опять же при рассмотрении человеческих связей. Затем мы исследуем жизнь за пределами Земли, и, наконец, будет раскрыта биология растений, а также их невероятная способность адаптироваться к окружающей среде.Этот курс фокусируется на применении критического мышления в глобальном контексте, а также на интерпретации данных, исследовательских навыках и экспериментировании.
Квартиры и темы:
Блок 1 — Волны вокруг нас
| Блок 2 — Погода и климат
|
Блок 3 — Нет места лучше дома
| Блок 4 — Удивительный мир растений
|
Необходимые материалы для каждого класса:
Заряжено Ноутбук.● Блокнот в твердой обложке. Страницы могут быть пустыми (без линий) или с линиями. Эту записную книжку следует использовать только на уроках естественных наук. ● Пишущие принадлежности — ручка, карандаш, линейка
Закрытая обувь (обязательно при проведении экспериментов) ● Калькулятор ● Наушник или наушники. ● Миллиметровая бумага. ● Набор цветных карандашей и маркеров
.Цели : Как указано в руководстве MYP Sciences, цели MYP science заключаются в поощрении и предоставлении учащимся возможности
|
|
НАЗАД
7 самых больших вопросов по физике, на которые нет ответов.
На этом загадки не заканчиваются.Атомы, как известно, электрически нейтральны — положительный заряд протонов компенсируется отрицательным зарядом электронов, — но Линкольн говорит, почему это так, «никто не знает».
2. Почему гравитация такая странная?
Нет силы более знакомой, чем сила тяжести — в конце концов, это то, что удерживает наши ноги на земле. И общая теория относительности Эйнштейна дает математическую формулировку гравитации, описывая ее как «искривление» пространства. Но гравитация в триллион триллионов триллионов раз слабее трех других известных сил (электромагнетизма и двух видов ядерных сил, действующих на крошечных расстояниях).
Одна возможность — на данный момент спекулятивная — состоит в том, что помимо трех измерений пространства, которые мы замечаем каждый день, есть скрытые дополнительные измерения, возможно, «свернутые» таким образом, что их невозможно обнаружить. Если эти дополнительные измерения существуют — и если гравитация способна «просачиваться» в них, это могло бы объяснить, почему гравитация кажется нам такой слабой.
«Может быть, гравитация так же сильна, как и эти другие силы, но она быстро растворяется, выплескиваясь в эти другие невидимые измерения», — говорит Уайтсон.Некоторые физики надеялись, что эксперименты на LHC дадут намек на эти дополнительные измерения, но пока безуспешно.
3. Почему кажется, что время течет только в одном направлении?
Со времен Эйнштейна физики думали, что пространство и время образуют четырехмерную структуру, известную как «пространство-время». Но пространство очень сильно отличается от времени. В космосе мы можем перемещаться, как захотим. Что касается времени, мы застряли. Мы стареем, а не моложе. И мы помним прошлое, но не будущее.Время, в отличие от пространства, кажется, имеет предпочтительное направление — физики называют его «стрелой времени».
Некоторые физики подозревают, что второй закон термодинамики дает ключ к разгадке. Он утверждает, что энтропия физической системы (грубо говоря, количество беспорядка) со временем увеличивается, и физики думают, что это увеличение и определяет направление времени. (Например, разбитая чашка имеет больше энтропии, чем целая — и, конечно же, разбитые чашки всегда появляются после целых, а не раньше.)
Энтропия сейчас может расти, потому что раньше она была ниже, но почему она была низкой с самого начала? Была ли энтропия вселенной необычно низкой 14 миллиардов лет назад, когда она возникла в результате Большого взрыва?
Для некоторых физиков, включая Шона Кэрролла из Калифорнийского технологического института, это недостающий элемент головоломки. «Если вы скажете мне, почему ранняя Вселенная имела низкую энтропию, я смогу объяснить остальное», — говорит он. По мнению Уайтсона, энтропия — это еще не все. «Для меня, — говорит он, — самый глубокий вопрос заключается в том, почему время так отличается от пространства?» (Недавнее компьютерное моделирование, кажется, показывает, как асимметрия времени может возникать из фундаментальных законов физики, но работа противоречива, и окончательная природа времени продолжает вызывать горячие споры.)
Похожее
4. Куда делось все антивещество?
Антивещество может быть более известным в художественной литературе, чем в реальной жизни. В оригинальном «Звездном пути» антивещество реагирует с обычным веществом, приводя в движение варп-двигатель, который движет U.S.S. Предприятие на скоростях, превышающих скорость света. В то время как варп-драйв — это чистая выдумка, антивещество вполне реально. Мы знаем, что для каждой частицы обычного вещества может быть идентичная частица с противоположным электрическим зарядом. Антипротон, например, похож на протон, но с отрицательным зарядом.Между тем, античастица, соответствующая отрицательно заряженному электрону, является положительно заряженным позитроном.
Физики создали антиматерию в лаборатории. Но когда они это делают, они создают равное количество материи. Это предполагает, что в результате Большого взрыва материя и антивещество были созданы в равных количествах. Однако почти все, что мы видим вокруг себя, от земли под ногами до самых далеких галактик, состоит из обычной материи.
Навигация по записям
Рубрики
Самарская область в числе лидеров по количеству участников школьного этапа всероссийской олимпиады школьников
Итоги, проблемы, пути решения и перспективы развития всероссийской олимпиады школьников обсудили на совещании, организованном Министерством просвещения РФ, представители всех 85 регионов страны. В приветственном видеообращении заместитель Министра просвещения РФ Виктор Басюк обратил особое внимание на то, что всероссийская олимпиада школьников – самое массовое мероприятие в России по выявлению и развитию одарённых в учебной деятельности ребят.
«Ежегодно около 6 миллионов школьников разных возрастов вступают в соревновательное состязание, надеясь прийти к финишу с достойным результатом. Федеральным законодательством предусмотрена льгота для поступления призёров и победителей олимпиады без вступительных испытаний в вуз по специальности, которая соответствует направлению олимпиады. Кроме того, у победителей и призёров регионального этапа олимпиады есть возможность получить грант Президента на обучение в вузах. Приз за победу высок. Поэтому так важно обеспечить максимальную прозрачность, объективность и достоверность результатов олимпиады», – подчеркнул заместитель Министра.
В ходе всероссийской дискуссии особое внимание участники уделили вынужденным мерам этого года, подчеркивая нисколько сложности проведения олимпиады «на дистанте», сколько возможности, которые открывает данный формат. Самарская область была выбрана фондом «Талант и успех» в качестве пилотной площадки, на которой впервые интеллектуальные состязания по шести предметам (математика, физика, информатика, химия, биология, астрономия) проходят в онлайн режиме на платформе образовательного центра «Сириус», что позволяет ученикам решать задания из любой точки подключения (дома или школы) при помощи индивидуального кода. В общей сложности в интеллектуальных состязаниях по физике, биологии и астрономии приняли участие 95 626 школьников Самарской области. Это один из самых высоких показателей по стране.
«Специфика Всероссийской олимпиады школьников такова, что могут в ней принимать участие дети, начиная с четвертого класса. И это очень важно. Потому что ребята в самом юном возрасте гораздо глубже погружаются в предметы, учатся решать нестандартные задачи и постепенно присоединяются к олимпиадному движению, — подчеркнул министр образования и науки Самарской области Виктор Акопьян. – По итогам нацпроекта Россия должна войти в 10 сильнейших стран мира по качеству общего образования. Такую задачу поставил Президент Владимир Владимирович Путин. Я уверен, что участие наших учеников во Всероссийской олимпиаде школьников поможет в ее достижении».
Вовлечение ребят в олимпиадное движение является одним из ключевых элементов в достижении национальных целей развития России в части создания возможностей для самореализации и развития талантов. Губернатор Дмитрий Азаров ранее подчеркивал, что крайне важно выстроить в регионе работу с одаренными детьми. По инициативе руководителя Самарской области в 2019-м было подписано соглашение с фондом «Талант и успех» по созданию центра, который работает по модели сочинского Сириуса, он получил название «Вега». В этом году в рамках национального проекта «Образование», инициированного Президентом России Владимиром Путиным, его капитально отремонтировали и оснастили современным оборудованием. Это позволяет вывести обучение детей на качественно новый уровень.
Опыт работы с одаренными детьми и систему поддержки педагогов, работающих с юными талантами, на всероссийском совещании представила заместитель министра образования и науки Самарской области Светлана Бакулина.
В настоящее время прорабатывается вопрос изменения нормативно-правовой базы организации самого масштабного интеллектуального состязания школьников. Виктор Басюк напомнил, что олимпиада – многоэтапное соревнование, в проведении которого задействовано большое количество организаторов: педагоги, администрация школ, специалисты органов управления образованием, преподаватели вузов.
«От того, насколько слаженно сработают команды организаторов на всех этапах проведения олимпиады, насколько правильно выстроена вертикаль взаимодействия, во многом зависит имидж этого состязания, его восприятие как участниками, так и населением в целом», – отметил заместитель Министра просвещения РФ, Виктор Басюк, передает пресс-служба облправительства.
