АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2011, том 88, № 7, с. 692-703
УДК 523.98
СОЛНЕЧНЫЕ ВСПЫШЕЧНЫЕ ЭРУПЦИИ С ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКРАНИРОВКОЙ ИЗЛУЧЕНИЯ В ЛИНИИ Не11 304 А И В МИКРОВОЛНОВОМ ДИАПАЗОНЕ
© 2011 г. В. В. Гречнев1, И. В. Кузьменко2, И. М. Черток3, А. М. Уралов1
1Учреждение Российской академии наук Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, Иркутск, Россия
2Учреждение Российской академии наук Уссурийская астрофизическая обсерватория Дальневосточного отделения РАН, Уссурийск, Россия
3Учреждение Российской академии наук Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова, Троицк Моск. обл., Россия Поступила в редакцию 17.11.2010 г.; принята в печать 13.01.2011 г.
Извергнутая при солнечных эрупциях плазма с температурами, близкими к хромосферным, может экранировать часть излучения как компактных источников в активных областях, так и областей спокойного Солнца. Явления поглощения могут наблюдаться в микроволновом диапазоне в виде так называемых "отрицательных всплесков", а также в линии Не11 304 А. Рассмотрены три эруптивных события, связанных с довольно мощными вспышками. По записям потока "отрицательного всплеска" на нескольких радиочастотах для одного из рассмотренных событий оценены параметры поглощавшего излучение вещества выброса. В единичных событиях обнаружено "разрушение" эруптивного волокна и его распыление в виде облака по огромной поверхности, наблюдаемое в виде грандиозных депрессий излучения в линии Не11 304 А. Одно из трех известных нам таких событий рассматривается в данной статье, еще одно из рассмотренных — возможный кандидат.
1. ВВЕДЕНИЕ
Во многих солнечных эруптивных событиях протуберанцы (волокна) извергаются и уносятся от Солнца в составе корональных выбросов (КВМ). Нередко наблюдается частичное стекание плазмы из эруптивного протуберанца вдоль его оснований вниз к солнечной поверхности. Известны и "неудавшиеся" эрупции: взлетевший протуберанец (волокно) быстро теряет скорость и возвращается примерно к тому же месту, где он располагался до эрупции [ 1]. Наблюдения эруптивного события
18.11.2003 телескопом КОРОНАС-Ф/СПИРИТ в линии Hell 304 A выявили еще один сценарий: эруптивное волокно разделилось на части в виде Y-образного облака, пролетело над солнечной поверхностью расстояние свыше солнечного радиуса и, вероятно, осело на поверхность вдали от места эрупции [2, 3]. Аналогичная аномальная эрупция наблюдалась в событии 13.07.2004 [4], детальные наблюдения которого позволили выявить эрупцию компактного волокна из активной области с последующим рассеиванием его фрагментов по огромной поверхности, сопоставимой с четвертью видимого солнечного диска. Эти события сопровождались импульсными вспышками.
Связанные со вспышками эруптивные события порождают разнообразные явления разных временных и пространственных масштабов, наблюдаемые в различных областях спектра [5]. Это — вспышечные аркады, излучение которых регистрируется от рентгеновского до радиодиапазона. Это — депрессии мягкого рентгеновского и крайнего ультрафиолетового излучения (дим-минги), достигающие значительных размеров, и наблюдающиеся от нескольких часов до 2 сут. Главной причиной квазистационарных диммингов является снижение концентрации плазмы вследствие расширения эруптивных структур. Ударные волны, возбуждаемые в импульсных эрупциях из активных областей, проявляются как волны Мортона и некоторые "волны ЕиУ ("волны Е1Т"). Их распространение прослеживается по медленно дрейфующим всплескам II типа на метровых и дециметровых волнах. Скорее всего, ударными волнами формируются передние края быстрых КВМ, особенно замедляющихся [6].
Извергнутая при эрупциях плазма с температурами, близкими к хромосферным, может экранировать часть солнечного излучения, поглощая его заметную долю. Явления поглощения обнару-
живаются в различных диапазонах излучения. В линии На извергнутая плазма наблюдается преимущественно в виде серджей, размеры которых обычно невелики. В отдельных случаях движущиеся сгустки могут наблюдаться и на значительных расстояниях от места эрупции [4]. Возможности наблюдений продуктов эрупции в линии На ограничены допплеровским смещением, приводящим к их выходу за пределы полосы фильтра даже при небольших лучевых скоростях, и другими причинами, вызывающими быструю потерю ими оптической толщины при расширении. Явления поглощения могут наблюдаться и в радиодиапазоне в виде так называемых "отрицательных всплесков" — временного понижения интегрального потока радиоизлучения ниже квазистационарного уровня вне всплесков [7]. В отличие от линии На, в радиодиапазоне, где оптическая толщина волокна пропорциональна квадрату длины волны радиоизлучения, как неподвижные, так и эруптивные волокна могут быть оптически толстыми практически во всем микроволновом диапазоне и вызывать заметные депрессии излучения.
