авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Динамические явления в больших солнечных вспышках и их связь с эруптивными процессами

-- [ Страница 2 ] --

Интегральную разницу значений, полученных двумя методами, можно интерпретировать как соответствующую значению кинетической энергии СМЕ, поскольку другие агенты, способные унести в трансформированном виде часть общей энергии события, гораздо менее эффективны. Отсюда, появляется возможность уточнить график временных вариаций высвобождения энергии в токовом слое таким образом, чтобы значения кинетической энергии, полученные независимо, оказались равны.

В итоге, мы сопоставляем два графика, полученные двумя методами с близкой точностью. Разность двух полученных графиков можно интерпретировать как вариации потока энергии, затрачиваемого (в пределах точности методов) на ускорение СМЕ в нижней короне.

В исследованном событии 19 октября 2001 г. удалось обнаружить следующие особенности. Энергетический максимум затрат на ускорение СМЕ произошел на 7 минут раньше энергетического максимума затрат на нагрев области вспышки, потерь на излучение и теплопроводность. Причем, интегральные значения энергии, полученные СМЕ и вспышечной аркадой корональных магнитных петель от общего источника, оказались близкими.

Основное ускорение СМЕ в данном событии произошло, исходя из энергетических соотношений, в течение 4 – 5 минут во время импульсной фазы события. Соотношение затрачиваемой энергии на ускорение СМЕ и на нагрев вспышечной корональной аркады в импульсной фазе около 4:1, а вблизи максимума события – около 1:4, соответственно.

Ускорение протонов в этом событии, если опираться на данные о гамма-всплеске, зарегистрированном прибором СОНГ в диапазонах энергий 0.51.3 и 1.34 МэВ, происходило в нескольких эпизодах, наиболее мощный из которых совпал по времени с быстрым развитием периферийных структур после максимума вспышки, окончившимся образованием удаленных вспышечных уярчений.

В разделе 3.3 описанная выше методика была применена для исследования вспышек с возвратным эруптивным протуберанцем (18.08.1995, 23.09.1998).

В таком варианте энергетика события представляется более сложной. Само событие логично разбить на две стадии. Высвобождение энергии в токовом слое предполагается только в первой стадии, в которой разница между временными вариациями, полученными двумя методами, может быть интерпретирована как кинетическая энергия эруптивного протуберанца. Вещество последнего, при обратном падении на хромосферные основания протуберанца, должно обеспечить вспышечное проявление второй стадии события, выражающееся в нагреве области вспышки, с учетом других потерь. В этой стадии логично ожидать близкие значения кинетической энергии падающего вещества протуберанца и тепловой энергии вспышечной аркады.

В подразделе 3.3.1 сценарий солнечной вспышки с возвратным протуберанцем качественно проиллюстрирован на примере лимбового события 18.08.1995.

В подразделе 3.3.2 сделаны оценки энергетических соотношений кинетической энергии эруптивного протуберанца и тепловой энергии вспышечной аркады для события на диске 23.09.1998, имевшего балл 3В/М6.9. Сценарий развития вспышек такого типа не свободен от трудностей. Само падение протуберанца не всегда прослеживается на диске из-за множества ярких деталей хромосферы. В данном событии удалось подтвердить соответствие кинетической энергии протуберанца и тепловой энергии вспышки во второй стадии, ~3·1031 эрг, с точностью до порядка величины. СМЕ в данном событии, который мог бы уточнить оценки, к сожалению, не был обнаружен из-за отсутствия наблюдений на коронографе SOHO/LASCO. Поэтому, была получена только нижняя оценка полного энерговыделения, соответствующая суммарной тепловой энергии вспышки в обеих стадиях.



Интегральные значения энергии, полученные эруптивным протуберанцем и вспышечной областью от общего источника в первой стадии, оказались в соотношении не менее 6:1.