Финал ВОШ 2021
Array
(
[0] => Array
(
[0] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10580/DSC00669_JPG_5,70_015.JPG
[1] => День первого тура. Фото: Руслан Беляков
[2] => Английский язык
)
[1] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10350/20210407-IMG_8544_jpg_14,00_001.jpg
[1] => Открытие олимпиады. Фото: Анна Зайцева
[2] => Информатика
)
[2] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10480/_MG_7928_jpg_6,10_022.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Итальянский язык
)
[3] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10610/P1350512.JPG
[1] => День первого тура. Фото: Мария Маркова
[2] => Немецкий язык
)
[4] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10370/IMG_4898_jpg_1,60_001.jpg
[1] => Открытие олимпиады. Фото: Анастасия Курапова
[2] => Русский язык
)
[5] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10210/DSC01238_jpg_5,60_003.jpg
[1] => Открытие олимпиады. Фото: Никита Чикин
[2] => Химия
)
[6] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10661/43_jpg_7,00_004.jpg
[1] => Второй тур. Фото: Дарина Огородникова
[2] => Астрономия
)
[7] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10671/Image-1_(1).jpg
[1] => Открытие. Фото организаторов олимпиады
[2] => Искусство (МХК)
)
[8] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10521/_MG_8027_jpg_3,80_031.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Китайский язык
)
[9] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10741/DSC_5323_jpg_5,50_009.jpg
[1] => Открытие. Фото: Владислав Кононов
[2] => ОБЖ
)
)
[1] => Array
(
[0] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10660/29_jpg_8,40_001.jpg
[1] => Второй тур. Фото: Дарина Огородникова
[2] => Астрономия
)
[1] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10670/Image-4.jpg
[1] => Открытие. Фото организаторов олимпиады
[2] => Искусство (МХК)
)
[2] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10530/_MG_8185_jpg_5,30_008.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Китайский язык
)
[3] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10740/DSC_5723_jpg_4,80_008.jpg
[1] => Открытие. Фото: Владислав Кононов
[2] => ОБЖ
)
[4] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10650/DSC06211_JPG_4,10_003.JPG
[1] => Второй день олимпиады. Фото: Александр Чернышев
[2] => Технология
)
[5] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10360/NCFU2509_jpg_1,80_014.jpg
[1] => Открытие олимпиады. Фото: Илья Хачатурян
[2] => Экология
)
[6] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10721/IMG_7349_jpg_1,10_002.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Анастасия Курапова
[2] => Биология
)
[7] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10501/_MG_8190_jpg_4,40_009.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Испанский язык
)
[8] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10451/IMG_9081_JPG_4,20_003.JPG
[1] => День открытия олимпиады и первого тура. Фото: Олег Беркутов
[2] => Литература
)
[9] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10371/IMG_4922_jpg_1,50_002.jpg
[1] => Открытие олимпиады. Фото: Анастасия Курапова
[2] => Русский язык
)
)
[2] => Array
(
[0] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10720/IMG_7284_jpg_1,20_004.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Анастасия Курапова
[2] => Биология
)
[1] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10500/_MG_7869_jpg_4,50_016.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Испанский язык
)
[2] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10450/1_(1)_JPG_4,20_005.JPG
[1] => День открытия олимпиады и первого тура. Фото: Олег Беркутов
[2] => Литература
)
[3] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10770/IMG-c92905cfdcdc0552b01c819d194faf9e-V.jpg
[1] => Загружено участником
[2] => Обществознание
)
[4] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10330/105.jpg
[1] => Экскурсия. Фото: Ольга Зелинских
[2] => Физика
)
[5] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10200/SI_10061_jpg_6,00_011.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Илья Сафаров
[2] => Экономика
)
[6] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10601/IMG_8911_JPG_5,30_006.JPG
[1] => Первый тур. Фото: Герман Удалов
[2] => География
)
[7] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10271/P2930831_jpg_0,69_006.jpg
[1] => Вечернее мероприятие для участников и тренеров. Фото: Наталья Яровская
[2] => История
)
[8] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10631/DSC_9291_jpg_3,30_004.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Ольга Зелинских
[2] => Математика
)
[9] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10651/DSC06213_JPG_3,70_001.JPG
[1] => Второй день олимпиады. Фото: Александр Чернышев
[2] => Технология
)
)
[3] => Array
(
[0] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10600/IMG_8821_JPG_5,70_002.JPG
[1] => Первый тур. Фото: Герман Удалов
[2] => География
)
[1] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10270/P2930792_jpg_0,70_004.jpg
[1] => Вечернее мероприятие для участников и тренеров. Фото: Наталья Яровская
[2] => История
)
[2] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10630/DSC_9271_jpg_3,20_001.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Ольга Зелинских
[2] => Математика
)
[3] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10320/DSC_0368_jpg_12,00_001.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Анна Касатова
[2] => Право
)
[4] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10240/IMG_6270_jpg_3,60_002.jpg
[1] => Перед турами. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Французский язык
)
[5] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10581/DSC00668_JPG_2,90_014.JPG
[1] => День первого тура. Фото: Руслан Беляков
[2] => Английский язык
)
[6] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10351/20210407-IMG_8636_jpg_13,00_003.jpg
[1] => Открытие олимпиады. Фото: Анна Зайцева
[2] => Информатика
)
[7] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10471/_MG_8190_jpg_4,40_009.jpg
[1] => Первый тур. Фото: Екатерина Кожанова
[2] => Итальянский язык
)
[8] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10611/P1350464.JPG
[1] => День первого тура. Фото: Мария Маркова
[2] => Немецкий язык
)
[9] => Array
(
[0] => /files/m_foto_vos/10331/PXL_20210329_071823063_MP.jpg
[1] => Сборная Москвы
[2] => Физика
)
)
)
Аэродинамика и конструкция Spinning Samara Модель
Особая форма техники распространения крылатых семян (самара), принятая природой, использует авторотационное (безприводное вращение крыла, создающее силу тяги против силы тяжести) спуск; например, для в кленах и деревьях махагони. Этот метод обеспечивает самую низкую скорость опускания среди различных методов рассеивания семян, встречающихся в природе, обеспечивая безопасность нежных семян. Биологические решения важных инженерных проблем в аэрокосмической отрасли, а также в борьбе со стихийными бедствиями — сброс спасательных упаковок с воздуха во время наводнений может быть вдохновлен самарой.Самара представляет собой сложную структуру, имеющую отвесный корень, содержащий семя, прикрепленное к трехмерному крылу. Динамика самары с момента спуска полностью нестабильна, включая начальную фазу перехода, когда самара кувыркается, пока не достигает авторотации, ведущей к постоянной скорости спуска. Распределение масс и аэродинамических сил в этой единой конструкции обеспечивает ее устойчивость при спуске. Исследования для всестороннего понимания физики самар ограничены.Недавно было обнаружено, что вихрь на передней кромке (LEV) отвечает за высокие силы тяги, достигаемые во время авторотации. Зависимость LEV от морфологии семян необходимо понимать для разработки оптимальных устройств для инженерных приложений. Основная цель этого исследования — понять влияние морфологии на аэродинамику Самары с особым вниманием к характеристикам ЛЭВ. Поле обтекания авторотационной самары экспериментально получено с помощью велосиметрии по изображению частиц (PIV) в специально разработанной вертикальной аэродинамической трубе.Однако естественная самара имеет ограниченную полезность для параметрических исследований; Поэтому разработана 3D-печатная модель, которая точно имитирует функции естественной самары. Испытания на падение естественной самары и модели, напечатанной на 3D-принтере, показывают, что динамика модели и самары схожа. Впервые полная характеристика распределения LEV по размаху была проведена на самарской модели, что позволяет нам понять взаимосвязь между наблюдаемой физикой потока, морфологией и рабочими параметрами.
% PDF-1.5 % 1 0 объект > / Метаданные 4 0 R / ViewerPreferences 5 0 R >> эндобдж 6 0 obj / CreationDate (D: 20160718021749 + 01’00 ‘) / ModDate (D: 20160718021749 + 01’00 ‘) /Режиссер >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > транслировать Microsoft® Word 2016
JHUAPL -, Джордж, Кларк
TW Broiles, G. Livadiotis, JL Burch, K. Chae, G. Clark, TE Cravens, R. Davidson, A. Eriksson, RA Frahm, SA Fuselier, J. Goldstein, R. Goldstein, P. Henri, H. Madanian , К. Мандт, П. Мокаши, К. Поллок, А. Рахмати, М. Самара, С. Дж. Шварц, (2016), Характеристика кометных электронов с распределением каппа, Journal of Geophysical Research-Space Physics, 121, 7407-7422
ГРАММ.Кларк, Ф. Аллегрини, DJ McComas, П. Луарн, (2016), Моделирование отклика электростатического анализатора в цилиндре во внешнем магнитном поле: экспериментальная проверка с датчиком Juno JADE-E, Журнал геофизических исследований и космической физики, 121, 5121-5136
Дж. Кларк, И. Коэн, Дж. Х. Вестлейк, Дж. Б. Эндрюс, П. Брандт, Р. Э. Голд, М. А. Гкиулиду, Р. Хакала, Д.Хаггерти, М. Е. Хилл, Г. К. Хо, С. Е. Яскулек, П. Коллманн, Б. Х. Маук, Р. Л. Макнатт, Д. Г. Митчелл, К. С. Нельсон, К. Параницас, Н. Пашалидис, К. Э. Шлемм, (2016), Детектор энергичных заряженных частиц «Puck» : Дизайн, наследие и достижения, Журнал геофизических исследований и космической физики, 121, 7900-7913.
Дж. Кларк, Б. Х. Маук, К. Параникас, П. Коллманн, Х.Т. Смит, (2016), Зарядовые состояния энергичных ионов кислорода и серы в магнитосфере Юпитера, Journal of Geophysical Research-Space Physics, 121, 2264-2273.
П. Коллманн, К. Параникас, Г. Кларк, Э. Руссос, А. Лагг, Н. Крупп, (2016), Вертикальная толщина газового тора Юпитера на основе измерений заряженных частиц, Geophysical Research Letters, 43, 9425-9433
Б.Лавро, Ю.К. Чжан, Ю. Вернисс, Д. Дж. Гершман, Дж. Дорелли, П. А. Кассак, Дж. Дарджент, К. Поллок, Б. Джайлз, Н. Аунаи, М. Аргалл, Л. Аванов, А. Барри, Дж. Берч , М. Чендлер, Л. -Дж. Чен, Дж. Кларк, И. Коэн, В. Коффи, Дж. П. Иствуд, Дж. Эгедал, С. Эрикссон, Р. Эргун, С. Дж. Фарруджа, С. А. Фюзелье, В. Жено, Д. Грэм, Э. Григоренко, Х. Хасегава , К. Жакей, И. Касем, Ю. Хотяинцев, Э. Макдональд, В. Магнес, А. Маршодон, Б. Маук, Т. Э. Мур, Т. Мукаи, Р.Накамура, В. Патерсон, Э. Пену, Т. Д. Фан, А. Рейджер, А. Ретино, З. Дж. Ронг, К. Т. Рассел, Ю. Сайто, Дж. -А. Sauvaud, SJ Schwartz, C. Shen, S. Smith, R. Strangeway, S. Toledo-Redondo, R. Torbert, DL Turner, S. Wang, S. Yokota, (2016), Токи и связанное с ними рассеяние и подпрыгивание электронов вблизи область диффузии на магнитопаузе Земли, Geophysical Research Letters, 43, 3042-3050
ЧАС.Маданян, Т. Е. Кравенс, А. Рахмати, Р. Гольдштейн, Дж. Берч, А. И. Эрикссон, Н. Дж. Т. Эдберг, П. Генри, К. Мандт, Г. Кларк, М. Рубин, Т. Бройлс, Н. Л. Риди, (2016), Надтепловые электроны около ядра кометы 67P / Чурюмов-Герасименко в 3AU: сравнение моделей с данными Rosetta, Journal of Geophysical Research-Space Physics, 121, 5815-5836
Дж. Х. Вестлейк, Д.Г. Митчелл, П. К. Брандт, Б. Г. Эндрюс, Г. Кларк, (2016), Низкоэнергетический нейтральный тепловизор (LENI), Журнал геофизических исследований и космической физики, 121, 8228-8236
Р. Гольдштейн, Дж. Л. Берч, П. Мокаши, Т. Бройлс, К. Мандт, Дж. Хэнли, Т. Кравенс, А. Рахмати, М. Самара, Дж. Кларк, М. Хессиг, Дж. М. Вебстер, (2015), Rosetta Ion and Electron Sensor (IES) измерение развития захваченных ионов кометы 67P / Чурюмов-Герасименко, Geophysical Research Letters, 42, 3093-3099
Дж.Л. Берч, Т. И. Гомбози, Дж. Кларк, П. Мокаши, Р. Гольдштейн, (2015), Наблюдение заряженных нанозерен на комете 67P / Чурюмов-Герасименко, Geophysical Research Letters, 42, 6575-6581
Дж. Кларк, К. Параникас, Д. Сантос-Коста, С. Ливи, Н. Крупп, Д. Г. Митчелл, Э. Руссос, В. -Л. Ценг, (2014), Эволюция распределений питч-углов электронов в средней области магнитосферы Сатурна из MIMI / LEMMS, Planetary and Space Science, 104, 18-28.
ГРАММ.Кларк, Ф. Аллегрини, Б. М. Рэндол, Д. Дж. МакКомас, П. Луарн, (2013), Отклик электростатических анализаторов из-за обратного рассеяния электронов: анализ конкретного случая с помощью прибора Juno Jovian Auroral Distribution Experiment-Electron, Review of Scientific Instruments, 84
Д. Дж. МакКомас, Н. Александер, Ф. Аллегрини, Ф. Багенал, К. Биб, Дж. Кларк, Ф. Крейри, М. И. Десаи, А.Де Лос Сантос, Д. Демки, Дж. Дикинсон, Д. Эверетт, Т. Финли, А. Грибанова, Р. Хилл, Дж. Джонсон, К. Кофоед, К. Лёффлер, П. Луарн, М. Мэйпл, В. Миллс, К. Поллок, М. Рено, Б. Родригес, Ж. Рузо, Д. Сантос-Коста, П. Валек, С. Вейднер, П. Уилсон, Р. Дж. Уилсон, Д. Уайт, (2013), Юпитерианские полярные сияния Эксперимент по распространению (JADE) миссии Juno на Юпитер, Space Science Reviews, 1-97, http://link.springer.com/article/10.1007/s11214-013-9990-9/fulltext.html
М.Hlond, M. Bzowski, E. Moebius, H. Kucharek, D. Heirtzler, NA Schwadron, ME O ‘Neill, G. Clark, GB Crew, S. Fuselier, DJ McComas, (2012), ТОЧНОЕ УКАЗАНИЕ IBEX-Lo НАБЛЮДЕНИЯ, Серия дополнений к астрофизическому журналу, 198
С.А. Фюзелье, П. Бохслер, Д. Чорней, Г. Кларк, Г. Б. Крю, Г. Данн, С. Эллис, Т. Фридман, Х. О. Фунстен, А. Г.Гилметти, Дж. Гугинс, М.С. Гранофф, Дж. У. Гамильтон, Дж. Хэнли, Д. Хейрцлер, Э. Герцберг, Д. Айзек, Б. Кинг, У. Кнаусс, Х. Кучарек, Ф. Кудирка, С. Ливи, Дж. Лобелл, С. Лонгворт, К. Машберн, Д. Д. МакКомас, Э. Мебиус, А. С. Мур, Т. Е. Мур, Р. Дж. Неманич, Дж. Нолин, М. О’Нил, Д. Пьяцца, Л. Петерсон, С. Е. Поуп, П. Розмариновски , Л.А. Саул, Дж. Р. Шеррер, Дж. А. Шеер, К. Шлемм, Н. А. Швадрон, К. Тилье, С. Турко, Дж. Тайлер, М. Фосбери, М. Визер, П.Вурц, С. Заффке, (2009), Датчик IBEX-Lo, Обзоры космической науки, 146, 117-147
Э. Мебиус, Х. Кучарек, Г. Кларк, М. О’Нил, Л. Петерсен, М. Бзовски, Л. Саул, П. Вурц, С.А. Фюзельер, В.В. Измоденов, DJ McComas, HR Mueller, DB Alexashov, ( 2009), Диагностика нейтрального межзвездного потока газа на 1 а.е. с помощью IBEX-Lo, Space Science Reviews, 146, 149-172
Оценка эффективности EUHFORIA Моделирование фонового солнечного ветра
Sol Phys.2019; 294 (12): 170.