Поглощение фонового солнечного излучения вследствие фотоионизации наблюдается и в крайнем ультрафиолетовом диапазоне: волокна иногда видны как темные образования в корональных
эмиссионных линиях FeIX—X 171 А и FeXII 195 А (нередко с уярчающейся во время эрупции оболочкой), а плотные части эруптивных волокон могут проявляться как низкоконтрастные фрагментарные движущиеся димминги. Особенно значительным поглощение может быть в линии Не11 304 А из-за того, что сечение фотоионизации таким излучением водородно-гелиевой плазмы с температурой, близкой к хромосферной, на порядок выше, чем для линии 195 А; кроме того, возможно резонансное рассеяние излучения в этой линии плазмой с температурой в несколько десятков тысяч К, характерной для переходной области (как между короной и хромосферой, так и между короной и протуберанцем). Максимум температурной чувствительности канала 304 А составляет 80 тыс. К. Вследствие этих особенностей, вещество эруптивного волокна, диапазон температур плазмы в котором может быть достаточно широким, может иметь в этом канале и пониженную яркость, и повышенную. Наконец, извергнутая при эрупции
плазма может наблюдаться и в линии Не1 10 830 А, представляющей отклик как на хромосферные, так и на корональные явления. Изложенные обстоятельства показывают, что явления длительного экранирования фонового солнечного излучения могут наблюдаться в линии Не11 304 А ив радиоизлучении диапазона 1 — 10 ГГц [8].
В исследовании [8] анализировались эруптивные события, для которых имелись записи отрицательных радиовсплесков на ряде частот. Выполненные по этим данным модельные оценки температуры, массы и размеров поглотителя подтвердили, что им, скорее всего, было вещество эруптивных волокон. Предметом настоящего исследования являются эруптивные события, вслед за которыми
наблюдались обширные потемнения в канале 304 A телескопа SOHO/EIT и "отрицательные" микроволновые всплески. В разделе 2 представлен анализ наблюдений событий в различных спектральных диапазонах, в разделе 3 выполнены оценки параметров поглощающего вещества для одного события, разделы 4 и 5 посвящены обсуждению и обобщению результатов.
2. АНАЛИЗ НАБЛЮДЕНИЙ
Для анализа наблюдений в крайнем ультрафиолетовом диапазоне использовались изображения, полученные телескопом EIT [9] солнечной обсерватории SOHO в каналах 195 A (типичный интервал между изображениями 12 мин) и 171, 284, 304 A (обычно - 6 ч). Исходные файлы в формате FITS взяты из каталога EIT (http://umbra.nascom.nasa.gov/eit/eit-catalog.html). Использованы записи интегральных потоков радиоизлучения на радиополяриметрах обсерватории Нобеяма (ftp://solar.nro.nao.ac.jp/ pub/norp/xdr/), радиотелескопе РТ-2 Уссурийской обсерватории (http://www.uafo.ru/observ_rus.php) и станции Лермонт Сети солнечных радиотелескопов RSTN ВВС США (ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/ STP/SOLAR_DATA/SOLAR_RADIO/RSTN_1 sec/). Данные о КВМ приводятся по каталогу "SOHO LASCO CME Catalog" (http://cdaw.gsfc. nasa.gov/CME_list/) [10]. Сводные данные о солнечных событиях взяты в бюллетене "Solar-Geophysical Data" (http://sgd.ngdc.noaa.gov/sgd/ jsp/solarindex.jsp).
2.1. Событие 1:29.04.1998
Это событие, связанное со вспышкой 3B/M6.8 (максимум в 16:37; все времена приведены в UT), произошло в активной области NOAA 8210 (S16 E22, ^¿-конфигурация). Различные аспекты этого события рассматривались в ряде статей [11-13]. Судя по наблюдениям в линии Ha [11] в обсерватории БигБэр (BBSO) и в линиях Ha и HeI (см. фильм на сайте http://mlso.hao.ucar.edu/cgi-bin/mlso_datasum._cgi?1998&4&29&ACOS) в обсерватории Мауна Лоа (MLSO); в событии
Рис. 1. Разностные изображения Солнца по данным БОНО/Е1Т для события 29.04.1998: (а—в) — корональные возмущения, наблюдавшиеся Е1Т в канале 195 А; (г) — обширное потемнение, наблюдавшееся Е1Т в канале 304 А. Контур на изображении (в) воспроизводит потемнение 3 в канале 304 А (г). Черно-белая штриховая окружность — солнечный лимб.
произошло несколько последовательных эрупций различных волокон или их частей. Развитие вызванных эрупциями возмущений показывают разностные изображения Е1Т 195 А и 304 А на рис. 1а—1г. На всех изображениях солнечное вращение скомпенсировано, и для каждого из каналов 195 А и 304 А вычтено изображение, полученное до начала события (методика обработки изложена в [14]). По-видимому, первые эрупции возбудили как минимум две следовавших одна за другой ударные волны, проявившиеся во всплесках II типа и как волны ЕиУ. Первая из них распространялась в северо-восточном направлении (рис. 1а), вторая — в северо-западном (рис. 1б). В линии На в 16:32—16:46 наблюдалось движение выброшенного в начале события вещества в направлении NNE через экватор, и наиболее яркий КВМ появился над северо-восточной частью лимба в 16:58. Быстрый гало КВМ (средняя скорость в картинной плоскости 1374 км/с) испытывал значительное замедление. Начиная с 17:25, над юго-западным лимбом наблюдалась противоположная часть коронального транзиента, возможно, связанная с ударной волной.
В канале 195 А зарегистрированы масштабные квазистационарные димминги (рис. 1б, 1в). Три наиболее глубоких димминга почти не менялись в течение 2—3 ч после эрупции. Один из них располагался севернее области эрупции, второй
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.