О механизм e возникновения импульсных корональных...
DESCRIPTION
О механизм e возникновения импульсных корональных выбросов массы М.В. Еселевич, В.Г. Еселевич , ИСЗФ СО РАН. К о н ф е р е н ц и я «Физика плазмы в солнечной системе» 14-18 февраля 2011 г., ИКИ РАН. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
О механизмe возникновения импульсных корональных выбросов массы
М.В. Еселевич, В.Г. Еселевич, ИСЗФ СО РАН
К о н ф е р е н ц и я «Физика плазмы в солнечной системе»14-18 февраля 2011 г., ИКИ РАН
Импульсные - это наиболее быстрые СМЕ, которые ускоряются вблизи поверхности Солнца на высотах менее 0.2R0 относительно лимба (MacQueen and Fisher, 1983).
Однако, быстрые СМЕ могут возникать и в результате менее быстрого ускорения, происходящего на отрезке пути до нескольких солнечных радиусов (Plunkett et al., 2000; Yurchyshyn, 2002).
По кинематическим характеристикам корональные выбросы массы (СМЕ) разделяются на две группы: “импульсные” и медленно эволюционирующие “постепенные” (Sheeley, 1999).
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4Âû ñî òà í àä ë è ì á î ì , R0
1 0
1 0 0
1 0 0 0
V, êì /c
MacQUEEN and FISHER,Sol. Phys., 89, 1983
Flare-associated CME (È ì ï óë üñí û å)
Eruptive-associated CME(Ï î ñòåï åí í û å)
Plunkett et al., 2000 Yurchyshyn, 2002
Постепенный СМЕ с эрупцией протуберанца 9 августа 2001 г. V ≈ 910 км/с (Данные Mk4 и DPM, MLSO)
Протуберанец виден до начала CME (максимум яркости Нα на h ≈ 0.125R0).
Впереди него постепенно появляется и усиливается кольцо плазмы, которое окружает протуберанец и составляет основу фронтальной структуры СМЕ.
Постепенный СМЕ активность отсутствует 31 января 2000 г. V ≈ 510 км/с
Все 11 постепенных СМЕ со скоростями от 280 до 1500 км/с (исследованные нами и другими авторами) имели следующие характерные особенности:
1. В момент возникновения центр этих СМЕ располагается в короне на высоте 0.1R0 < h ≤ 0.7R0 относительно лимба Солнца.
2. Движение начинается из состояния покоя, т.е. начальная скорость V0 0.
3. Начальный угловой размер в состоянии покоя d0 ≈ 15°- 65°.
d
0
Как показали многочисленные исследования (Krall and Chen, 2000; Foley et al., 2003; Vrsnak et al, 2004), наблюдаемое в белом свете плазменное кольцо (фронтальная структура) СМЕ, является поперечным сечением жгута магнитного потока с плазмой (flux-rope).
В теории рассматривались различные механизмы, способные вызвать потерю равновесия и эрупцию жгута, т.е. движение CME (Chen, 1996; Kuznetsov and Hood, 2000).
В чем отличие импульсных CME?
Импульсный СМЕ 22 ноября 2001 г. V ≈ 1400 км/ссвязан со вспышкой
Визуальные отличия импульсных CME от постепенных CME:
Первая регистрация СМЕ в виде полости (области пониженной яркости), ограниченной ярким кольцом, имеющим малый угловой размер, происходит на очень малых высотах.
Импульсный СМЕ 25 марта 2008 г. V ≈ 1100 км/ссвязан с активным протуберанцем (jet)
Для анализа импульсных СМЕ на самых малых высотах можно использовать изображения в EUV.
Бегущая разность в EUV (данные 171A EUVI, STEREO AHEAD)
Самая ранняя стадия движения полости CME
Формирование импульсного СМЕ сопровождалось выбросом солнечной плазмы (Jet). Яркость в H на лимбе (данные DPM, MLSO).
CME 25 марта 2008 г.