, 1, 2 , 3 , 2 , 4 , 3, 4 , 3, 4 , 2, 5 , 4 , 5 , 5 , 3 , 3, 4 и 4Юрген Хинтеррайтер
1 Институт космических исследований Австрийской академии наук, Грац , Schmiedlstraße 6, 8042 Graz, Austria
2 Институт физики, Университет Граца, Universitätsplatz 5, 8010 Graz, Austria
Jasmina Magdalenic
3 Солнечно-земной центр передового опыта — SIDC, Королевская обсерватория Бельгии , 1180 Брюссель, Бельгия
Мануэла Теммер
2 Институт физики, Университет Граца, Universitätsplatz 5, 8010 Грац, Австрия
Кристин Вербеке
4 Центр математической астрофизики плазмы (CmPA ), KU Leuven, 3001 Leuven, Бельгия
Иммануэль Кристофер Джебарадж
3 Солнечно-земной центр передового опыта — SIDC, Королевская обсерватория Бельгии, 1180 Брюссель, Бельгия
4 Центр математической астрофизики плазмы (CmPA) , KU Leuven, 3001 Leuven, Бельгия
Evangelia Samara
3 Солнечно-земной центр передового опыта — SIDC, Королевская обсерватория Бельгии, 1180 Брюссель, Бельгия
4 Центр математической астрофизики плазмы (CmPA), KU Leuven, 3001 Leuven, Бельгия
Eleanna Asvestari
2 Институт физики, Университет Граца, Universitätsplatz 5, 8010 Graz, Austria
5 Физический факультет, Университет Хельсинки, P.O. Box 64, 00014 Helsinki, Finland
Stefaan Poedts
4 Центр математической астрофизики плазмы (CmPA), KU Leuven, 3001 Leuven, Бельгия
Jens Pomoell
5 Физический факультет Хельсинкского университета , PO Box 64, 00014 Helsinki, Finland
Emilia Kilpua
5 Физический факультет Хельсинкского университета, P.O. Box 64, 00014 Хельсинки, Финляндия
Лучано Родригес
3 Солнечно-земной центр передового опыта — SIDC, Королевская обсерватория Бельгии, 1180 Брюссель, Бельгия
Камилла Сколини
3 Солнечно-земной центр передового опыта– SIDC, Королевская обсерватория Бельгии, 1180 Брюссель, Бельгия
4 Center for Mathematical Plasma Astrophysics (CmPA), KU Leuven, 3001 Leuven, Belgium
Alexey Isavnin
4 Center for Mathematical Plasma Astrophysics, CmPAstrophysics, KU Leuven, 3001 Leuven, Бельгия
1 Институт космических исследований Австрийской академии наук, Грац, Schmiedlstraße 6, 8042 Graz, Austria
2 Институт физики, Университет Граца, Universitätsplatz 5, 8010 Graz, Austria
3 Солнечно-земной центр передового опыта — SIDC, Королевская обсерватория Бельгии, 1180 Брюссель, Бельгия
4 Centr e for Mathematical Plasma Astrophysics (CmPA), KU Leuven, 3001 Leuven, Belgium
5 Физический факультет, Университет Хельсинки, P.O. Box 64, 00014 Helsinki, Finland
Автор, ответственный за переписку.Поступило 19 августа 2019 г .; Принято 15 ноября 2019 г.
Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями Международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что вы должным образом укажете автора (авторов) и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения.Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.Abstract
Чтобы удовлетворить растущую потребность в более точных прогнозах космической погоды, недавно была разработана новая модель под названием EUHFORIA (EUropean Heliospheres FORecasting Information Asset). Мы представляем первые результаты оценки эффективности моделирования солнечного ветра с помощью EUHFORIA и определяем возможные ограничения его нынешней установки. Используя базовую настройку модели EUHFORIA 1.0.4 с входными параметрами по умолчанию, мы смоделировали фоновый солнечный ветер (без корональных выбросов массы) и сравнили полученные результаты с результатами измерений Advanced Composition Explorer (ACE) на месте.В целях статистического исследования мы разработали метод объединения ежедневных прогонов EUHFORIA в непрерывные временные ряды. Комбинированные временные ряды были получены за 2008 год (низкая солнечная активность) и 2012 год (высокая солнечная активность), из которых были извлечены профилей скорости и плотности на месте, профилей. Мы находим для фазы низкой активности лучшее соответствие между результатами модели и наблюдениями по сравнению с рассматриваемым интервалом времени высокой активности. Качество моделируемых параметров солнечного ветра весьма непостоянно.Поэтому для лучшего понимания полученных результатов мы также качественно проверили характеристики корональных дыр, , то есть источников исследуемых быстрых потоков. Мы обсуждаем, как различные характеристики корональных дыр и входные параметры в EUHFORIA влияют на моделируемый быстрый солнечный ветер, и предлагаем возможности для улучшения модели.
Ключевые слова: Корональные дыры, Магнитные поля, Модели, Солнечный Ветер, Магнитогидродинамика
Введение
Солнечный ветер — это непрерывный поток заряженных частиц, распространяющихся наружу из горячей короны Солнца в межпланетное пространство.Скорость, измеренная на гелиоцентрическом расстоянии 1 а.е., как правило, охватывает диапазон от 300 до 800 км / с -1 , состоящий из медленного солнечного ветра и высокоскоростных потоков солнечного ветра, которые имеют разные характеристики и источники (, например, Schwenn, 2006 ; Кранмер, Гибсон и Райли, 2017).
Источниками медленного солнечного ветра являются замкнутые области магнитного поля корональных арок, активных областей, границ корональных дыр (КД), а также стримеры и псевдостримеры (Cranmer, Gibson, and Riley, 2017).С другой стороны, быстрый солнечный ветер исходит из открытых областей магнитного поля, КД, по которым ионизированные атомы (в основном протоны и альфа-частицы) и электроны могут легко уходить в межпланетное пространство. КД — это локализованные области с низкой плотностью и низкой температурой в солнечной короне, которые обычно медленно эволюционируют и могут сохраняться в течение нескольких солнечных оборотов (Schwenn, 2006). Однако, где именно внутри КД ускоряется высокоскоростная составляющая солнечного ветра, не совсем понятно и является предметом многочисленных исследований.
Высокоскоростные потоки из КД взаимодействуют с более медленным солнечным ветром впереди, вызывая области сжатия, которые могут привести к геомагнитным бурям, а быстрый поток, следующий за областью сжатия с альвеновскими флуктуациями, может существенно продлить фазу восстановления бури ( например, Tsurutani и Гонсалес, 1987). Хорошо известно, что во время максимальной фазы солнечного цикла на космическую погоду в основном влияют кратковременные выбросы корональной массы (CME: , например, Webb and Howard, 2012), однако во время фаз спада и минимальной активности высокоскоростные ручьи оказывают значительное влияние (Цурутани и др., 2006; Ричардсон и Кейн, 2012; Kilpua et al. , 2017). На всех фазах солнечного цикла высокоскоростные потоки солнечного ветра также оказывают первостепенное влияние, вызывая усиление потоков электронов пояса Ван Аллена к релятивистским электронам ( например, Paulikas and Blake, 1979; Jaynes et al. , 2015; Kilpua et al. , 2015), и они сильно структурируют межпланетное пространство, что является важным фактором при изучении и прогнозировании распространения CME.В целом морфология, площадь и расположение КД играют важную роль в свойствах результирующей области сжатия, продолжительности и скорости быстрого потока и, следовательно, в уровне его воздействия на космическую погоду (, например, Vršnak, Temmer и Верониг, 2007; Гартон, Мюррей и Галлахер, 2018). Например, статистические исследования показали, что экваториальные части КД вносят основной вклад в быстрые потоки солнечного ветра, измеряемые на Земле (см., , например, , Карачик и Певцов, 2011; Hofmeister et al., 2018) и что скорость солнечного ветра на Земле увеличивается с увеличением площади CH (, например, Rotter, и др., , 2012; Nakagawa, Nozawa, and Shinbori, 2019). Мы отмечаем, что с эволюцией КД с течением времени могут изменяться также связанные in-situ параметров солнечного ветра (, например, Heinemann, и др., , 2018).
В течение последних десятилетий было разработано огромное количество моделей солнечного ветра с использованием различных подходов, и большинство из них было направлено на прогнозирование фонового солнечного ветра на Земле.Некоторые из моделей имеют основанные на физике алгоритмы, такие как ENLIL (Odstrčil and Pizzo, 1999) или MHD о сфере (MAS: Linker et al. , 1999), использующие в качестве входных данных синоптические карты фотосферного магнитного поля. Также применяются эмпирические соотношения между наблюдаемыми площадями КД и измеренными скоростями солнечного ветра на расстоянии 1 а.е. (Vršnak, Temmer, and Veronig, 2007; Rotter et al. , 2012; Reiss et al. , 2016; Bussy-Virat и Ридли, 2014; Райли и др. , 2017; Оуэнс, Райли и Хорбери, 2017).Простые модели персистентности используют измерений на месте , сдвинутых вперед на разное время в зависимости от местоположения космического аппарата (, например, Opitz, и др., , 2009; Owens, и др., , 2013). Некоторые модели используют коды МГД для корональной и гелиосферной области (, например, Den и др. , 2015; ван дер Холст и др. , 2014; Feng и др. , 2012), в то время как другие делают использование модели WSA (Arge and Pizzo, 2000) для корональной области и МГД-кодов для гелиосферной области ( e.грамм. Odstrčil and Pizzo, 1999; Wiengarten et al. , 2013; Shiota et al. , 2014; Merkin et al. , 2016). Хороший обзор существующих моделей можно найти в MacNeice et al. (2018). Характеристики различных моделей солнечного ветра по сравнению с фактическими измерениями показывают в среднем среднеквадратичные ошибки около 100-150 км / с −1 в скорости ветра и временных сдвигах при достижении пика. скорость от одного дня до трех суток (см., e.грамм. , Owens et al. , 2008 г .; Макнейс, 2009; Gressl et al. , 2014; Jian et al. , 2015; Reiss et al. , 2016; Temmer, Hinterreiter, and Reiss, 2018). В целом характеристики моделей снижаются с увеличением фаз солнечной активности, поскольку CME часто нарушают межпланетное пространство. Особенно эмпирические модели солнечного ветра не способны справиться с этими возмущениями, но и для численных моделей предварительная подготовка является важным аспектом, который необходимо учитывать (Temmer et al., 2017).
Чтобы удовлетворить растущую потребность в более точных прогнозах космической погоды, недавно была разработана новая модель под названием EUHFORIA (EUropean Heliospheres FORecasting Information Asset) (Pomoell and Poedts, 2018). Далее мы представляем первую оценку эффективности модели солнечного ветра и определяем возможные предостережения, связанные со сложными ситуациями на поверхности Солнца. Поскольку эта работа сосредоточена на сравнительном исследовании и первой оценке новой модели, мы сравниваем смоделированный с помощью EUHFORIA солнечный ветер только с наблюдениями на месте и наблюдениями.Это сравнение с наблюдениями является необходимым первым шагом для проверки модели, и проверка эффективности EUHFORIA в моделировании солнечного ветра по сравнению с другими моделями солнечного ветра будет представлена в следующей публикации.
В разделе 2 мы представляем EUHFORIA с параметрами по умолчанию и объясняем, как мы получаем полный временной ряд из прогонов отдельных моделей. Раздел 3 посвящен сравнению результатов модели с результатами измерений на месте и рассматривает некоторые ограничения базовой настройки EUHFORIA.В разделе 4 мы суммируем наши результаты.
Моделирование солнечного ветра с помощью EUHFORIA
EUHFORIA — это физический инструмент моделирования, состоящий из трех основных частей: модели короны, модели гелиосферы и модели извержения. Основная цель корональной модели — обеспечить реалистичные плазменные условия солнечного ветра на радиусе границы r = 0,1 а.е. между корональной и гелиосферной моделями. Модель гелиосферы вычисляет зависящую от времени эволюцию плазмы от радиуса границы раздела путем численного решения уравнений МГД с граничными условиями, предоставленными корональной моделью.Для моделирования переходных явлений выбросы КВМ вводятся в пределах радиуса границы раздела модели извержения. В настоящее время EUHFORIA имеет сходство с хорошо известной моделью солнечного ветра / ICME для внутренней гелиосферы WSA-ENLIL (Odstrcil, Riley, and Zhao, 2004). Важной особенностью EUHFORIA является ее гибкость. Три модели, гелиосферная, корональная и извержение, полностью автономны, и каждая часть EUHFORIA может быть легко заменена другими моделями (более подробная информация дана Pomoell and Poedts, 2018; Scolini et al., 2018).
