яркость Ps(Л,Я), представляющая собой скользящее среднее кривой Р(Л, R) по угловому интервалу 5Л. При определении Ps(Л, R) величина 5Л составляла 50° ... 100° > d, где d — угловой размер КВМ. При таком выборе угла усреднения эффективно уменьшается амплитуда яркой оболочки КВМ и появляется возможность зарегистрировать слабые возмущения перед фронтом КВМ в стримере, угловой размер которого Выбор величины усреднения практически не влияет на точность определения скорости КВМ. Полученные изображения с вычтенным "фоном" использовались для построения распределений яркости вдоль радиуса на фиксированной широте Ло в последовательные моменты времени t (по различным изображениям). Исследовалось изменение радиальных распределений во времени. Нулевые и отрицательные значения в полученных распределениях приравнивались к значению яркости 10_12Рт^. Это позволяет строить профили в едином логарифмическом масштабе, что существенно из-за сильного спада яркости в короне с расстоянием. Такой прием значительно упрощает вид анализируемых изображений и кривых и облегчает процесс их анализа [4].
Для визуализации процесса движения КВМ изображения с вычтенным "фоном" подвергались процедуре гистограммного выравнивания с целью усилить яркость слабосветящихся удаленных от Солнца участков короны. Очевидно, что при этом терялась количественная информация о яркости.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
В качестве исследуемых событий были выбраны четыре КВМ. Все они произошли в случаях, когда пояс стримеров в месте их возникновения и распространения был ориентирован перпендикулярно картинной плоскости. При таком расположении пояса стримеров наиболее надежно регистрируются не только КВМ, но и возмущенная зона перед ними. Скорости V выбранных КВМ на расстояниях R & (4—5) RQ от центра Солнца составляли от &(60—70) км/с до &1450 км/с. Если учесть, что скорость квазистационарного медленного солнечного ветра (СВ) в поясе стримеров на этих расстояниях УСв& 50 км/с [5], то скорости КВМ относительно медленного СВ составляли ДV & & (15—1400) км/с.
КВМ 1 (7 мая 1997 г.). Движение этого КВМ можно проследить на рис. 1, где приведены распределения яркости с вычтенным "фоном" П(Л, R) в полярных координатах (Л, R) в последовательные моменты времени t для этого события на W-лимбе. Из рисунка видно, что до появления КВМ (момент времени 10:25 на верхней диаграмме рис. 1; здесь и далее указывается время иТ) на широте Л & +5°
располагается яркая полоса с угловым размером &10°, соответствующая поперечному сечению пояса стримеров. Начиная с момента 11:30, вблизи широты Л & —10° появляется КВМ в виде полости (области с пониженной яркостью, а значит, и пониженной концентрацией плазмы) и распространяется вдоль яркой полосы — пояса стримеров (см. последующие диаграммы на рис. 1).
Распределения яркости с вычтенным "фоном" П^) вдоль радиуса в последовательные моменты времени на широте Л0 & +5°, примерно соответствующей середине сечения пояса стримеров (штриховая прямая на рис. 1), приведены на рис. 2. Из рисунка видно, что в течение, по крайней мере, двух часов распределение П^) остается практически неизменным (кривые с темными и светлыми кружками на верхнем графике рис. 2). В момент времени 12:30 (кривая с крестиками на верхнем графике на рис. 2) передняя граница полости КВМ появляется на расстоянии R & 2.7 RQ. На графике она отмечена вертикальной стрелкой с крестиком. Следует заметить, что на кривой с крестиками на расстояниях R > 4 RQ наблюдаются слабые колебательные отклонения от кривых, соответствующих предшествующим моментам времени. Возможно, что они являются первыми слабыми проявлениями возмущенной зоны, которая становится особенно ярко видна впереди передней границы КВМ в моменты времени 17:34 (кривая с темными треугольниками) и 20:48 (кривая со светлыми квадратиками).
Скорость передней границы полости КВМ на участке &(2.7—5.5) RQ составляет около 65 км/с. Из сравнения моментов времени 14:20 (кривая со светлыми треугольниками) и 17:34 (кривая с темными треугольниками) видно, что впереди границы полости возникает колебательное возмущение яркости (концентрации плазмы). Минимальную скорость распространения возмущения можно оценить для этих моментов времени, считая, что передний участок колебаний достиг расстояния, отмеченного вертикальной штриховой стрелкой с темным треугольником. Такая оценка дает скорость распространения возмущения Vв & 175 км/с, т.е. Vв, по крайней мере, в 2.5 раза превышает скорость КВМ.
Отличительной чертой возмущенной зоны в этом случае является отсутствие стационарной области с повышенной яркостью (концентрацией) непосредственно перед полостью КВМ (положение которой показано вертикальными стрелками на рис. 2) в сравнении с начальной, невозмущенной кривой (кривая с темными кружками). Таким образом, в данном случае имеет место только развитие колебаний на большом пространстве перед КВМ.
Л, ° 20
0
-20
20 0 -20
20 0 -20
20 0 -20
20 0 -20
М.В. ЕСЕЛЕВИЧ, В.Г. ЕСЕЛЕВИЧ 07.05.1997 10:24:31 W-лимб
6
R/R0
Рис. 1. Распределения яркости с вычтенным "фоном" П(Л, R) = P(Л, R) — PS(Л, R) в полярных координатах (Л, R) в последовательные моменты времени 7 мая 1997 г. поданным LASCO C2; W-лимб. Угол усреднения 5Л при определении "фона" PS(Л, R) составляет 30°.
