УДК 523.985-337
ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ВСПЫШЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ
© 2012 г. И. Ю. Григорьева1*, А. Н. Шаховская2, М. А. Лившиц3, И. С. Князева1
1Главная астрономическая обсерватория Российской академии наук, Пулково, Санкт-Петербург, Россия
2Научно-исследовательский институт "Крымская астрофизическая обсерватория",
Научный, Крым, Украина
3Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук, Троицк Моск. обл., Россия Поступила в редакцию 09.04.2012 г.; принята в печать 13.04.2012 г.
На основе фильтрограмм Солнца, полученных в Крымской астрофизической обсерватории в центре и в крыльях линии На, изучены изменения в волокнах — в частности, в системах арочных волокон (АРБ). Эти системы рассматривались как индикаторы всплытия нового магнитного потока, дающие информацию о пространственном расположении элементов магнитного поля. На примере активной области ЫОАА 10030 проведен анализ карт магнитного поля. Развитый ранее метод обнаружения элементов всплывающего потока по БОНО/МЫ-магнитограммам показал тесную связь увеличения вспышечной активности группы ЫОАА 10030 в период 14—18 июля 2002 г. с изменением топологической несвязности магнитограмм. Кроме того, изменение вспышечной активности непосредственно за сутки до самого события коррелирует с вариациями топологической сложности поля (характеристики Эйлера) в областях с большими напряженностями поля (более 700 Гс). Анализ спектрально-поляризационных наблюдений Солнца на радиотелескопе РАТАН-600 в период 13—17 июля 2002 г. показал доминирование микроволнового излучения над центральным пятном, связанное с увеличением вспышечной активности. Кроме вспышечного очага около большого пятна, многочисленные слабые вспышки развивались вдоль протяженной локальной нейтральной линии, далеко уходящей от нейтральной линии крупномасштабного поля. В проанализированном случае удается выявить статистические характеристики карт магнитных полей, в которых проявляется вспышечная активность обоих типов с локализацией соответственно в полутени пятен и над нейтральной линией поля.
1. ВВЕДЕНИЕ
Развитие вспышек на Солнце связано с эволюцией магнитных полей различных масштабов. В этом многообразии локальные поля с масштабом около нескольких угловых минут непосредственно связаны с самими вспышками. В настоящее время появились ряды наблюдений солнечных вспышек в широком энергетическом диапазоне электромагнитного излучения. За последние 10—20 лет регулярные наблюдения солнечных магнитных полей позволили проанализировать вспышечную активность на основе 2Э-топологии групп пятен. Одним из наиболее известных рядов считаются данные спутника SOHO. Это MDI-карты магнитного поля всего Солнца, получаемые каждые 96 мин, начиная с 1996 г. Серьезный прогресс в измерениях достигнут после 2002 г. — на спутнике Hinode выполняется регистрация полей в более широком интервале напряженностей, с лучшим временным
E-mail: maliv@mail.ru
и пространственным разрешением и возможностью регистрации полного вектора магнитного поля.
Большая часть вспышек, регистрируемых на Солнце в активных областях (АО), наблюдается непосредственно вблизи нейтральной линии магнитного поля АО. В частности, поэтому длина и форма этой линии используются в качестве одного из вспышечных предвестников. Для рентгеновских вспышек это обычно относительно слабые (с баллом более С1) и длительные явления, которые составляют подавляющее большинство из всех событий, зарегистрированных на спутниках GOES и Yohkoh.
В то же время известны случаи, когда активные центры нестационарных событий появляются в пределах полутени пятна. Здесь возникают быстрые вспышки, которые характеризуются жестким рентгеновским излучением и другими импульсными проявлениями в сантиметровом радиодиапазоне. При этом в сложных развитых АО могут реа-лизовываться обе ситуации. Одним из немногочисленных примеров такой нетипичной активности
является серия вспышек в группе ЫОЛЛ 10030 (июль 2002 г.). В этой статье мы диагностируем динамику вспышечной фазы, обращая внимание на локализацию центров активности относительно положения нейтральной линии и пятен АО.
Связь уровня вспышечной активности с особенностями магнитного поля была прослежена в ходе анализа рядов карт магнитного поля. В работе [1] нами продемонстрирована тесная корреляция сложности поля с возникновением вспышек по МЭ1-картам на 10 группах пятен с очень высоким уровнем вспышечной активности. В частности, показано, что увеличение соответствующей характеристики поля (числа неразличимых компонент — "несвязности") происходит непосредственно перед развитием серии вспышек класса М и Х, либо сопутствует ей.
Однако нестационарные процессы в самых больших центрах активности являются очень сложными, и в них трудно выявить те или иные характерные черты явлений. Поэтому мы взяли для исследования группу пятен с несколько меньшей площадью - ЫОЛЛ 10030 (в июле 2002 г.), в которой можно было ожидать отдельное проявление черт вспышек двух различных типов. Эта группа располагалась на заметном расстоянии от линии раздела крупномасштабного магнитного поля. В это же время соответствующая линия раздела, построенная по наблюдениям магнитных полей с высоким пространственным разрешением (локальная линия раздела полярности), пересекала эту группу и была достаточно длинной из-за ее изрезанности и большой протяженности самой группы по долготе. Изменения микроволнового излучения, наблюдаемые вблизи большого пятна, были тесно связаны с развитием вспышек.