EUHFORIA в настоящее время выполняет ежедневные прогоны с использованием обновляемых почасовых стандартных синоптических магнитограмм Global Oscillation Network Group (GONG) и адаптирует карты GONG. Таким образом, центральная часть магнитограммы, используемая EUHFORIA, обновляется ежедневно. В целях статистических исследований и упрощения сравнения с наблюдениями на месте , мы объединяем ежедневные прогоны, чтобы получить единый временной ряд (подробное описание см. В разделе 2.2).
В настоящем исследовании мы использовали EUHFORIA 1.0.4, и мы сосредоточимся на модели короны и гелиосферы, чтобы оценить, насколько хорошо EUHFORIA имитирует фоновый солнечный ветер. Для этого исследования мы рассмотрели две фазы солнечной активности: один год во время минимума в 2008 году и другой год во время максимума в 2012 году.
Входные параметры и настройка EUHFORIA
Поскольку это первое исследование моделирования солнечного ветра с помощью EUHFORIA , мы использовали так называемую настройку по умолчанию, которая использует значения по умолчанию для входных параметров.Для корональной части модели мы используем синоптические магнитограммы от GONG и модель поверхности источника потенциального поля (PFSS) (Altschuler and Newkirk, 1969) для моделирования магнитного поля до высот 2,6 R ⊙ (так — высота поверхности источника). Это сочетается с моделью токового слоя Шаттена (SCS) (Schatten, Wilcox, and Ness, 1969), начиная с высоты 2,3 R ⊙ и простираясь до 0,1 а.е. Путем наложения двух моделей получается более плавный переход между нижней корональной PFSS и верхней корональной моделью SCS (см. Pomoell and Poedts, 2018; McGregor et al., 2008 г.). Для определения параметров плазмы солнечного ветра на внутренней границе модели гелиосферы мы используем эмпирическую модель Ванга – Шили – Арджа (Arge и др. , 2003), которая описана ниже.
В EUHFORIA скорость солнечного ветра зависит от нескольких параметров, и функциональная форма эмпирической зависимости может быть выбрана пользователем. В данной работе мы использовали выражение в виде
v (f, d) = v0 + v1 (1 + f) α [1−0.8exp (- (d / w) β)] 3,
1
где f и d — расширение магнитной трубки коэффициент и угловое расстояние от основания каждой открытой силовой линии до ближайшей границы КД, соответственно.Параметры в уравнении 1 установлены на v0 = 240 км / с, v1 = 675 км / с, α = 0,222, β = 1,25 и w = 0,02рад. Для более подробного описания см. Уравнение 2 Pomoell and Poedts (2018). Поскольку исходное соотношение WSA предназначено для определения скорости ветра на Земле, и поскольку солнечный ветер продолжает ускоряться за внутреннюю границу в модели гелиосферной МГД, мы дополнительно вычли 50 км / с −1 , чтобы избежать систематического завышения скорость ветра. Чтобы компенсировать вращение Солнца, которое не учитывается в модели магнитного поля, мы повернем карту скорости солнечного ветра на внутренней границе на 10 ∘ .Мы также ограничили минимальную и максимальную скорость солнечного ветра на внутренней границе до 275 и 625 км с −1 соответственно (согласно МакГрегору и др. , 2011). Помимо скорости ветра, необходимо определить остальные переменные МГД. Хотя топология магнитного поля непосредственно получена из модели SCS, величина магнитного поля солнечного ветра установлена прямо пропорциональна скорости. Плотность плазмы определяется выражением
с плотностью быстрого солнечного ветра nfsw = 300 см − 3 ( эл.грамм. Бугере, Кинг и Швенн, 1984; Venzmer and Bothmer, 2018), скорость быстрого солнечного ветра vfsw = 675 км / с и vr, полученная из эмпирического предписания скорости. Максимальное значение vfsw = 675 км / с считается в плазме солнечного ветра с магнитным полем 300 нТл. Для получения дополнительной информации см. Уравнение 4 Pomoell and Poedts (2018).
Наконец, мы используем постоянное тепловое давление плазмы 3,3 нПа на внутренней границе, что соответствует температуре быстрого солнечного ветра около 0.8 МК. Угловое разрешение суточных пробегов в этом исследовании составляло 4∘, в то время как 512 ячеек сетки были выбраны в радиальном направлении для покрытия области от 0,1 до 2 а.е.
Пример скорости фонового солнечного ветра, смоделированный EUHFORIA, для временного интервала в семь дней в марте 2008 года, представлен на рисунке. Две верхние панели (гелиографические экваториальные и меридиональные разрезы, нанесенные на левую и правую панели соответственно) показывают, что Земля вошла в область протяженного быстрого потока.Время создания снимка также отмечено черной вертикальной линией на нижней панели, которая показывает сравнение между наблюдениями на месте и смоделированной скоростью солнечного ветра. Для этого периода времени мы отмечаем хорошее совпадение между смоделированным солнечным ветром EUHFORIA и измерениями на месте (см. Нижнюю панель рисунка).
Снимок радиальной скорости фонового солнечного ветра, смоделированный EUHFORIA. Верхняя левая панель показывает решение МГД в гелиографической экваториальной плоскости, а правая панель показывает разрез в меридиональной плоскости, который включает Землю ( синий круг ).Нижняя панель показывает сравнение смоделированного и наблюдаемого солнечного ветра EUHFORIA и ACE, соответственно.
Объединение отдельных прогонов и получение временных рядов EUHFORIA
Для систематического тестирования фонового солнечного ветра на Земле мы использовали ежедневные прогоны EUHFORIA, , т.е. выходных данных модели с параметрами по умолчанию. Мы сосредотачиваемся на оценке прогноза EUHFORIA на Земле (хотя для сравнения можно рассмотреть любую другую точку) из-за доступности данных и общего интереса к оценке эффективности модели на Земле из-за социальных — экономические причины.Ежедневные прогоны EUHFORIA основаны на стандартных синоптических магнитограммах GONG (выбранное время было около 23:30 UT каждый день) и не включают моделирование возможных CME. Исследование включает два полных года: 2008 и 2012. Мы считаем, что каждый дневной прогон, основанный на одной входной магнитограмме, имитирует фоновый солнечный ветер на гелиоцентрическом расстоянии 1 а.е. за общий период времени 14 дней (± 7 дней), охватывающий ± 92,4∘ по долготе (см. Серый срез на рисунке) с временным разрешением 10 минут.Центральная область Солнца имеет информацию о магнитном поле с наименьшими эффектами проекции и, таким образом, является наиболее надежной частью магнитограммы. Чтобы объединить отдельные дневные прогоны, которые перекрываются во времени, мы поэтому разработали метод, содержащий информацию с наибольшим весом в центральной области Солнца. Центральная область определяется как ± 1 день вокруг центрального меридиана (0∘), как показано на схематическом рисунке на рисунке a. Взвешивание каждой кривой выполняется с помощью распределения Гаусса, при этом центральная часть получает наибольший вес (см. Рисунок b).Отметим, что описанная процедура не включает в себя смешивание всех трехмерных решений, а только объединение решений для извлечения временного ряда в точном месте в космосе на Земле. Исследования, включающие моделирование CME с помощью EUHFORIA, не объединяют прогоны (см. Scolini et al. , 2019).
Схематическое изображение объединения выходных данных модели EUHFORIA для последовательных дней. ( a ) Различные цвета представляют выбранный диапазон (± 13,2∘ от центральной области Солнца) для каждого дня.Цвет серый — это полный диапазон (± 92,4), обеспечиваемый данной моделью. ( b ) Гауссов вес, используемый для свойств модели, показанных для трех отдельных дней.
На рисунке мы демонстрируем, как применялся метод. На верхней панели рисунка показана скорость солнечного ветра, смоделированная EUHFORIA для полной модели (± семь дней). Разные цвета представляют результаты 32 ежедневных пробежек. Как можно видеть, смоделированные скорости солнечного ветра для последовательных дней могут иметь значительные отклонения.Чтобы получить гладкие временные ряды, мы сначала ограничиваем кривые по времени до ± одного дня (средняя панель), а затем объединяем их, используя распределение Гаусса ( см. Рисунок b). Полученный комбинированный временной ряд, который используется для анализа, показан на нижней панели рисунка жирной красной кривой. Мы также протестировали различные пределы временных диапазонов для отдельных прогонов; например ± три дня, чтобы проверить качество метода при совмещении отдельных прогонов.Полученные комбинированные временные ряды довольно похожи и немного более сглажены по сравнению с использованием ограничения временного диапазона в ± один день.
Скорость солнечного ветра с июля по август 2008 г. Верхняя панель : Полные выходные данные модели EUHFORIA (± семь дней). Средняя панель : Выход модели EUHFORIA ограничен ± одним днем. Нижняя панель : Вывод модели (разные цвета для каждого ежедневного прогона) и результирующий временной ряд (, толстый красный, ).
Мы оцениваем, как комбинированные временные ряды для смоделированной скорости солнечного ветра влияют на смещение веса в область, отличную от центральной части Солнца.При этом мы принимаем во внимание, что по сравнению с центральной областью магнитограммы восточная или западная область могут сильнее влиять на моделируемый солнечный ветер. На рисунке показаны результаты для смещенного взвешивания. Можно наблюдать явные различия между объединенными временными рядами; однако при изучении более длинных временных диапазонов общая тенденция сохраняется.
Сравнение разных сдвигов центральной области. Красная кривая ( 0d ) представляет центральную область, используемую для отдельных прогонов.- 3d указывает на смещение центральной области на три дня к востоку, а + 3d указывает на смещение центральной области на запад.
Сравнение
наблюдений на месте и смоделированного солнечного ветраЧтобы оценить производительность модели, мы выбрали два интервала с разными уровнями солнечной активности. Сначала рассматривается спокойный период в течение 2008 г., когда в околоземном солнечном ветре в конце года было зарегистрировано только три межпланетных корональных выброса массы (ICME) согласно списку ICME Ричардсона и Кейна (Richardson and Cane). Cane, 2010 г., см. Www.srl.caltech.edu/ACE/ASC/DATA/level3/icmetable2.htm). Этот период может служить эталонным временным интервалом для производительности модели, поскольку он почти оптимально представляет фоновый солнечный ветер без значительных переходных возмущений. Второй рассматриваемый интервал охватывает 2012 год, период с довольно высоким уровнем солнечной активности, в течение которого зарегистрировано 35 ICME ( ср. Richardson and Cane ICME list). Чтобы оценить, насколько хорошо EUHFORIA моделирует фоновый солнечный ветер, мы сравниваем комбинированные временные ряды (см. Раздел 2.2) с помощью прибора , измеренного на месте, , скорость и плотность плазмы, предоставленные прибором Solar Wind Electron, Proton and Alpha Monitor на борту Advanced Composition Explorer (ACE / SWEPAM: McComas et al. , 1998).
На рисунках и показаны результаты, полученные для 2008 и 2012 годов. Серые кривые представляют значения, полученные с помощью ACE, а красные и синие кривые представляют смоделированные значения скорости и плотности солнечного ветра, соответственно. Представленная статистика фонового солнечного ветра, смоделированная с помощью EUHFORIA, показывает в среднем более низкие значения смоделированной скорости солнечного ветра, чем измеренная скорость на месте .С другой стороны, смоделированная плотность солнечного ветра значительно выше наблюдаемой. В существующей установке EUHFORIA эти два параметра плазмы солнечного ветра связаны (см. Уравнение 2), и улучшенное моделирование скорости солнечного ветра также приведет к лучшему моделированию плотности солнечного ветра. Мы также заметили, что корреляция между смоделированными и наблюдаемыми значениями значительно лучше в первой половине 2008 года (рисунок). Во второй половине 2008 года максимальные скорости для быстрой скорости солнечного ветра плохо моделируются EUHFORIA, а также минимальные значения значительно отличаются, i.е. На больше наблюдаемых. Для 2012 года расхождения между смоделированными значениями и наблюдениями более заметны. Тем не менее, периоды более низкой скорости ветра в 2012 г. воспроизводятся довольно хорошо, что может быть просто следствием очень низкой скорости ветра, полученной в целом для этого года.