Зависимости скорости движения переднего края полости, максимума и переднего края Jet от высоты над лимбом и от времени
Вывод Полость СМЕ – это сечение магнитной трубки, которая выбрасывается из конвективной зоны со скоростью около 300 км/с и которая инициирует Jet от Солнца с той же начальной скоростью.
CME 25 марта 2008 г.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Âû ñî òà í àä ë èì áî ì , R0
0
100
200
300
400
500
600Ñ
êîðî
ñòü,
êì
/ñ
V 0
ë èì á ï åðåä í èé êðàéï î ë î ñòè
ï åðåä í èé êðàéjet
18:36 18:39 18:42 18:45 18:48 18:51 18:54Âðåì ÿ
0
100
200
300
400
500
600
Ñêî
ðîñò
ü, ê
ì/ñ ë è ì á
ï åðåä í èé êðàéjetV 0
ï åðåä í èé êðàéï î ë î ñòè
Начальный участок движения импульсного CME 31 декабря 2007 г.
31 декабря 2007 г.
Скорость на начальном участке 400-500 км/c
0:36 0:42 0:47 0:53 0:59 1:05 1:11 1:18 1:24 1:30Âðåì ÿ
0
1
2
3Â
ûñî
òà í
àä ë
èìáî
ì,
R0
V 500 êì /c
V 790 êì /c
ë èì á
Gopalswam y et al., 2009EU VI, C O R 1
CME 31 December 2007
ï åðåä í èé êðàé ï î ë î ñòè (EU VI)
STER E O AH EAD
0:42 0:48 0:54 1:00 1:06Âðåì ÿ
0
0.2
0.4
0.6
0.8Â
ûñî
òà í
àä ë
èìáî
ì,
R0
V 500 êì /c
ë èì á
CME 31 December 2007ï åðåä í èé êðàé ï î ë î ñòè (EU VI)
STE R E O AH EAD
V 270 êì /c
öåí òð ï î ë î ñòè (EU VI)
Теоретическое рассмотрение механизма возникновения импульсных CME
В работах (Romanov et al.,1993; Fan et al., 2001) подробно рассмотрена динамика подъема тонкой магнитной трубки в конвективной зоне до уровня фотосферы. В конце движения трубка останавливается – движение ограниченное.
Однако, согласно (Romanov et al.,1993), возможны неустойчивые режимы, когда магнитная трубка с большой скоростью выбрасывается из конвективной зоны в атмосферу Солнца. Причина этого – развитие неустойчивость Паркера или неустойчивость медленной волны
Рассчитанная скорость подъема магнитной трубки демонстрирует принципиальную возможность вылета с большой скоростью магнитной трубки из конвективной зоны в атмосферу Солнца.
В (Романов и др., 2010) приведены результаты моделирования подъема магнитной трубки из состояния покоя, когда под действием неустойчивости Паркера образуется арка, вершина которой всплывает вверх и пробивает фотосферу. В результате происходит выброс магнитной трубки с большой скоростью в атмосферу Солнца.
Хотя выше фотосферы используемое уравнение энергии уже неприменимо (лучистый теплообмен становится объемным), накопленный импульс изменяется в основном под действием силы натяжения поля и силы Архимеда, так что результаты служат хорошей оценкой по порядку величины.
Трубка быстро достигает высот порядка 20000 км, с пиковой скоростью порядка 150 км/сек.
Расчет скорости подъема трубки в конвективной зоне
Романов и др., 2010
Выводы
Показано, что:
1. Параметрами, отражающими отличие импульсных и постепенных СМЕ, являются место, скорость и угловой размер СМЕ в момент их возникновения.
2. Формирование импульсных СМЕ, по-видимому, начинается под фотосферой Солнца и может быть связано с явлением выброса магнитных трубок (жгутов) из конвективной зоны, возможность которого показана теоретически. На уровне фотосферы радиальная скорость таких трубок может достигать сотен км/с, а их угловой размер не превышает нескольких градусов.
Спасибо за внимание!