Исследованию вспышек в активной области ЫОЛЛ 10030 посвящен ряд публикаций, например [2-7], и в некоторых из них затрагивались различные аспекты вспышечной активности в данной группе.
В этой работе мы указываем на эруптивные проявления в АО 10030, предшествующие вспышечной активности по данным Иа-коронографа (КрАО), в разделе 2. В разделе 3 мы представляем данные микроволновых наблюдений, свидетельствующие о различных процессах, которые протекали в ходе эволюции группы до мощной вспышки, произошедшей в центре активности. В разделе 4 мы даем анализ динамики магнитного поля методами математической морфологии и в последнем разделе 5 приводим выводы, полученные при исследовании влияния раздела полярности крупномасштабного поля на вспышечную активность выбранной группы ЫОЛЛ 10030.
2. СИСТЕМЫ АРОЧНЫХ ВОЛОКОН КАК ПРИЗНАК ВСПЛЫВАНИЯ НОВЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
Группа NOAA 10030 вышла на диск 11 июля 2002 г. и к 15 июля площадь ее пятен превысила значение 1000 м.д.п. Фотосферное магнитное поле в АО 10030 характеризовалось сложной ^7^-конфигурацией квадрупольного типа, а сама активная область имела значительную протяженность по долготе. Некоторой особенностью этой группы явилось то, что только самая восточная ее часть примыкала к нейтральной линии крупномасштабного магнитного поля, а основная часть уходила почти перпендикулярно к ней (рис. 1). Наблюдения поля с высоким разрешением позволяют восстановить "локальную" нейтральную линию и в самой активной области. В головной (западной) части области между двумя крупными пятнами северной полярности располагался район южной полярности.
Согласно [3], 13—17 июля 2002 г. наблюдалось вращение большого центрального пятна в АО 10030, которое находилось на широте 16° к северу от экватора. За эти дни поворот составил почти 180° против часовой стрелки. Однако вращение продолжалось и после 17 июля, и затем пятно раскололось на два пятна. Вспышка X3.0 15 июля 2002 г. имела явную связь с вращением пятна.
Вообще, все достаточно короткие вспышки, включая и первую часть мощной вспышки 15 июля, связаны с областью сдвиговых (шировых) движений около вращающегося пятна. При этом развивались выбросы в северном и северо-восточном направлении, появилось перемещение источника подобно тому, как отмечено в [6], с выбросами, смещенными к северу. Кроме этой области вблизи пятна, мы обращаем внимание на перемещение день ото дня отдельных точек вдоль нейтральной линии, приводящее к развитию слабых вспышек вдоль нейтральной линии. Когда возмущение достигло пятна, появилась возможность возникновения событий, включающих в себя как быструю, так и более медленную части процесса. Во втором случае появляется выброс почти точно в восточном направлении [7]. Он затронул местами части другого волокна и постэруптивной аркады.
В последующие дни возмущение от области всплытия 15 июля в самой восточной части локальной нейтральной линии (рис. 1) распространялось на запад, и к 17 июля оно достигло и пересекло большое пятно. К этому времени упомянутые яркие точки передвинулись из полутени на север. Вспышки 17 и 18 июля произошли в том же месте, что и мощное быстрое событие 15 июля после 20 часов, в котором нейтральная линия магнитного поля,
(a) 7' 6
5 -
4 -
3 -
2 -
iL
(б)
-3 -2 -1 0 1 2 3'
X (г)
Рис. 1. (а) — Результаты расчета крупномасштабного магнитного поля, наложенные на изображение Солнца в линии На (Солнечная обсерватория Биг-Бэр (США), 15 июля 2002 г., 16:52 UT). Отчетливо видна нейтральная линия, разделяющая крупномасштабные магнитные поля на фотосфере. Изучаемая группа располагается вблизи центрального меридиана в области отрицательной полярности магнитного поля. (б) — Группа пятен непосредственно перед большой вспышкой 15 июля 2002 г. на изображении Солнца, полученном со спутника TRACE в оптическом континууме (синяя область спектра; 20:02:09 UT). (в) — Снимок в линии На с локальной нейтральной линией, вычисленной по магнитограмме с высоким разрешением в момент 05:42 UT [4]. (г) — Магнитограмма MDI/SOHO, полученная 15 июля 2002 г.; P — основное пятно, p — вспышечный очаг (см. раздел 3) [2].
вдоль которой всплывали элементы, "входила с юга" в большое пятно.
Системы арочных волокон (AFS — Arch Filaments System) на диске Солнца — это темные образования, отличающиеся от других хромосфер-ных образований повышенным контрастом. Обычно AFS состоит из нескольких параллельных волокон. Системы арочных волокон изучались многими авторами. Впервые этот термин ввел Бруцек (A. Bruzek) еще в 1967 г., и более детально он исследовал AFS в своей ра
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.