06:52 UT 06:56 07:01 07:10 07:14

07:03 07:10 07:13 07:23

Рис. 3. Изображения вспышки 23.IX.1998 г. в линии Н (Ондржейов, Чешская Республика): верхний ряд – снимки грубого качества, полученные на многоканальном спектрографе; нижний ряд – высококачественные фильтрограммы. Наклонными стрелками в 06:56 UT показаны первые вспышечные ленты (ВЛ1). Вертикальной стрелкой обозначена эмиссия западной структуры на концах вспышечных лент (СКВЛ), более сильная с внешней стороны «сплющенного овала». В 07:23 UT видна мощная вторая пара вспышечных лент (ВЛ2), квазиортогональная паре ВЛ1, которая к этому моменту практически исчезла. Можно по характерным неизменившимся особенностям эмиссии показать, что западная ВЛ2 локализована на месте внутренней эмиссии «овала» СКВЛ (обозначено горизонтальными стрелками).

Также, нами был предложен наблюдательный хромосферный критерий возвратного протуберанца в большой солнечной вспышке на диске. Он заключается в формировании в начале события, то есть в первой стадии, кроме вспышечных лент, также и СКВЛ, которые к моменту затухания первоначальных вспышечных лент получают мощное дальнейшее развитие, превращаясь во вторые, более разнесенные друг от друга вспышечные ленты, превышающие по площади первые вспышечные ленты. Этот критерий одновременно является критерием отсутствия яркого «ядра» СМЕ, образовавшегося в исследуемом событии.

В главе 4 на примере вспышки 23 июля 2002 г., имеющей балл 2В/Х4.8, исследована связь быстрого СМЕ с солнечными энергичными ионами, наличие которых в событии установлено по гамма-всплеску, (данные обсерватории RHESSI) локализованному вблизи сильных магнитных полей вспышечной АО. На орбите Земли возрастание потоков СКЛ от данной вспышки оказалось трудно определимым вследствие наложения потоков предыдущего протонного солнечного события 20 июля 2002 г.

Световая кривая гамма-источника в линии 2.223 МэВ, оказалась коррелирующей со световой кривой удаленных хромосферных Н-уярчений вспышки [11]. Из этого факта сделан вывод о магнитном сопряжении кореллирующих источников гамма-эмиссии в линии 2.223 МэВ и удаленных Н-уярчений вспышки, предположительно, магнитными структурами, выброс которых в корону наблюдался в это время [11]. По нашим же исследованиям, удаленные (на 100–200 тыс.км от вспышечной АО) Н-уярчения являются основаниями самых внешних эруптивных корональных арок в составе СМЕ.

Проведенный анализ позволил предложить новую модель источника частиц высоких энергий, основанную на механизме ускорения частиц (ионов) вихревым электрическим полем вблизи расширенной вершины магнитной арки СМЕ до энергий ~10100 МэВ/нуклон. Дрейф ускоренных ионов к компактному основанию СМЕ приводит к их удержанию в пробкотроне в нижней короне над сильным магнитным полем пятна, и создает источник быстрых нейтронов с преобладающим распределением скоростей по касательной к фотосфере. Последнее существенным образом влияет на параметры и локализацию в фотосфере гамма-источника в линии 2.223 МэВ.

Рис.4. Изображения вспышки 23 июля 2002 г. (слева) по данным BBSO и RHESSI. H-фильтрограммы показаны в градациях серого. Восток – слева, север – вверху. Прерывистый контур соответствует источнику 12–20 кэВ, сплошной контур – источнику 100–150 кэВ, белым кружком показан центроид гамма-источника в линии 2.223 МэВ. Белыми стрелками обозначены удаленные H-уярчения вспышки. Слева – импульсная фаза события, в центре – момент сразу после максимума в жестком рентгеновском излучении.

Справа – топологическая схема события. Ниже лимба показано солнечное пятно и хромосферная эмиссия, выше лимба – открытые силовые магнитные линии, исходящие из пятна, низкие вспышечные петли, соединяющие хромосферные ленты. Серым тоном показаны эруптивные магнитные арки СМЕ; в их левом основании обозначен центроид источника излучения 2.223 МэВ (белый кружок). Направление электрического поля, ускоряющего ионы, показано горизонтальной стрелкой.

