6-8 мая 2002 года, Крымская Астрофизическая обсерватория НАН Украины.

         Тут задавался вопрос: меняется ли амплитуда пятиминутных колебаний. Я просто несколько слов скажу о пятиминутных колебаниях, поскольку я ими непосредственно занимаюсь, чтобы у вас сложилось правильное представление. По сути дела, что представляет из себя спектр пятиминутных колебаний? (рис 1)

        Это данные, полученные за 35 дней наблюдений в космическом эксперименте, который мы проводили на так называемом приборе «IPHIR». Он был установлен на КА, который летел на Фобос, и не долетел. Но наш прибор свою программу выполнил, единственный на этом аппарате, потому что мы работали по дороге, пока он летел, и всю дорогу мы писали все, что нам надо.
Вопрос: А что измерялось?
Ответ: Измерялась интенсивность Солнца, т.е. яркость на Солнце. Фотометр имел дискретность порядка одной миллионной от уровня яркости, которую он записывал, и, соответственно, с такой точностью записывалось, как менялась яркость. Здесь вы видите (рис.1) показан очень узкий интервал спектра солнечных колебаний - только то, что мы называем 5 – минутными колебаниями, т.е. это как раз периоды в районе 5 минут или от 2,5 млГц до 4,0 млГц. Примерно это 5 минутный период. Вот так они выглядят. Вы видите, тут очень богатый спектр, тут мерились чисто глобальные колебания, т.е. измерялись колебание не различных участков поверхности Солнца, а колебания яркости Солнца как звезды. Вот такой спектр получился. Теперь, непосредственно к вопросу об амплитуде.
         Дело в том, что стохастическое колебание складывается из целого ряда колебаний, но вот так как они укладывались в определенное число раз по пути внутри Солнца, которая представляет некую резонансную систему и постоянно выделяет из всего шума практически все эти частоты, которые, оказывается, работают в резонансе с возможными комбинациями внутри Солнца. Но при этом амплитуда колебаний меняется все время и говорить об амплитуде просто не приходится.
Ну, вот еще одна картинка (рис. 2).

        Спектр, в котором в течение 27 часов доминирует одна линия с частотой 3,304 млГц. Было проведено другое исследование этих же колебаний, а именно: как оно меняется в течение более короткого промежутка времени. Мы вычисляли спектр мощности за интервал времени 3,6 часа. Вот за это время строился спектр мощности и измерялась его амплитуда. Мы говорим об амплитуде на участке спектра. Дело в том, что ширина линии зависит от общей продолжительности ряда. Чем продолжительность ряда больше, тем уже получается спектральная линия и точнее частота. Так как за 3,6 часа ряд очень маленький, линии спектра выглядят довольно широкими, и мы говорим об интервалах частот. Каждый спектр снят с интервалом 3,6 часа (рис.3)
Вопрос: подряд?
Ответ: именно подряд, вот эта цепочка вся снята. Вот здесь в этом интервале (рис.3), намек на то, что эта частота существует. Здесь она уже больше, а вот она начинает падать, и вот здесь она практически отсутствует, ее уже нет. Такой характер изменений колебаний происходит постоянно. Как видите, говорить, какая тут амплитуда – очень сложно. Через какой-то промежуток, через день колебание опять возникнет, опять на той же самой частоте, все четко. Частота задается размерами Солнца, свойствами его как резонатора, настроенного на определенную частоту. Можно набраться смелости и высказать такое предположение: возможно, что с 11-летним циклом связана средняя амплитуда этих колебаний и их частота. Известно, что даже размеры Солнца меняются. Практически резонансная система каким-то образом «дышит» по размеру, соответственно меняются пути прохождения вот этих резонансных частот. Вот то, что я хотел рассказать по поводу 5-минутных колебаний.

         Теперь вернемся к нашей установке. Как вы понимаете, вот эти явления, о которых Борис Михайлович рассказывал, являются функцией чрезвычайно большого спектра воздействий. Мы пытались как можно увереннее отсечь всевозможные случайные факторы, которые влияют и задают эти частоты, например температура.
        Назначение нашего эксперимента состояло в том, чтобы целенаправленно изучать как меняются характеристики разных средств измерения, в частности, электронных измерительных приборов, в зависимости от обстановки, в которой они находятся в данный момент времени. Для этого мы брали определенное количество детекторов и помещали их в некую установку, и в течение довольно длительного времени записывали выходной сигнал. В качестве таких исследуемых датчиков были взяты P-N переходы, где записывали, соответственно, ток через переход и его изменение со временем.
        Была сделана схема с двумя фотоумножителями, которая измеряет яркость свечения люминофора, возбуждаемого радиоактивным источником со временем. В ней два фотоумножителя освещаются одним и тем же люминофором. Два было взято для того, чтобы была возможность исключить шумовые процессы в отдельном ФЭУ, чтобы мы действительно измеряли свет и были убеждены в том, что у нас происходит в самом источнике света, а что в фотоумножителе. Ну, и еще датчики температуры. В общем, установка представлена на рис.4.

