Нeустойчивость электронов, захваченных корональным магнитным полем,

и ее проявления в тонкой структуре спектра солнечного радиоизлучения

Е.Я.Злотник

Институт прикладной физики РАН

всплески III типа

всплескиII типа

всплески I типашумовая буря

континуум V типа

континуум IV типа

дm континуум

микроволновый всплеск

S-компонента10 K11

10 K5

flare крупная вспышка

пятно активная область

время

дли

на

вол

ны

cm

дm

m

Динамический спектр солнечного радиоизлучения

потоки быстрых электронов черенковская неустойчивость

ударная волнаплазменная неустойчивость захваченные электроны

плазменная неустойчивость

Elgaroy, 1961Slottje, 1972

Aurass et al., 1999, 2003 Chen et al., 2011

Зебра-структура в солнечном радиоизлучении

растет с f f

ZP in auroral VLF hiss(Titova et al., GRL 34, L02112, 2007)

ZP in the Crab pulsar(Hankins, Eilek, ApJ 670, 693, 2007)

ZP in Saturn km emission(Tao et al., JGR 115, A12204, 2010)

f

f ZP in Jupiter km emission(courtesy of W.S. Kurth, Cassini RPWS Team)

растет с

Двойной Плазменный Резонанс (ДПР)

s

s+1

B

s-1

1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0height, Mm

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

freq

uen

cy,

MH

z

fp

sfB

NBBNBB LLLLLff

BNB ffLL f растет с частотой, зависит от времени

BpBpuh sfffff 22

Частотный дрейф м.б. отрицательным, если уменьшается или увеличивается со временем,и положительным, если увеличивается или уменьшается со временем.

pf

Bfpf Bf

mceBfmNef Bp 22

ff

Расстояние между полосами:

Ширина полосы:

KT 6102.1

S= 13 - 27

Совпадение по 13 точкам !

}10/exp{ 40 Thff pp

Наблюдательные свидетельства эффекта ДПР

)()( hfshf Bp

1) Магнитное поле восстановлено из оптических данных

2) Частоты зебра-полос на динамическом спектре

(горизонтальные линии)3) Точки пересечения :

(Zlotnik, Zaitsev, Aurass, Mann, Hofmann, A&A 410, 1011, 2003)

)(hfs B

Барометрический закон!

25.10.1994

14.12.2006

Наблюдательные свидетельства эффекта ДПР

FASR ST - OVSA

Chen, Bastian, Gary, Jing, ApJ 736, 64, 2011

Первые абсолютные измерения локализации источников зебра-полос

Информация о физических условиях в источнике ЗС

1) Слабая анизотропия:

Равновесная корональная плазма

BpBp fffsf

2) Одинаковый знак и ( увеличивается с частотой)

z

freq

uen

cy

f p

s fB

fB

f

z

freq

uenc

y

f p

s fB

BL NL f

3)

NB LL fff B

4) obsf pf0N

f NBB LLf B

25.10.1994: 14.12.2006:

10

,103~

,106.31.2~ 380

BN LL

GB

cmN

4

,6234~

,104.29.1~ 3100

BN LL

GB

cmN

4) Локализация в осциллирующей магнитной трубке (Zlotnik, Zaitsev, Aurass, CEAB 35, 161, 2011)

sT

sT

sT

15.5

90.4

65.4

20

19

18

5%

5%

Период растет с номером гармоники s:

0 4 8 12 16

1

2

3

4

)2sin( Tt

t

%55 ncT

Быстрая магнитозвуковая волна:

AV

dT

2~

i

e

p

B

i

e

i

A m

m

s

c

f

f

m

mc

Nm

BV

4

e

i

A m

ms

c

d

V

dT

2~

!%520

1

s

s

T

T2018 s

Период колебаний:

Энергичные электроны

1) Неравновесность по поперечным относительно магнитного поля скоростям– дефицит электронов с малыми скоростями, функция распределения :

DGH

loss-cone

0,exp ||222 vvvvf

022

||2

0

022

||2

,2exp2

1sin

,2exp

vvv

vvv

fN

2) Tvv 2010~

0 .1 1 1 0 1 0 01 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

222 2 BT fvk

Bf

f20

Tv

v

4

Tv

v

3)

06103 NNe

B

p

T f

fs

v

v~2

2

Порог неустойчивости:

efBeDPR f

N

N 0

2~

Концентрация неравновесных электронов

4) ЗС во всплесках III типа - несколько групп неравновесных электронов (Zlotnik, Zaitsev, Aurass, Mann, Solar Phys. 255, 273, 2009)

-20 -10 0 10 20

v|| /v T

0

5

10

15

20

25

v /v

T

f b

f1

f 2 210 ffff 210 , NNN

21 , vvvT 21 NN

21 vv ЗС подавлена, континуум

bfff 11

~Конусная неустойчивость сорвана,всплески III типа в поглощении

В отсутствие континуума ЗС становится видимой