Ключевым элементом данной модели является топологическая схема большой вспышки, опирающаяся на многоволновые наблюдения с обязательным привлечением данных в линии H. Новая модель источника частиц высоких энергий топологически связана с развивающимся в нижней и средней короне корональным выбросом. Исследованы характерные особенности магнитных структур СМЕ – значительная асимметрия оснований.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Построена трехмерная топологическая модель больших солнечных вспышек, соответствующей данным многоволновых наблюдений, в том числе в хромосферных линиях, 11 событий. Особенности модели: существенная асимметричность корональных магнитных структур, связь сильных магнитных полей активной области с удаленными на 100-200 тыс. км участками флоккульных магнитных полей; подразделение корональных магнитных структур на два типа: 1) эволюционирующие вспышечные петли и 2) эруптивные магнитные структуры СМЕ.

2. Предложена новая классификация элементов большой хромосферной вспышки, в которую, кроме вспышечных лент, вошли хромосферные основания СМЕ:

структуры на концах вспышечных лент, периферийные структуры, а также уярчения вспышки, удаленные на 100-200 тыс. км от вспышечной АО.

3. Разработана методика, позволяющая найти в больших вспышках зависимость кинетической энергии быстрого СМЕ от времени в нижней и средней короне, до его выхода в поле зрения коронографов.

4. Получены оценки соотношений кинетической энергии выброса и тепловой энергии вспышки (с учетом затрат на излучение и теплопроводность) для двух событий:

– для вспышки с СМЕ 19.10.2001 г. это соотношение оказалось близко к 1, причем, соотношение потоков затрачиваемой энергии на ускорение коронального выброса и на нагрев вспышечной аркады в импульсной фазе составил 4:1, а вблизи максимума события – 1:4, соответственно.

– для вспышки с возвратным протуберанцем 23.09.1998 отношение кинетической энергии протуберанца к тепловой энергии вспышки в первой стадии 6:1.

5. Предложена новая модель источника ускоренных ионов на основе анализа гамма-вспышки 23.07.2002 г., имеющая следующие особенности:

– ионы ускоряются вихревым электрическим полем до энергий 10–100 МэВ/нуклон в эруптивных магнитных арках коронального выброса;

– область удержания энергичных ионов в основании магнитных арок СМЕ локализована в короне над сильным магнитным полем пятна;

– здесь же ускоренные ионы взаимодействуют с плотной плазмой волокна, попадающей в область удержания;

– распределение скоростей энергичных ионов и вторичных нейтронов – веерообразное, почти параллельное фотосфере.

Основные результаты диссертации опубликованы в статьях:

1. Комарова Е.С., Сидоров В.И., Язев С.А. Особенности развития солнечной вспышки 19 октября 2001г//Солнечно–земная физика.–2004.–Вып.6(119).–С.90–92.

2. Сидоров В.И. Соотношение энергетики вспышки и коронального выброса массы 19 октября 2001 г.//Солнечно–земная физика.–2004.–Вып.8(121).–С.71–72.

3. Сидоров В.И., Язев С.А. Корональный выброс массы и структуры на концах вспышечных лент в солнечной вспышке 19 октября 2001 г.// Избранные проблемы астрономии: материалы научно-практической Конференции «Небо и Земля» (г. Иркутск, 21–23 ноября 2006 г.) –Иркутск: ИГУ. –2006. –С. 209–215.

4. Сидоров В.И., Язев С.А. О топологии солнечного события, включавшего вспышку и корональный выброс массы 19 октября 2001 г. // Избранные проблемы астрономии: материалы научно-практической Конференции «Небо и Земля» (г. Иркутск, 21–23 ноября 2006 г.) –Иркутск: ИГУ.–2006.–С.216–224.

5. Сидоров В.И., Язев С.А. Проблема вещества в солнечных вспышках и корональных выбросах массы // Избранные проблемы астрономии: материалы научно-практической Конференции «Небо и Земля» (г. Иркутск, 21–23 ноября 2006 г.). –Иркутск: ИГУ, –2006. –С. 225–230.





6. Сидоров В.И., Язев С.А. Топологическая модель солнечного события,
включавшего вспышку и корональный выброс массы 19 октября 2001 года //
Космические исследования. –2008, –Т. 46. –№4. –С. 329–335.