Выходные данные модели EUHFORIA ( красный : скорость, синий : плотность) по сравнению с измерениями на месте ( серый ) за 2008 год. Верхняя панель : Объемная скорость солнечного ветра. Нижняя панель : Плотность солнечного ветра.
Выходные данные модели EUHFORIA ( красный : скорость, синий : плотность) по сравнению с измерениями на месте ( серый ) за 2012 год. Верхняя панель : Объемная скорость солнечного ветра. Нижняя панель : Плотность солнечного ветра.
Скорость солнечного ветра на месте за оба изученных года также сравнивалась с отдельными суточными рейсами, чтобы оценить вероятность искусственно увеличенных или уменьшенных потоков быстрого ветра из-за объединения суточных рейсов (Раздел 2.2). За два исследуемых года мы обнаружили только один случай быстрого солнечного ветра, который наблюдался в большинстве суточных пробегов, но не в комбинированных временных рядах (около 22 августа 2012 г.). Противоположные случаи, когда объединенные временные ряды показывают значительное увеличение скорости солнечного ветра, которое не моделировалось в большинстве соответствующих суточных прогонов, не были обнаружены.
Как следствие, в среднем заниженная скорость солнечного ветра, смоделированная EUHFORIA, быстрые потоки приходят с систематической задержкой во времени.Величина задержки зависит от разницы между смоделированной и наблюдаемой скоростью ветра. Например, быстрому солнечному ветру со средней скоростью 600 км / с -1 потребуется около 2,9 дня, чтобы достичь Земли, тогда как ветру со средней скоростью около 500 км / с -1 потребуется около 3,5 дней. В этом случае индуцированная задержка моделируемого солнечного ветра составит около 14 часов. Особенно сильно влияние этого эффекта мы наблюдаем во второй половине 2008 года (рисунок).
Оценка результатов моделирования
Чтобы оценить производительность модели EUHFORIA, мы представляем статистику попаданий с использованием двух различных методов для сравнения измеренных и смоделированных результатов.Мы также сравниваем минимальную и максимальную фазы результатов и даем начальные результаты о влиянии различных входных параметров для модели. В этом анализе мы сосредотачиваемся только на скорости солнечного ветра.
Статистика попаданий и промахов методом автоматического сопоставления пиков и пиков
Для оценки производительности модели мы вычисляем непрерывные переменные (, например, среднеквадратичная ошибка : RMSE) и применяем подход, основанный на событиях, для обнаружения максимумов ( алгоритм поиска пиков) в наблюдениях за солнечным ветром.Для подхода, основанного на событиях, мы использовали алгоритм автоматического поиска пиков. Чтобы быть определенным как пик, должны быть выполнены определенные свойства (минимальная скорость = 350 км с -1 , минимальный градиент = 60 км с -1 , для получения дополнительной информации см. Reiss и др. , 2016). Попадание обнаруживается, если смоделированный пик появляется в пределах временного окна ± два дня вокруг измеренного пика, и промах, если смоделированный пик находится за пределами этого временного окна. Если пик обнаружен в объединенном временном ряду EUHFORIA, а не в наблюдениях, мы считаем это ложной тревогой.
Поскольку исследование также охватывает 2012 год с высоким уровнем солнечной активности, было необходимо выделить интервалы с возможными ICME в наблюдениях на месте . Вертикальные розовые линии на рисунке указывают время появления CME согласно списку CME (Richardson and Cane, 2010). Мы отмечаем, что в 2008 г. было зарегистрировано только три ICME, тогда как в 2012 г. было зарегистрировано 35 событий.
EUHFORIA смоделировала объемную скорость солнечного ветра ( синий ) по сравнению с измерениями на месте ( оранжевый ) за 2008 г. ( верхний ) и 2012 г. ( нижний ) с использованием алгоритма поиска пиков.Розовые вертикальные полосы указывают время появления CME согласно Ричардсону и Кейну (2010).
Для обоих исследуемых лет мы получаем аналогичный результат относительно RMSE, который составляет около 125 км с −1 . Как видно из рисунка, в 2008 г. (верхняя панель) было обнаружено 39 пиков солнечного ветра в объединенном временном ряду EUHFORIA и 43 в данных in-situ . Применяя метод алгоритма автоматического определения пиков, мы получаем 18 совпадений, 21 ложное срабатывание и 25 пропущенных сигналов.В 2012 году (нижняя панель на рисунке) объединенные временные ряды EUHFORIA показывают 21 пик, и 38 обнаружены в наблюдениях на месте . Это соответствует 14 попаданиям, 7 ложным срабатываниям и 24 промахам. Поскольку это довольно плохой результат, мы исследуем профили солнечного ветра (наблюдаемые и смоделированные) более подробно и исследуем причину плохой работы.
Статистика попаданий и промахов с помощью ручного метода сопоставления пиков и пиков
Наблюдения на месте часто показывают несколько последующих локальных максимумов скорости солнечного ветра, связанных с одним быстрым потоком, обычно возникающим из большого и протяженного по широте или по долготе, или по обоим направлениям, CH.В таком случае алгоритм автоматического поиска пиков находит несколько пиков, и невозможно выполнить однозначную идентификацию с обычно плавным увеличением скорости солнечного ветра, моделируемой EUHFORIA. Чтобы лучше понять такие длительные потоки и однозначно связать смоделированные и наблюдаемые пики скорости друг с другом, мы проверили развитие КД на Солнце за два дня до и через три дня после того, как КД начала пересекать центральный меридиан (см. Рис. ). Для этого мы проанализировали автоматические области КГ, обнаруженные программой CHIMERA (Garton, Gallagher, and Murray, 2018), и чертежи КД (см. Рисунок).
( a ) Чертеж поверхностей Солнца за 7 мая 2012 г., предоставленный NOAA. КД идентифицируется с помощью изображений EUV с космического корабля, а полярность КД определяется по магнитограммам. ( b ) Обнаружение CH в тот же день прибором CHIMERA (на основе трех длин волн 211, 193, 171 Å). Изображение было получено из Solar Monitor.
Что касается автоматического метода, интервалы, соответствующие прибытию ICME, указанные в списке Richardson and Cane (2010) и наблюдаемые in-situ , были исключены из оценки.Кроме того, из статистического исследования были исключены пики in-situ , измеренные скоростью солнечного ветра, которые не могли быть связаны с CH. Мы считали, что наблюдаемые и смоделированные пики солнечного ветра связаны, , т. Е. — это попадание, если рост начался более или менее одновременно и пик был достигнут в течение двух дней после пика, как моделируется EUHFORIA. Когда смоделированное усиление солнечного ветра не имело аналога в наблюдениях на месте , мы сочли это ложной тревогой, а когда наблюдаемый быстрый поток не был воспроизведен EUHFORIA, мы считаем, что произошел промах.
Ручная идентификация каналов и связанных с ними быстрых потоков показывает 17 совпадений, 12 промахов и 6 ложных срабатываний для 2008 г. и 13 совпадений, 18 промахов и отсутствие ложных срабатываний для 2012 г. Мы отмечаем, что эти результаты показывают значительно меньшее количество ложные срабатывания и пропуски по сравнению с автоматическим методом. Это указывает на то, что развитие КД и ее форма оказывают сильное влияние на профиль скорости быстрого солнечного ветра, измеренный на уровне 1 а.е.
Зависимость солнечного цикла
На рисунках видно, что солнечный ветер, смоделированный EUHFORIA, намного лучше соответствует интервалу минимальной солнечной активности в 2008 году.На это может быть несколько причин. Во время низких уровней солнечной активности магнитное поле, основной вклад для экстраполяции PFSS в EUHFORIA, изменяется менее динамично, чем во время высоких уровней солнечной активности, что может привести к более надежному моделированию потока солнечного ветра. Кроме того, межпланетным измерениям не мешают переходные процессы, которые происходят гораздо реже по сравнению с максимальной солнечной активностью, а поток солнечного ветра более постоянен (Owens et al. , 2013; Temmer, Hinterreiter, and Reiss, 2018).
На рис. А показаны в среднем за 2008 г. довольно хорошие результаты моделирования минимальной и максимальной скорости солнечного ветра, а большинство быстрых потоков, связанных с экваториальными КД, хорошо воспроизводятся. Однако мы также обнаружили исключение, когда наблюдений на месте показывают повторяющийся быстрый поток (десять вращений), связанный с четко определенным экваториальным КД, который был смоделирован EUHFORIA только в начале 2008 года. Мы считаем, что моделирование солнечного ветра, происходящего из этого конкретного КД, сильно зависит от характеристик КД и развития в расположении, размере и форме.
Во время высокого уровня солнечной активности магнитное поле очень сложное, и известно, что величина открытого потока в низких широтах может быть значительно недооценена моделью PFSS (, например, MacNeice, Elliott, and Acebal, 2011) . Недооценка открытого потока приводит к значительно более низким скоростям солнечного ветра, смоделированным EUHFORIA. Этот эффект очень сильно выражен в 2012 году (рисунок а). Мы также отмечаем для 2012 года существование большого количества низкоширотных КД, окруженных активными областями, что, возможно, также влияет на характеристики модели, заставляя магнитную топологию сильно отклоняться от потенциальной.
Выявленные ограничения базовой настройки EUHFORIA
Во время тестирования смоделированного фонового солнечного ветра мы выявили некоторые ограничения текущей версии EUHFORIA, которые влияют на ее производительность. Здесь мы определяем некоторые ограничения базовой настройки EUHFORIA 1.0.4, а более подробный анализ будет представлен в следующей статье Samara et al. (2020).
Входные параметры по умолчанию для EUHFORIA
Чтобы установить контрольные показатели для моделирования солнечного ветра с помощью EUHFORIA, нам необходимо понять, как различные входные параметры влияют на моделируемый солнечный ветер.На рисунке показаны результаты модели EUHFORIA за несколько дней в марте 2008 г. с использованием различных входных параметров. Мы изменяем разрешение модели гелиосферы и входную плотность быстрого солнечного ветра на внутренней границе по сравнению с настройкой по умолчанию (Раздел 2.1 здесь и Раздел 2.1.2. Pomoell and Poedts, 2018). Мы обнаружили, что уменьшение плотности солнечного ветра на 50% (начальное значение 300 см −3 при 21,5 R ⊙ ) вызывает увеличение смоделированной скорости солнечного ветра от нескольких процентов до 15% (абсолютное значение). значение зависит от рассматриваемой части потока).На рисунке также показано сравнение серий с низким разрешением по умолчанию (угловое и радиальное разрешение 4 и 256 ячеек соответственно) и прогонов с высоким разрешением (2 и 512 ячеек соответственно). Прогоны с более высоким разрешением приводят к увеличению скорости солнечного ветра (примерно до 20%) и к более раннему времени прибытия высокоскоростного потока на 1 а.е. (до нескольких часов). Если мы сравним два крайних случая, по умолчанию EUHFORIA запускает , то есть с низким разрешением и высокой плотностью, а запуски с высоким разрешением и низкой плотностью, мы обнаруживаем сдвиг времени прибытия быстрого потока примерно на -12 часов, и значительное увеличение скорости солнечного ветра (примерно от 6% до более 40%, в зависимости от того, какая часть быстрого потока рассматривается).Полученные результаты показывают, что качество смоделированного быстрого солнечного ветра сильно варьируется в зависимости от входных параметров модели. Отметим, что при изменении более чем одного параметра скорость солнечного ветра изменяется нелинейным образом и что эти изменения сильно зависят от рассматриваемого потока. Это выдвигает необходимость в подробном исследовании параметров ансамбля, которое обеспечит четко определенный эталон для моделирования солнечного ветра с помощью EUHFORIA (Самара и др. , 2020).
Сравнение моделей работает с разными настройками.Высокая / по умолчанию плотность: 300 см −3 , низкое / разрешение по умолчанию: 4∘ по долготе и широте с 256 радиальными ячейками (256 × 30 × 90). Низкая плотность: 150 см −3 , высокое разрешение: 2∘ по долготе и широте с 512 радиальными ячейками (512 × 60 × 180).
Открытый поток и высота поверхности источника
Сравнение размеров КД, извлеченных из наблюдений EUV, и смоделированных областей открытого потока (, т.е. областей КД) с помощью PFSS с использованием синоптических магнитограмм GONG показывает, что в среднем КД в модели занижены.Было обнаружено, что величина смоделированного открытого потока ниже, чем фактически наблюдаемая, а области открытого потока имеют меньшую угловую ширину (Asvestari et al. , 2019). Неспособность надежно моделировать открытый магнитный поток имеет последствия для правильного моделирования солнечного ветра, в частности, для быстрого потока солнечного ветра, исходящего из областей CH. Это не только приведет к недооценке скорости солнечного ветра, но также может привести к тому, что быстрый поток будет слишком узким, и, следовательно, поток может полностью пройти мимо Земли (Раздел 3.2.3). В ходе систематических испытаний было показано, что изменение высоты поверхности источника (один из входных параметров по умолчанию для EUHFORIA) значительно влияет на моделируемый открытый поток и может даже привести к смещению положения рассматриваемого КД (Asvestari et al. , 2019).