КВМ 2(5 мая 1997 г.). Радиальные распределения яркости П(Д) в последовательные моменты времени на широте Ло & 0° E-лимба, на которой располагается середина экваториального стримера, показаны на рис. 3. Из него видно, что в течение, по крайней мере, одного часа распределение П(Д) практически остается неизменным (кривые с темными и светлыми кружками на рис. 3). В момент времени 07:34 передняя граница полости КВМ появляется на расстоянии R & 2.8 RQ (кривая с крестиками). Этот КВМ похож на предыдущий. Он отличается лишь величиной скорости движения передней границы полости (отмеченной вертикальными стрелками), которая на расстоянии R & (4-6) Ro составляет V & 260 км/с. Непосредственно перед полостью (показана вертикальными стрелками) также отсутствует стационарная область повышенной яркости (концентрации плаз-
мы), а скорость опережающих КВМ колебаний яркости (концентрации) превышает 600 км/с.
КВМ 3 (2 июня 1998 г.). Распределения яркости П^) для этого КВМ в последовательные моменты времени на широте Л0 & -25° W-лимба, на которой располагается середина поперечного сечения стримера, показаны на рис. 4. Из него видно, что в момент времени 09:37 на R & (2.0-2.4) RQ появляется скачок яркости, связанный, возможно, с оболочкой КВМ. В следующий момент времени 10:05 максимум скачка яркости (отмечен вертикальной стрелкой) достигает расстояния R & & 2.9 RQ. Сразу за максимумом следует полость КВМ. Скорость скачка яркости составляет V & & 480 км/с на R & (3-4) Ro. Перед скачком развиваются убегающие вперед затухающие с расстоянием колебания яркости (концентрации). Скорость
R/Ro
Рис. 2. Распределения яркости П(Я) по радиусу Я вдоль видимой широты Л0 = +5° для шести последовательных моментов времени 7 мая 1997 г.; W-лимб; 5Л = 50°.
+ 5 мая 1997 г., • °4:28
Рис. 3. Распределения яркости П(Я) по радиусу Я вдоль видимой широты Л0 = 0° для шести последовательных моментов времени 5 мая 1997 г.; Е-лимб; 5Л = 50°.
RR
Рис. 4. Распределения яркости П^) по радиусу R вдоль видимой широты Ло = —25° для четырех последовательных моментов времени 2 июня 1998 г.; W-лимб; 6Л = 50°.
распространения колебаний для точки, которая отмечена вертикальной штриховой стрелкой, оценивается как УВ ~ 1450 км/с. Этот КВМ отличается от предыдущих тем, что имеет большую скорость и небольшой стационарный скачок концентрации плазмы перед полостью. Опережающие скачок колебания концентрации носят периодический характер, затухают с расстоянием и имеют скорость, более чем в 3 раза превышающую скорость КВМ.
КВМ 4 (4 ноября 2003 г.). Распределения яркости П(^) в последовательные моменты времени на широте Л0 ~ —30о W-лимба, на которой располагается середина поперечного сечения стримера в картинной плоскости, показаны на верхнем графике рис. 5. Передняя граница полости КВМ (отмечена горизонтальными стрелками) перемещается со скоростью ^1450 км/с. Отличительной особенностью возмущенной зоны при таких больших скоростях КВМ является существование непосредственно перед полостью квазистационарной области с повышенной яркостью (концентрацией). Область сжатой плазмы перед КВМ занимает размер около ^3 Ro и оканчивается резким падением концентрации на масштабе 5Ф « (0.2—0.3) R&. Этот разрыв хорошо виден на нижнем графике рис. 5, где представлена разность распределений яркости вдоль радиуса Р(^ — Р) в последовательные моменты времени. Здесь ^ = = 18 : 29 — момент времени, когда распределение
n(R) на рис. 5 было невозмущенным (примерно за 1.5 ч до появления КВМ). Скорость разрыва — около 2600 км/с. Состояние за разрывом хорошо аппроксимируется прямыми линиями в полулогарифмическом масштабе (жирные штриховые линии на нижнем графике рис. 5). Ширина разрыва дФ обозначена вертикальными тонкими штриховыми линиями и определена как область резкого уменьшения яркости относительно линии аппроксимации.
На рис. 6 показано продолжение движения КВМ и разрыва на изображениях с инструмента LASCO С3 в виде распределений разности яркости P (t) — P (t0) в последовательные моменты времени при to = 18 : 41. Из него видно, что разрыв продолжает свое распространение со скоростью, существенно большей, чем скорость границы полости КВМ. Это следует из того, что расстояние AR между ними увеличивается от &3.4 R0, когда разрыв находился на R & 6.3 R0 (кривая со светлыми треугольниками на нижнем графике рис. 5), до &8 R0, когда разрыв достигает R & 14 R0 (кривая с квадратиками на рис. 6).
Рассматриваемый разрыв разделяет два различных (по крайней мере, по концентрации) квазистационарных состояния движущейся плазмы и при этом устойчиво существует при распространении на расстояниях R ^ 5ф. Это характеризует его как ударную волну. Возникает вопрос: каков возможный механизм диссипации энергии во фронте
4 ноября 2003 г., • 18:29
Рис. 5. Распределения по радиусу R вдоль видимой
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.