        Вот это - объем, в который мы помещаем исследуемые нами объекты. Он представляет собой на данном этапе уже 4 объема, 4 куба, каждый их которых находится внутри другого. Наружный ящик сделан деревянным, чтобы снизить влияние на температуру внутреннего объема. Следующие ящики термостата были сделаны из железа, т.е. магнитоэкранирующие ящики, последним был латунный ящик , чтобы замкнуть электрические поля. Вся эта система представляет собой термостат, чтобы исключить влияние температуры на полупроводниковые P-N переходы, которые чувствительны к изменению температуры как и вообще все процессы. Мы все эти четыре ящика вставили один в один и термостатировали. Мы выбрали рабочую температуру 40 градусов и с помощью нагревателя могли поддерживать температуру и регулировать ее. Электрически нагревать, это значит пропускать достаточно большой ток через какой-то нагреватель, Если, представьте себе, внутрь поместили бы электроплитку, которая регулировала бы нагрев и нагревала то сильнее, то слабее, то у нас ничего бы не получилось бы с защитой от магнитного и электрического поля. Поэтому, было сделано таким образом (рис.4). Между наружным ящиком и средним ящиком пропускался горячий воздух, вот таким образом проходил и возвращался обратно. Нагреватель, который нагревал этот контур, находиться встороне и управляется системой управления. Датчики для этой системы управления стояли внутри объема и поэтому вся эта система поддерживала температуру внутри объема Но мощные электрические поля сюда не заводились, все находилось в стороне. Еще одна была проблема все-таки, что любой нагреватель, любые электронагревательные спирали, все равно бы создавали мощные магнитные поля. Поэтому в качестве нагревателя мы использовали мощные транзисторы, которые стояли на общем радиаторе. Протекающий воздух нагревается, охлаждая этот радиатор. А вот уже током, который протекал через транзисторы, управляла вся система терморегулирования. Вот здесь находятся два ФЭУ 140, которые измеряют, как я говорил, свет эталона, возбуждаемого радиоактивным распадом. Здесь же находятся два операционных усилителя, два корпуса с двойными усилителями. Фактически, мы измеряем P-N переход, потому, что после него сигнал уже усилен и дрейф дальнейшего усилителя большой роли не играет. Дальше все эти сигналы заводились через коммутатор в АЦП, превращались в цифру и записывались на компьютере. Имеется возможность смотреть за температурой, которая стабилизируется, по сигналу в системе управления. Еще два датчика температуры стоят внутри в разных точках объема и они также заведены на запись. Точность, с которой мы можем сейчас поддерживать температуру, составляет плюс-минус 0,05 градуса в объеме. В общем-то очень сложная вещь - поддержание точной температуры. Достаточно сказать, что постоянная времени этой всей системы составляет порядка 2,5-3 часов. Значит, выход на эту температуру составляет 10 часов, по крайней мере. Пока установится и начнет поддерживаться температура. В системе происходит баланс, как в задаче для 4 класса про бассейн с двумя трубами: в одну трубу вливается – из двух других выливается. Значит, здесь (рис.4) с одной стороны воздух, который циркулирует то нагревая то охлаждая поддерживает температуру постоянную, с другой стороны у нас внешний кожух остывает, постоянно отдавая тепло в комнату. В зависимости от температуры комнаты, у нас потери тепла увеличиваются. Конечно, следящая система это отрабатывает, но, как любая пропорциональная система или линейный регулятор, всегда не выводит ошибку до нуля. Всегда есть остаточная недоработка системы. Поэтому на систему очень влияет сколько тепла отнимается наружу. После того, как мы поместили все в деревянный ящик нам удалось повысить точность до указанных плюс-минус 0,05 градуса. Сложность еще в том, что такая система с долго затухающими колебаниями при изменении температуры настолько сложна и подвержена влияниям самых неожиданных факторов, например, кто-то зашел в комнату, кто-то что-то включил. В результате система вышла из равновесия и "энное" время температура меняется, пока снова установится. Поэтому очень важно, чтобы не было возмущений от внешних воздействий.
Председатель: Вопросы, пожалуйста…
Брунс: Борис Михайлович рассказывал о том, что сейчас обнаружены некоторые периоды, о которых мы говорили. Для того, чтобы утверждать что-то более уверенно, нужно иметь более длительное наблюдение. Мы сейчас вышли на этот режим наблюдения в течение более длительного времени. В следующий раз посмотрим более уточненные данные.
Да, еще один важный момент. Сейчас наша установка модифицировалась, окончание модификации состоит в том, что мы расширили количество каналов с 8, которое было на этой установке, до 16. Т.е. мы сейчас можем измерять в течение длительного времени синхронно 16 каких-то других датчиков. Если у кого что-то есть, какие-то датчики можно подключить.