УДК 523.985
ОСОБЕННОСТИ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ВСПЫШКИ 12 ФЕВРАЛЯ 2010 г.
© 2014 г. Г. П. Чернов1, В. В. Фомичев1, Р. В. Горгуца1, А. К. Маркеев1, Д. Е. Соболев1, А. Хилларис2, К. Алиссандракис3
1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова
РАН (ИЗМИРАН), г. Москва, г. Троицк
2 Section of Astro-Geophysics, Department of Physics, University of Ioannina, 45110 Ioannina, Greece
3 Section of Astrophysics, Astronomy and Mechanics, Department of Physics, University of Athens, Panepistimiopolis 157 84, Zografos, Greece e-mail: gchernov@izmiran.rssi.ru Поступила в редакцию 30.07.2013 г.
После доработки 09.02.2014 г.
Проанализированы записи радиоизлучения Солнца, полученные на спектрографе ИЗМИРАН (25—270 МГц) для события солнечной вспышки 12 февраля 2010 г. Отмечено, что в трех больших группах всплесков III типа наблюдалась разнообразная тонкая структура на фоне невысокого континуума. Согласно данным радиогелиографа Нансэ, источники всех трех групп всплесков располагались в одной активной области 11046 и их излучение сопровождалось всплесками в мягком рентгеновском диапазоне (космический аппарат GOES): в 07:21 UT С7.9, в 09:40 UT В9.6 и в 11:25 UT М8.3. После первой группы всплесков наблюдались классические волокна (fiber bursts) в сочетании с обратно дрейфующими волокнами с необычным дугообразным дрейфом. После третьей (самой мощной) группы наблюдались стабильные секундные пульсации и медленно дрейфующие волокна. Мгновенная полоса частот у них на порядок превышала полосу частот классических волокон, а частотный дрейф был в несколько раз меньше. Более сложные волокна наблюдались в самой слабой группе в интервале 09:40:30—09:42:00 UT. Они представляли собой узкополосные (~0.5 МГц) волокна, периодически повторяющиеся в небольшой полосе частот (5—6 МГц) в течение нескольких секунд. Особенностью данного явления является также присутствие множества хаотически дрейфующих ансамблей волокон, пересекающихся и накладывающихся друг на друга. Предполагается, что появление таких структур может быть связано с существованием множества мелких ударных фронтов за передним краем коронального выброса массы.
DOI: 10.7868/S0016794014040038
1. ВВЕДЕНИЕ
Полосы в излучении и поглощении в виде регулярной зебра-структуры или всплесков с промежуточным дрейфом частоты (Intermediate drift bursts IDB, или fiber bursts) на фоне континуального излучения радиовсплесков IV типа в метровом и дециметровом диапазонах волн давно изучаются и классифицируются в монографиях (см., например, [Крюгер, 1983]) и обзорах [Slottje,
1981; Chernov, 2006; 2011]. Одной из разновидностей подобных структур в метровом диапазоне волн являются ансамбли скрученных узкополосных волокон, природа которых остается мало изученной. Впервые они были зарегистрированы на спектрографе ИЗМИРАН в явлении 24 апреля 1985 г. и обсуждались в работах [Aurass et al., 1987; Mann et al., 1989]. Основные свойства таких цепочек волокон — это набор периодических волокон в полосе 2—3 МГц с произвольно осциллирующим частотным дрейфом и обладающих поглощением с низкочастотного (НЧ) края [Чернов, 2008].
Обычно узкие волокна следуют с перекрытием по частоте, а скорость их следования (повторяемость) в 2—3 раза выше, чем у обычных волокон с промежуточным дрейфом [Чернов, 1997]. Общий вид таких периодических волокон на динамическом спектре напоминает цепочку волокон, поэтому здесь мы будем использовать этот термин.
После первых публикаций [Aurass et al., 1987; Mann et al., 1989] сложилось мнение, что это довольно редкие явления, наблюдающиеся на постмаксимальной фазе крупных вспышек и сопровождающие зебра-структуры. Однако тщательный анализ наблюдательных данных показал, что цепочки волокон довольно часто появляются в широком диапазоне частот метрового диапазона не только в составе развитой зебра-структуры, но как единичные всплески на импульсной фазе после всплесков III типа и перед всплесками II типа. Сопоставление динамических спектров таких цепочек (в одном масштабе времени), полученных на
станциях Тремсдорф (Германия) и ИЗМИРАН, показало точное совпадение волокон [Чернов, 2008].
Анализ наблюдений на более низких частотах (20—40 МГц), проведенный Черновым [2004] и более детально в работе [Chernov, 2006], показал, что цепочки строго периодических волокон наблюдались между двумя всплесками II типа, и их радиоизлучение должно было исходить из интервала высот между двумя ударными фронтами, распространяющимися с разными скоростями. Разнообразные цепочки волокон без заметного НЧ-поглощения наблюдались на частотах 19—29 МГц непосредственно как тонкая структура сложных всплесков II типа [Чернов и др., 2007]. Появление таких цепочек приходилось на момент, когда ударная волна догоняла корональный выброс массы (КВМ), т.е. радиоизлучение исходило из области между передним краем КВМ и идущим сзади ударным фронтом.
Цель работы — выявить новые особенности таких структур на основе наблюдений события 12 февраля 2010 г. на спектрографе ИЗМИРАН (25—270 МГц) в сравнении с известными ранее явлениями.
2. НОВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
12 февраля 2010 г. наблюдались три группы всплесков III типа, сопровождавшиеся всплесками в мягком рентгеновском диапазоне (космический аппарат (КА) GOES): в 07:21 UT С7.9, в 09:40 UT В9.6 и в 11:25 UT М8.3. Все три группы всплесков III типа исходили из одной активной области 11046, но соответствующие Ha-вспышки произошли в разных местах: в 07:21 N24E13, в 09:40 N22T07 и в 11:26 N26E11. Согласно данным спектро-поляриметра Нансэ в диапазоне 20— 70 МГц поляризация всех трех групп всплесков III типа была правого знака, поэтому можно предположить, что высоко в короне преобладала южная магнитная полярность ведущего пятна, тогда излучение соответствует обыкновенной моде. Каждая группа сопровождалась континуальным излучением V типа, а после третьей группы наблюдались два всплеска II типа.
В континуальном излучении наблюдалась необычная тонкая структура, в каждом случае разная, что отвечает предположению, что радиоисточники континуума располагались в разных магнитных петлях.
2.1. Всплески в 09:40 UT
Многочисленные цепочки волокон появились в самой слабой вспышке в 09:40 UT в интервале частот 180—270 МГц (рис. 1). Цепочки наблюдались одновременно с несколькими группами всплесков III типа, что было характерно и для других явлений с цепочками волокон [Чернов,
2008]. Все цепочки волокон наблюдались на фоне континуального излучения V типа. В данном явлении мы наблюдали множество хаотически дрейфующих цепочек, пересекающихся и накладывающихся друг на друга. В полосе частот 185—225 МГц одновременно можно различить до десятка разнообразных цепочек. Кроме того, в отличие от прежних данных, в каждой цепочке волокна не повторяют друг друга, а следуют почти хаотически по частоте и времени. На рисунке 2 представлены одновременные увеличенные фрагменты спектров цепочек, полученных в ИЗМИРАН и на греческом спектрографе ARTEMIS-IV [Kontogeorgos et al., 2006]. Все основные элементы тонкой структуры совпадают на обоих спектрах по частоте и по времени, что подтверждает их солнечное происхождение.
Семейство цепочек волокон фактически образует переплетенную зебра-структуру (braided, по терминологии Slottje [1981]).
Мгновенная ширина полосы частот каждого волокна не превышает 1 МГц. Все мелкие волокна дрейфуют к низким частотам, но скорость дрейфа очень нестабильна от одного волокна к другому, и даже отдельные волокна имеют дугообразную форму. Длительность каждого волокна тоже меняется от 1 с (и менее) в начале спектра (рис. 2) до 5—7 с в его конце. К концу этого фрагмента (рис. 3) частотный дрейф отдельных волокон (~-2 МГц с-1) и цепочек в целом (~-0.5 МГц с-1) стал более стабильным. В этом случае они близки по параметрам к обсуждавшимся ранее цепочкам волокон [Чернов, 1997; Chernov, 2006].
Иногда наблюдаются пересечения цепочек одиночными волокнами (09:40:50 и 09:41:25 UT), что может свидетельствовать о разнесенных радиоисточниках на близких высотах в короне.
Цепочки волокон просматриваются на фоне существующего наряду с ними вспышечного континуума (см., например, в 09:41:10 UT на частотах вблизи 235 МГц на рис. 2 и далее на рис. 3). Согласно данным Цюрихского спектрографа (ст. Bleien) в диапазоне 100-800 МГц этот континуум (испещренный быстрыми пульсациями) продолжался до частот ~800 МГц, а по данным спектрографа в обс. Ondrejov даже выше 2 ГГц. Поток радиоизлучения на 3 ГГц составлял 200 с.е.п. (1 с.е.п. = 10-22 Вт м-2 Гц-1), однако максимум радиоизлучения был в метровом диапазоне, ~16000 с.е.п. на 245 МГц.
2.2. Всплески после 11:25 UT
Эта группа всплесков была наиболее мощной за день (рентгеновский балл М9.3). При этом она состояла из двух фаз, каждая из которых включала всплески II типа рис. 4). Первая фаза в интервале 11:25-11:28 UT была более мощной, на нее
-1-1----1-
09:40:30 09:41:00 09:41:30 09:42:00
UT
Рис. 1. Общий вид спектра радиоизлучения, полученного на спектрографе ИЗМИРАН в диапазоне 25—270 МГц после 09:40 UT. Хаотичные цепочки волокон появились на фоне континуума (возможно, V типа) в диапазоне 170—270 МГц после группы всплесков III типа в ограниченном диапазоне частот. На более низких частотах продолжались всплески III типа, начальные частоты которых касались НЧ-границы континуума.
приходился максимум жесткого рентгеновского излучения. На второй стадии в интервале 11:2911:33 UT группа всплесков III типа была слабее, и она сопровождалась всплеском в мягком рентгеновском излучении, хотя всплеск II типа здесь был более выражен, чем в ходе первой фазы. Однако согласно результатам анализа оптических и рентгеновских данных, проведенного Alissan-drakis et al. [2011], сильный выброс корональной массы был зарегистрирован на снимках в полосе 195 А (КА STEREO behind) и в линии Ha (обс. Catania) именно перед первым всплеском II типа в 11:25 UT, в то время как перед вторым всплеском II типа отмечается только отклонение коронального луча при расширении шарообразного выброса (названного вторым возмущением).
После первой сильной группы вс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.