Зависимость от формы и расположения КД
При ручном сопоставлении наблюдаемых и смоделированных потоков солнечного ветра (раздел 3.1.2) мы осознали, что характеристики EUHFORIA тесно связаны также с размером, формой и расположением КД. .Качественное исследование характеристик КД и качества смоделированного быстрого солнечного ветра (раздел 2.1) показывает, что для круговых и экваториальных КД, возникающих во время низкого уровня солнечной активности, EUHFORIA хорошо моделирует соответствующие быстрые потоки. Однако быстрые потоки, связанные с узкими вытянутыми по долготе КД, редко хорошо воспроизводятся EUHFORIA. В случае вытянутых по широте узких КД моделируемый солнечный ветер в основном недооценивается, что приводит к позднему прибытию на Землю.И когда солнечный ветер исходит из низко / высокоширотных КД (более ± 30∘) и / или продолжений полярных КД, EUHFORIA редко может правильно воспроизвести его. Мы также заметили, что быстрые потоки, связанные с неоднородными КД, независимо от их широты и долготы, плохо воспроизводятся или вообще не воспроизводятся EUHFORIA.
Кроме того, быстрые потоки, исходящие из низкоширотных КД, могут проходить к югу или к северу от Земли (когда соответствующие КД расположены в южном или северном полушарии Солнца, соответственно), и они не будут наблюдаться во временных рядах EUHFORIA. выход на Землю (см. также Hofmeister et al., 2018). Чтобы проверить эту гипотезу, мы реализовали виртуальный космический аппарат вокруг Земли (разделенный 4∘ в диапазоне от -12∘ до + 12∘ по широте, где 0∘ указывает положение Земли) и сравнили смоделированные временные ряды для всех этих космических аппаратов. Чтобы усилить эффект, значения временных рядов в + 4∘, + 8∘, + 12∘ к северу от Земли и −4∘, −8∘, −12∘ к югу от Земли были усреднены и сравнивались с дюймами. situ (см. рисунок). Мы отмечаем, что быстрый поток, начавшийся 9 марта 2008 г., кажется, хорошо воспроизводится EUHFORIA во всех трех временных рядах, i.е. К северу от Земли, на Земле и к югу от Земли. Это дает указания на трехмерную протяженность быстрого потока, который непосредственно ударил по Земле, что также видно на рисунке в правом верхнем углу. Солнечный ветер, наблюдаемый с 19 марта 2008 г. (рис.), Исходит из довольно крупных низкоширотных расширений южной полярной КД. EUHFORIA моделирует у Земли несколько более быстрый солнечный ветер, чем наблюдаемый ACE (красная кривая), и значительно более быстрый солнечный ветер, проходящий к югу от Земли (зеленая кривая).В этом случае быстрый поток только смотрел на Землю, в то время как основная часть быстрого солнечного ветра проходила к югу от Земли. Изучение трехмерной протяженности быстрых потоков с использованием виртуального космического корабля является одной из основных текущих усилий по расширению наших знаний о моделировании солнечного ветра и солнечного ветра с помощью EUHFORIA (Самара и др. , 2020).
Объединенные результаты EUHFORIA в сравнении с данными in-situ ( серый ) для того же интервала, что и на рисунке. Земля ( красная кривая ) представляет выходные данные EUHFORIA для местоположения Земли.Синяя кривая представляет собой среднее значение объединенных результатов EUHFORIA для виртуальных космических аппаратов (+ 4∘, + 8∘, + 12∘) к северу от Земли, а зеленая кривая показывает усредненные результаты для виртуальных космических аппаратов (−4∘, −8∘, −12∘) К югу от Земли.
Резюме и выводы
В этой статье мы представляем первые результаты моделирования солнечного ветра с помощью новой модели EUHFORIA. Для статистического исследования мы использовали так называемую базовую настройку EUHFORIA 1.0.4 с использованием входных параметров по умолчанию (раздел 2.1). EUHFORIA в настоящее время предоставляет ежедневные результаты моделирования с использованием синоптических магнитограмм GONG. Чтобы получить непрерывный временной ряд фоновых параметров солнечного ветра, результаты модели за последовательные дни должны быть объединены. Мы разработали метод получения такого непрерывного профиля из отдельных прогонов, взяв только центральную часть отдельных кривых и объединив их с помощью гауссовского взвешивания (раздел 2.2).
Мы проверяем качество работы EUHFORIA в моделировании солнечного ветра, выбирая два года различных уровней солнечной активности, i.е. 2008 и 2012. Анализ был сосредоточен на сравнении смоделированного солнечного ветра для двух наиболее важных параметров плазмы солнечного ветра, , т.е. объемной скорости и плотности протонов, и наблюдений ACE (рисунки и). В качестве общей тенденции мы отмечаем недооценку смоделированной скорости солнечного ветра и переоценку смоделированной плотности по сравнению с наблюдениями на месте ACE. Солнечный ветер, смоделированный EUHFORIA, лучше подходит для интервала минимальной солнечной активности в 2008 году, чем для 2012 года, когда уровень солнечной активности был высоким.Мы пришли к выводу, что этот результат в основном связан с лучшими характеристиками модели PFSS (основной части корональной модели EUHFORIA) при низких уровнях солнечной активности.
Чтобы определить связь между смоделированными и наблюдаемыми быстрыми потоками, мы применили алгоритм автоматического определения пиков (раздел 3.1.1). Используя этот алгоритм, мы получаем 18 совпадений, 21 ложную тревогу и 25 промахов для 2008 года и 14 совпадений, 7 ложных тревог и 24 пропуска для 2012 года. Неопределенность в смоделированном времени прибытия быстрых потоков возникает как следствие часто недооцениваемой солнечной энергии. Скорость ветра смоделирована EUHFORIA.Более того, в зависимости от формы КД и расположения на Солнце быстрые одиночные потоки могут показывать несколько максимумов скорости ветра, что ограничивает алгоритм автоматического поиска пиков при поиске правильно совпадающих пар. Путем визуального осмотра (раздел 3.1.2) мы учли все эти характеристики и более надежно назначили моделируемые и измеренные пары потоков солнечного ветра, и мы получили лучшую статистику 7 совпадений, 6 ложных срабатываний и 12 промахов за 2008 г. и 13 попаданий, без ложных срабатываний и 18 промахов за 2012 год.
Наша статистика показывает, что качество смоделированного быстрого солнечного ветра, полученного с использованием базовой настройки EUHFORIA и входных параметров по умолчанию, может быть очень изменчивым. В текущем исследовании мы выявили некоторые ограничения этой установки. Например. , увеличение углового разрешения с 4∘ до 2∘ может привести к увеличению скорости солнечного ветра до 20%, что приводит к более раннему приходу быстрого солнечного ветра на несколько часов. Кроме того, как и ожидалось, прогоны с высоким разрешением показывают значительно больше структур в солнечном ветре по сравнению с прогонами с низким разрешением.Мы также проверили, как уменьшение плотности быстрого солнечного ветра с 300 см -3 до 150 см -3 влияет на моделируемый солнечный ветер, и обнаружили, что в случае более низкой входной плотности EUHFORIA будет моделировать более раннее и большее прибытие. амплитуды быстрого солнечного ветра (раздел 3.2.1). В сочетании даже только эти два фактора могут привести к существенным ошибкам в прогнозах. Подробный анализ таких ограничивающих факторов представлен в последующих исследованиях Asvestari et al. (2019) и Самара и др. (2020).
Визуальный осмотр каналов, связанных с быстрыми потоками, показывает, что форма и расположение каналов играют важную роль в характеристиках модели (раздел 3.2.3). Мы обнаружили, что неоднородные, удлиненные и узкие КД плохо моделируются корональной моделью EUHFORIA (, т.е. PFSS пропускает открытый поток), что приводит к плохой работе модели. Мы также обнаружили, что высокоширотные (> 30∘) КД, часто являющиеся продолжением полярных КД, могут быть ответственны за моделирование EUHFORIA быстрого потока, проходящего к северу или югу от Земли (в случае КД в северном и южном полушарии Солнца). , соответственно).Поэтому очень важно, чтобы EUHFORIA была настроена с включенным виртуальным космическим аппаратом для всех будущих исследований моделирования солнечного ветра EUHFORIA. Это позволит нам оценить трехмерную протяженность быстрых потоков и понять, просто ли быстрый поток миновал Землю, проходя к югу или к северу от нее (раздел 3.2.3).
В представленном здесь исследовании мы выявили некоторые ограничения текущей версии EUHFORIA 1.0.4, которые влияют на ее производительность, в частности, при высоких уровнях солнечной активности.Мы обнаружили, что динамическое поведение КД вместе со сложным корональным магнитным полем играет важную роль в генерации и распространении быстрого солнечного ветра. Из-за сложности солнечной атмосферы моделирование быстрого солнечного ветра является очень сложной задачей. Мы представляем первые попытки смоделировать фоновый солнечный ветер с помощью EUHFORIA, определили некоторые ограничения текущей настройки модели и даем первые примеры исследований параметров. Представленные результаты указывают на необходимость подробного исследования параметров ансамбля, которое обеспечит четкий ориентир для моделирования солнечного ветра с помощью EUHFORIA, но выходит за рамки данной статьи.Исследования параметров, которые в настоящее время продолжаются в рамках проекта CCSOM (www.sidc.be/ccsom/), помогут нам не только улучшить моделирование солнечного ветра с помощью EUHFORIA, но и улучшить саму EUHFORIA.
Благодарности
Финансирование открытого доступа предоставлено Австрийским научным фондом (FWF). Й. Хинтеррайтер благодарит за поддержку Австрийский научный фонд (FWF): P 31265-N27 (PI: T. Amerstorfer). М. Теммер благодарит программу FFG / ASAP за поддержку в рамках гранта No.859729 (СВАМИ). C. Verbeke финансируется Исследовательским фондом Фландрии, стипендия FWO SB PhD 11ZZ216N. Э. Асвестари благодарит Финскую академию наук и литературы за финансовую поддержку из Фонда постдока. С. Сколини финансировалась Исследовательским фондом — Фландрия (FWO), стипендия доктора философии № 1С42817Н. Работа Э. Килпуа, Э. Асвестари и Я. Помоэля была реализована в рамках Финского центра передового опыта в исследованиях устойчивого космоса (грант Академии Финляндии № 312390).Валидация моделирования солнечного ветра и CME с помощью EUHFORIA выполняется в рамках проекта BRAIN-be CCSOM (Ограничение CME и толчков посредством наблюдений и моделирования во внутренней гелиосфере; www.sidc.be/ccsom/). Мы благодарим команду разработчиков ACE / SWEPAM и Научный центр ACE за предоставленные данные.
Раскрытие информации о потенциальных конфликтах интересов
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Сноски
Примечание издателя
Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и о принадлежности организаций.
Информация для авторов
Юрген Хинтеррайтер, электронная почта: [email protected].
Ясмина Магдаленик, электронная почта: [email protected].
Мануэла Теммер, электронная почта: [email protected].
Кристин Вербеке, электронная почта: [email protected].
Иммануэль Кристофер Джебарадж, электронная почта: [email protected].
Евангелия Самара, электронная почта: [email protected].
Элеанна Асвестари, электронная почта: [email protected].
Стефаан Поедтс, электронная почта: [email protected].
Йенс Помоэль, электронная почта: [email protected].
Эмилия Килпуа, электронная почта: [email protected].
Лучано Родригес, электронная почта: [email protected].
Камилла Сколини, электронная почта: [email protected].
Алексей Исавнин, электронная почта: [email protected].
Список литературы
- Альтшулер М.Д., Ньюкирк Г. Магнитные поля и структура солнечной короны.I: методы расчета корональных полей. Solar Phys. 1969; 9: 131. DOI: 10.1007 / BF00145734. [CrossRef] [Google Scholar]
- Arge C.N., Pizzo V.J. Улучшение прогноза условий солнечного ветра с использованием обновлений солнечного магнитного поля в режиме, близком к реальному времени. J. Geophys. Res. 2000; 105 (A5): 10465. DOI: 10.1029 / 1999JA000262. [CrossRef] [Google Scholar]
- Arge, C.N., Odstrcil, D., Pizzo, V.J., Mayer, L.R .: 2003, Улучшенный метод определения скорости солнечного ветра вблизи Солнца. В: Велли, М., Бруно, Р., Малара, Ф., Буччи, Б. (ред.) Solar Wind Ten , Am. Inst. Phys. CS-679 , 190. DOI. ОБЪЯВЛЕНИЯ.