7. Сидоров В.И., Язев С.А. Мощные солнечные вспышки и выбросы корональной массы: хромосферные проявления //Солнечно–земная физика. –2008. –Вып. 12 (125). –№1. –С.10–12.

8. Sidorov V.I. and Yazev S.A. Large Solar Flares and Coronal Mass Ejections: Their Manifestations in the Chromosphere // Geomagnetism and Aeronomy.–2009. –V.49.–№8. (Special Issue 2).–P.1076–1079.

9. Savinkin M.Yu., Sidorov V.I., and Yazev S.A. Unique Activity Complex between 2006 and 2007 // Geomagnetism and Aeronomy. –2009. –V.49, –№8. (Special Issue 2), –P. 1072–1075.

10. Сидоров В.И., Кичигин Г.Н., Язев С.А. О топологии выбросов коронального вещества в мощных вспышечных событиях на Солнце // Известия Иркутского госуниверситета. Серия «Науки о Земле». Т.3. №2. 2010, с. 139–155.

11. Кичигин Г.Н., Мирошниченко Л.И., Сидоров В.И., Язев С.А. Особенности крупного солнечного события 23 июля 2002 г.: модель источника ускоренных частиц // Труды всероссийской конференции «Солнечная и солнечно-земная физика-2010», СПб, Пулково, 2010, с.201– 204.

12. Сидоров В.И., Кузьминых Ю.В., Язев С.А. Вспышка с возвратным протуберанцем: сценарий, энергетика, прогноз // Космические исследования. –2011, –Т.49. –№3. –С. 82–94.

Цитируемая литература

1. Алтынцев А.Т., Банин В.Г., Куклин Г.В., Томозов В.М. Солнечные вспышки. –1982. –С. 32-34.

2. Martens P.C.H. and Kuin N.P.M. A circuit model for filament eruptions and two-ribbon flares // Solar Physics. –1989. –V.122. –P. 263-302.

3. Hirayama T. Theoretical Model of Flares and Prominances. I Evaporating Flare Model // Solar Physics. –1974. –V. 34. –P.323-338.

4. Shibata K. A unified model of solar flare. In: Observational Plasma Astrophysics: Five Years of Yohkoh and Beyond. Edited by T.Watanabe, T.Kosugi, and A.C.Sterling. Boston, Mass.: Kluwer Academic Publishers // Astrophysics and space science library. –1998. –V. 229. –P.187-198.

5. Priest E.R., Forbes T.G. Magnetic Reconnection: MHD Theory and Applications. Cambridge University Press, Cambridge, U.K.; New York, –2000, U.S.A.

6. Somov B.V., Kosugi T., Hudson H.S., Sakao T., and Masuda S. Magnetic Reconnection Scenario of the Bastille Day 2000 Flare // Astrophysical Journal. 2002. –V. 579. –P. 863-873.

7. Uralov A.M., Grechnev V.V., Hudson H.S. Initial localization and kinematic characteristics of the structural components of a coronal mass ejection // Journal of geophysical research. –V.110. –2005. A05104, doi:10.1029/2004JA010951.

8. Банин В.Г., Федорова А.С. Сильная хромосферная вспышка 5 ноября 1970г. // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Иркутск, СибИЗМИР АН СССР, –1971. –Вып. 2. –С. 73-85.

9. Isobe H., Yokoyama T., Shimojo M, M., Morimoto, T., Kozu, H., Eto, S., Narukage, N., Shibata, K. Reconnection Rate in the Decay Phase of a Long Duration Event Flare on 1997 May 12 // Astrophys.J. –2002. –V.566. –P.528- 538.

10. Ohyama M., and Shibata K. Preflare Heating and Mass Motion in a Solar Flare Associated with Hot Plasma Ejection: 1993 November 11 C9.7 Flare // Publ. Aston. Soc. Japan. –1997. –V. 49. – P. 249-261.

11. Yurchyshyn V., Wang H., Abramenko V., Spirock T., and Krucker S. Magnetic field, H, and RHESSI observation of the 2002 July 23 gamma-ray flare // Astrophysical Journal. –2004. –V. 605. –P. 546–553.



Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.