- Асвестари, Э., Хайнеманн, С.Г., Теммер, М., Помоэль, Дж., Килпуа, Э., Магдаленик, Дж., Поедтс, С .: 2019, Реконструкция областей корональных отверстий с помощью EUHFORIA и адаптированной модели WSA: оптимизация модели параметры. arXiv. ОБЪЯВЛЕНИЯ.
- Бугере Ж.-Л., Кинг Дж.Х., Швенн Р. Солнечный радиовсплеск и in situ определение межпланетной электронной плотности. Solar Phys.1984; 90 (2): 401. DOI: 10.1007 / BF00173965. [CrossRef] [Google Scholar]
- Бюсси-Вират К.Д., Ридли А.Дж. Прогнозы скорости солнечного ветра по модели функции распределения вероятностей. Космическая погода. 2014; 12 (6): 337. DOI: 10.1002 / 2014SW001051. [CrossRef] [Google Scholar]
- Кранмер С.Р., Гибсон С.Э., Райли П. Происхождение окружающего солнечного ветра: последствия для космической погоды. Космические науки. Ред. 2017; 212: 1345. DOI: 10.1007 / s11214-017-0416-у. [CrossRef] [Google Scholar]
- Ден М., Танака Т., Кубо Ю., Ватари С. 34-я Международная конференция по космическим лучам (ICRC2015) 2015. Трехмерное МГД-моделирование солнечного ветра от поверхности Солнца до радиуса 400 Солнца с использованием кода REPPU (REProduce Plasma Universe); п. 184. [Google Scholar]
- Feng X., Yang L., Xiang C., Jiang C., Ma X., Wu ST, Zhong D., Zhou Y. Проверка 3D-модели солнечного ветра AMR SIP-CESE для четыре оборота Кэррингтона. Solar Phys. 2012; 279 (1): 207. DOI: 10.1007 / s11207-012-9969-9. [CrossRef] [Google Scholar]
- Гартон Т.М., Галлахер П.Т., Мюррей С.А. Автоматическая идентификация корональных дыр с помощью мульти-термической сегментации интенсивности. J. Космическая погода Космический климат. 2018; 8 (27): А02. DOI: 10.1051 / swsc / 2017039. [CrossRef] [Google Scholar]
- Гартон Т.М., Мюррей С.А., Галлахер П.Т. Распространение высокоскоростных потоков солнечного ветра из корональных дыр через внутреннюю гелиосферу. Astrophys. J. Lett. 2018; 869: L12. DOI: 10.3847 / 2041-8213 / aaf39a. [CrossRef] [Google Scholar]
- Gressl C., Veronig A.M., Temmer M., Odstrčil D., Линкер Я.А., Микич З., Райли П. Сравнительное исследование МГД-моделирования фонового солнечного ветра. Solar Phys. 2014; 289: 1783. DOI: 10.1007 / s11207-013-0421-6. [CrossRef] [Google Scholar]
- Heinemann S.G., Temmer M., Hofmeister S.J., Veronig A.M., Vennerstrøm S. Трехфазная эволюция корональной дыры. I. 360 ∘ Дистанционное зондирование и наблюдений на местах, наблюдений. Astrophys. Ж. 2018; 861: 151. DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aac897. [CrossRef] [Google Scholar]
- Хофмайстер С.J., Veronig A., Temmer M., Vennerstrom S., Heber B., Vršnak B. Зависимость максимальной скорости высокоскоростных потоков солнечного ветра, измеренной в эклиптике спутниками ACE и STEREO, от площади и совместная широта их корональных дыр солнечного источника. J. Geophys. Res. 2018; 123: 1738. DOI: 10.1002 / 2017JA024586. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
- Джейнес А.Н., Бейкер Д.Н., Сингер Х.Дж., Родригес Дж. В., Лото’аниу Т.М., Али А.Ф., Элкингтон С.Р., Ли Х., Канекал С.Г., Феннелл Дж. Ф., Ли В., Торн Р. М., Клетцинг К. А., Спенс Х. J. Geophys. Res. 2015; 120: 7240. DOI: 10.1002 / 2015JA021234. [CrossRef] [Google Scholar]
- Jian L.K., MacNeice P.J., Taktakishvili A., Odstrcil D., Jackson B., Yu H.-S., Riley P., Sokolov I.V., Evans R.M. Подтверждение прогноза солнечного ветра на Земле: сравнение моделей короны и гелиосферы, установленных в CCMC. Космическая погода.2015; 13: 316. DOI: 10.1002 / 2015SW001174. [CrossRef] [Google Scholar]
- Карачик Н.В., Певцов А.А. Солнечный ветер и корональные яркие точки внутри корональных дыр. Astrophys. J. 2011; 735: 47. DOI: 10.1088 / 0004-637X / 735/1/47. [CrossRef] [Google Scholar]
- Килпуа Е.К.Дж., Хиетала Х., Тернер Д.Л., Коскинен Х.Э.Дж., Пулккинен Т.И., Родригес Дж.В., Ривз Г.Д., Клодепьер С.Г., Спенс Х. Распутывание драйверов штормового времени отклика радиационного пояса. Geophys. Res. Lett. 2015; 42: 3076.DOI: 10.1002 / 2015GL063542. [CrossRef] [Google Scholar]
- Килпуа Э.К.Дж., Балог А., фон Штайгер Р., Лю Ю.Д. Геоэффективные свойства солнечных переходных процессов и областей взаимодействия потоков. Космические науки. Ред. 2017; 212: 1271. DOI: 10.1007 / s11214-017-0411-3. [CrossRef] [Google Scholar]
- Linker JA, Mikić Z., Biesecker DA, Forsyth RJ, Gibson SE, Lazarus AJ, Lecinski A., Riley P., Szabo A., Thompson BJ Магнитогидродинамическое моделирование солнечной короны в целом Месяц вс. Дж.Geophys. Res. 1999; 104: 9809. DOI: 10.1029 / 1998JA9. [CrossRef] [Google Scholar]
- Макнейс П. Валидация моделей сообщества: идентификация событий на временных шкалах моделей космической погоды. Космическая погода. 2009; 7: S06004. DOI: 10.1029 / 2009SW000463. [CrossRef] [Google Scholar]
- MacNeice P., Elliott B., Acebal A. Проверка моделей сообщества: 3. Отслеживание линий поля в моделях гелиосферы. Космическая погода. 2011; 9: S10003. DOI: 10.1029 / 2011SW000665. [CrossRef] [Google Scholar]
- MacNeice P., Jian LK, Antiochos SK, Arge CN, Bussy-Virat CD, DeRosa ML, Jackson BV, Linker JA, Mikic Z., Owens MJ, Ridley AJ, Riley P., Savani N., Sokolov I. Оценка качества моделей окружающего солнечного ветра. Космическая погода. 2018; 16 (11): 1644. DOI: 10.1029 / 2018SW002040. [CrossRef] [Google Scholar]
- McComas D.J., Bame S.J., Barker P., Feldman W.C., Phillips J.L., Riley P., Griffee J.W. Электронно-протонный альфа-монитор солнечного ветра (SWEPAM) для продвинутого исследователя состава.Космические науки. Ред. 1998; 86: 563. DOI: 10,1023 / А: 1005040232597. [CrossRef] [Google Scholar]
- McGregor S.L., Hughes W.J., Arge C.N., Owens M.J. Анализ неоднородности магнитного поля на поверхности источника потенциального поля и границы токового слоя Шаттена в модели Ван-Шили-Ардж. J. Geophys. Res. 2008; 113: A08112. DOI: 10.1029 / 2007JA012330. [CrossRef] [Google Scholar]
- McGregor S.L., Hughes W.J., Arge C.N., Owens M.J., Odstrcil D. Распределение скоростей солнечного ветра во время солнечного минимума: калибровка численных ограничений моделирования солнечного ветра на источник медленного солнечного ветра.J. Geophys. Res. 2011; 116: A03101. DOI: 10.1029 / 2010JA015881. [CrossRef] [Google Scholar]
- Меркин В.Г., Лайон Дж. Г., Ларио Д., Ардж К. Н., Хенни К. Дж. Магнитогидродинамическое моделирование внутренней гелиосферы с временной зависимостью. J. Geophys. Res. 2016; 121 (4): 2866. DOI: 10.1002 / 2015JA022200. [CrossRef] [Google Scholar]
- Накагава Ю., Нозава С., Синбори А. Взаимосвязь между областью низкоширотной корональной дыры, скоростью солнечного ветра и геомагнитной активностью во время 23-го и 24-го солнечных циклов.Космос планеты Земля. 2019; 71: 24. DOI: 10.1186 / s40623-019-1005-у. [CrossRef] [Google Scholar]
- Odstrčil D., Pizzo V.J. Трехмерное распространение КВМ в структурированном потоке солнечного ветра: 1. КВМ, запущенный внутри пояса стримеров. J. Geophys. Res. 1999; 104: 483. DOI: 10.1029 / 1998JA9. [CrossRef] [Google Scholar]
- Odstrcil D., Riley P., Zhao X.P. Численное моделирование межпланетного CME 12 мая 1997 г. J. Geophys. Res. 2004; 109: A02116. DOI: 10.1029 / 2003JA010135.[CrossRef] [Google Scholar]
- Opitz A., Karrer R., Wurz P., Galvin AB, Bochsler P., Blush LM, Daoudi H., Ellis L., Farrugia CJ, Giammanco C., Kistler LM, Klecker B., Kucharek H., Lee MA, Möbius E., Popecki M., Sigrist M., Simunac K., Singer K., Thompson B., Wimmer-Schweingruber RF Временная эволюция объемной скорости солнечного ветра в минимуме солнечной активности путем корреляции стереопластических измерений a и b. Solar Phys. 2009; 256 (1): 365. DOI: 10.1007 / s11207-008-9304-7. [CrossRef] [Google Scholar]
- Оуэнс М.Дж., Райли П., Хорбери Т.С. Вероятностный прогноз солнечного ветра и геомагнитного поля с использованием аналогового ансамбля или подхода «подобный день». Solar Phys. 2017; 292 (5): 69. DOI: 10.1007 / s11207-017-1090-7. [CrossRef] [Google Scholar]
- Owens MJ, Spence HE, McGregor S., Hughes WJ, Quinn JM, Arge CN, Riley P., Linker J., Odstrcil D. Метрики для моделей прогнозирования солнечного ветра: сравнение эмпирических данных, гибридные и основанные на физике схемы с 8-летними наблюдениями L1. Космическая погода. 2008; 6: S08001.DOI: 10.1029 / 2007SW000380. [CrossRef] [Google Scholar]
- Оуэнс М.Дж., Челлен Р., Метвен Дж., Хенли Э., Джексон Д.Р. 27-дневная модель устойчивости условий околоземного солнечного ветра: долгосрочный прогноз и эталон для динамических моделей. Космическая погода. 2013; 11: 225. DOI: 10.1002 / swe.20040. [CrossRef] [Google Scholar]
- Пауликас Г. А., Блейк Дж. Б. Влияние солнечного ветра на динамику магнитосферы: энергичные электроны на синхронной орбите. Являюсь. Geophys. Union Geophys.Monogr. 1979; 21: 180. DOI: 10.1029 / GM021p0180. [CrossRef] [Google Scholar]
- Помоэлл Дж., Поедтс С. EUHFORIA: Европейский информационный ресурс для прогнозирования гелиосферы. J. Космическая погода Космический климат. 2018; 8 (27): А35. DOI: 10,1051 / swsc / 2018020. [CrossRef] [Google Scholar]
- Reiss M.A., Temmer M., Veronig A.M., Nikolic L., Vennerstrom S., Schöngassner F., Hofmeister S.J. Проверка прогнозов высокоскоростных потоков солнечного ветра с использованием действующих моделей солнечного ветра. Космическая погода. 2016; 14: 495.DOI: 10.1002 / 2016SW001390. [CrossRef] [Google Scholar]
- Ричардсон И.Г., Кейн Х.В. Межпланетные корональные выбросы массы в околоземном пространстве во время 23-го солнечного цикла (1996–2009 гг.): Каталог и обзор свойств. Solar Phys. 2010; 264: 189. DOI: 10.1007 / s11207-010-9568-6. [CrossRef] [Google Scholar]
- Ричардсон И.Г., Кейн Х.В. Потоки околоземного солнечного ветра и соответствующая геомагнитная активность в течение более четырех солнечных циклов (1963–2011 гг.) J. Space Weather Space Clim. 2012; 2 (27): А02. DOI: 10.1051 / swsc / 2012003. [CrossRef] [Google Scholar]
- Райли П., Бен-Нун М., Линкер Дж. А., Оуэнс М.Дж., Хорбери Т.С. Прогнозирование свойств солнечного ветра с помощью простого распознавания образов. Космическая погода. 2017; 15 (3): 526. DOI: 10.1002 / 2016SW001589. [CrossRef] [Google Scholar]
- Роттер Т., Верониг А.М., Теммер М., Вршнак Б. Связь между областями корональных дыр на Солнце и параметрами солнечного ветра в 1 а.е. Solar Phys. 2012; 281: 793. DOI: 10.1007 / s11207-012-0101-у. [CrossRef] [Google Scholar]
- Самара, Э., Magdalenic, J., Rodriguez, L., Heinemann, S.G., Hinterreiter, J., Pomoell, J., Poedts, S .: 2020, Astron. Astrophys. , готовится к отправке в Astron. Astrophys.
- Schatten K.H., Wilcox J.M., Ness N.F. Модель межпланетного и коронального магнитных полей. Solar Phys. 1969; 6: 442. DOI: 10.1007 / BF00146478. [CrossRef] [Google Scholar]
- Швенн Р. Космическая погода: солнечная перспектива. Лив. Rev. Solar Phys. 2006; 3: 2. DOI: 10.12942 / lrsp-2006-2. [CrossRef] [Google Scholar]
- Сколини К., Verbeke C., Poedts S., Chané E., Pomoell J., Zuccarello F.P. Влияние начальной формы корональных выбросов массы на трехмерное МГД-моделирование и прогнозы геоэффективности. Космическая погода. 2018; 16: 754. DOI: 10.1029 / 2018SW001806. [CrossRef] [Google Scholar]
- Сколини К., Родригес Л., Миерла М., Помоэль Дж., Поедтс С. Моделирование намагниченных корональных выбросов массы на основе наблюдений с помощью EUHFORIA. Astron. Astrophys. 2019; 626: A122. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201935053. [CrossRef] [Google Scholar]
- Шиота Д., Катаока Р., Миёси Ю., Хара Т., Тао К., Масунага К., Футаана Ю., Терада Н. Система МГД-моделирования внутренней гелиосферы, применимая к прогнозированию космической погоды для других планет. Космическая погода. 2014; 12 (4): 187. DOI: 10.1002 / 2013SW000989. [CrossRef] [Google Scholar]
- Temmer M., Hinterreiter J., Reiss M.A. Эволюция корональной дыры по данным с нескольких точек зрения в качестве входных данных для модели сохранения скорости солнечного ветра STEREO. J. Космическая погода Космический климат. 2018; 8 (27): А18. DOI: 10.1051 / swsc / 2018007. [CrossRef] [Google Scholar]
- Теммер М., Рейсс М.А., Николич Л., Хофмайстер С.Дж., Верониг А.М. Предварительная подготовка межпланетного пространства из-за переходных возмущений CME. Astrophys. J. 2017; 835 (2): 141. DOI: 10.3847 / 1538-4357 / 835/2/141. [CrossRef] [Google Scholar]
- Цурутани Б.Т., Гонсалес В.Д. Причина высокоинтенсивной длительной непрерывной АЭ-активности (HILDCAA): межпланетные цуги альвеновских волн. Планета. Космические науки. 1987; 35: 405. DOI: 10.1016 / 0032-0633 (87) -3. [CrossRef] [Google Scholar]
- Цурутани Б.Т., Gonzalez WD, Gonzalez ALC, Guarnieri FL, Gopalswamy N., Grande M., Kamide Y., Kasahara Y., Lu G., Mann I., McPherron R., Soraas F., Vasyliunas V. повторяющаяся геомагнитная активность: обзор. J. Geophys. Res. 2006; 111: A07S01. DOI: 10.1029 / 2005JA011273. [CrossRef] [Google Scholar]
- van der Holst B., Sokolov I.V., Meng X., Jin M., Manchester W.B., IV, Tóth G., Gombosi T.I. Модель Солнца с альфвеновскими волнами (AWSoM): нагрев короны. Astrophys. J. 2014; 782 (2): 81.DOI: 10.1088 / 0004-637X / 782/2/81. [CrossRef] [Google Scholar]
- Венцмер М.С., Ботмер В. Прогнозы солнечного ветра для орбиты Parker Solar Probe. Экстраполяции около Солнца, полученные из эмпирической модели солнечного ветра, основанной на наблюдениях гелиоса и OMNI. Astron. Astrophys. 2018; 611: A36. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201731831. [CrossRef] [Google Scholar]
- Вршнак Б., Теммер М., Верониг А.М. Корональные дыры и высокоскоростные потоки солнечного ветра: I. Прогнозирование параметров солнечного ветра. Solar Phys.2007; 240: 315. DOI: 10.1007 / s11207-007-0285-8. [CrossRef] [Google Scholar]
- Webb D.F., Howard T.A. Корональные выбросы массы: наблюдения. Лив. Rev. Solar Phys. 2012; 9: 3. DOI: 10.12942 / lrsp-2012-3. [CrossRef] [Google Scholar]
- Вингартен Т., Клейманн Дж., Фихтнер Х., Камерон Р., Цзян Дж., Киссманн Р., Шерер К. МГД-моделирование внутреннего гелиосферного магнитного поля. J. Geophys. Res. 2013; 118 (1): 29. DOI: 10.1029 / 2012JA018089. [CrossRef] [Google Scholar]
ACP — препринты
07 янв 2021
Сезонность числовой концентрации и размера частиц распространение: глобальный анализ, полученный из сети Global Приземные обсерватории службы атмосферы (ГСА)Клеменс Роуз, Мартин Колло Коэн, Элизабет Эндрюс, Йонг Лин, Исалин Боссерт, Катрин Лунд Майхре, Томас Туч, Альфред Виденсохлер, Маркус Фибиг, Паси Аалто, Андрес Аластуэй, Элизабет Алонсо-Бланко, Маркос Андраде, Бегонья, Бегонья Урс Балтенспергер, Сюзанна Бастиан, Олаф Бат, Йохан Пол Бёкес, Бенджамин Т.Брем, Николас Буковецки, Хуан Андрес Каскеро-Вера, Себастьян Кониль, Константинос Элефтериадис, Оливье Фавес, Харальд Флентье, Мария И. Джини, Франсиско Хавьер Гомес-Морено, Мартин Гизель-Бир, А. Ганнет Халлар, Никос Калапитис, Иво Калапитис Энн Каспер-Гибл, Мелита Кейвуд, Чон Ын Ким, Сан-Ву Ким, Адам Кристенссон, Маркку Кульмала, Хейкки Лихавайнен, Ненг-Хуэй Лин, Хасан Лямани, Анжела Маринони, Себастьян Мартинс Дос Сантос, Ольга Л. Майол-Брасеро, Франк Майнхардт, Майк Меркель, Жан-Марк Мецгер, Николаос Михалопулос, Якуб Ондрасек, Марко Пандольфи, Ноэми Перес, Туукка Петая, Жан-Эдес Пети, Давид Пикар, Жан-Марк Пишон, Вероник Понт, Жан-Филипп Путо, Фабьен Рейн Селлегри, Сангита Шарма, Герхард Шауэр, Патрик Шеридан, Джеймс Патрик Шерман, Андреас Шверин, Ральф Зомер, Мар Соррибас, Джуниинг Сан, Пьер Туле, Вилле Ваккари, Питер Гидеон ван Зил, Фернандо Веларде, Паоло Виллани, Стергиос Вратолис, Стергиос Вратолис, Шэн-Сян Ван, Кей Вайнхолд, Р. Ольф Веллер, Маргарита Ела, Владимир Здимал и Паоло Лай
Атмос.Chem. Phys. Обсудить., Https://doi.org/10.5194/acp-2020-1311, https://doi.org/10.5194/acp-2020-1311, 2021
Отредактированная рукопись принята в ACP (обсуждение закрыто, 4 комментария)
Краткое содержаниеПрядильные семена вдохновляют однолопастные вертолеты
Джейкоб Арон
Видео: Вертолет с семенами кленаЕстественно лучший дизайн
(Изображение: Анетт Линнеа Расмуссен / Getty)
Мини-вертолет, созданный на основе летающих семян деревьев, вскоре может пролететь над головой.Эван Ульрих и его коллеги из Университета Мэриленда в Колледж-Парке обратились к биологическому миру за вдохновением для создания уменьшенного вертолета, который мог бы имитировать свойства полноразмерного самолета.
Сложная конструкция полноразмерных вертолетов становится менее эффективной при уменьшении, а это означает, что стандартные мини-вертолеты расходуют большую часть своей мощности, просто борясь за устойчивость в воздухе. Исследователи пришли к выводу, что более простой самолет, спроектированный для пассивной устойчивости, потребляет гораздо меньше энергии и снижает производственные затраты.
Оказывается, природа их опередила. Семена таких деревьев, как клен, имеют однолопастную структуру, что позволяет им улетать далеко и безопасно дрейфовать на землю. Эти семена, известные как самары, не нуждаются в двигателе, чтобы вращаться в воздухе, благодаря процессу, называемому авторотацией. Анализируя поведение самары с помощью высокоскоростных камер, Ульрих и его команда смогли скопировать ее дизайн.
Самарский вертолет — не первый однокрылый вертолет — один летал в 1952 году, а с тех пор пытались испытать и другие, — но он первый, использующий авторотацию самары.Это позволяет транспортному средству Ульриха выполнять некоторые изящные трюки, например, безопасно падать на землю в случае отказа двигателя или использовать вертикальные столбы воздуха, чтобы оставаться в воздухе неопределенное время. «Мы можем выключить двигатель и выполнить авторотацию, для чего не требуется энергии», — говорит Ульрих.
Питч-пилотирование
Команда обнаружила, что однокрылым вертолетом сложнее управлять, чем обычным вертолетом, потому что его постоянное вращение не позволяет определить, в каком направлении летательный аппарат ориентирован относительно его направления полета, используя обычные датчики.Что позволило Ульриху взять на себя управление, так это его открытие, что как естественные, так и роботизированные самары движутся по фиксированному кругу, радиус которого определяется углом наклона крыла.
«Мы можем изменить размер круга, по которому движется транспортное средство, и направить самолет в любой желаемый пункт назначения», — объясняет Ульрих.
Построив около 100 прототипов, Ульрих готов искать коммерческое применение своей искусственной самаре. Очевидно, что продавать это как игрушку привлекательно, но у него есть более грандиозные планы.«Потенциально он может составить конкуренцию спутникам», — говорит Ульрих.
«Более крупная роботизированная самара могла быть введена в струйный поток и могла бы использовать быстро движущийся воздух, чтобы оставаться в воздухе». Самарская камера также может использоваться для создания трехмерных карт местности внизу или во время войны может передавать изображения солдатам на земле.
«Самара интересна и имеет достоинства с точки зрения ее размера и массы», — говорит Стивен Прайор, исследователь автономных роботизированных систем из Университета Мидлсекса в Лондоне, который предупреждает, что вращение транспортного средства может затруднить съемку. в полете.«Однако, как и большинство нано-воздушных транспортных средств, он страдает недостатком выносливости и сложностью получения стабильного изображения с платформы, поскольку он постоянно вращается».
Подробнее по этим темам:
| |
Моделирование, информатика и управление Интенсивность конвекции жидкостей с различным числом Прандтля в вертикальном цилиндре большого удлинения А.Хорошев С. a , В. Г. Шахов b a Институт проектирования и исследований в нефтяной промышленности «Гипровостокнефть» Аннотация: Исследуем свободную конвекцию в длинном вертикальном цилиндре с постоянным градиентом температуры на боковой поверхности. Температура стенки не меняет своего значения в окружном направлении, поток ламинарный; жидкость ньютоновская; изменение плотности от температуры, используемой в приближении Буссинеска, задача стационарная.4 Ключевые слова: конвекционный поток, конвекция в вертикальном цилиндре, бесконечно длинный цилиндр, моделирование в Ansys CFX, антисимметричный поток. DOI: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2018.1.8 Полный текст: PDF-файл (1389 kB) Образец цитирования: А. С. Хорошев, В. Г. Шахов, “Интенсивность конвекции жидкостей с различным числом Прандтля в вертикальном цилиндре большого удлинения”, Математическая физика и компьютерное моделирование, 21: 1 (2018), 70–79 Цитирование в формате AMSBIB Варианты соединения: Цитирующие статьи в Google Scholar: Русские цитаты,
Цитаты на английском языке |
| |