научная статья по теме КРУПНОМАСШТАБНАЯ АКТИВНОСТЬ В СОЛНЕЧНЫХ МОЩНЫХ ЭРУПТИВНЫХ СОБЫТИЯХ НОЯБРЯ 2004 Г. ПО ДАННЫМ SOHO Астрономия

Текст научной статьи на тему «КРУПНОМАСШТАБНАЯ АКТИВНОСТЬ В СОЛНЕЧНЫХ МОЩНЫХ ЭРУПТИВНЫХ СОБЫТИЯХ НОЯБРЯ 2004 Г. ПО ДАННЫМ SOHO»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2006, том 83, № 1, с. 76-87

УДК 523.985-866

КРУПНОМАСШТАБНАЯ АКТИВНОСТЬ В СОЛНЕЧНЫХ МОЩНЫХ ЭРУПТИВНЫХ СОБЫТИЯХ НОЯБРЯ 2004 г. ПО ДАННЫМ SOHO

© 2006 г. И. М. Черток

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова, Троицк, Россия Поступила в редакцию 10.06.2005 г.; принята в печать 06.07.2005 г.

По данным УФ-телескопа SOHO/EIT и коронографа LASCO проанализированы крупномасштабные солнечные возмущения, связанные с серией мощных вспышек и корональных выбросов массы, которые произошли 3—10 ноября 2004 г., на поздней фазе спада 23-го цикла и вызвали сильные геомагнитные бури. С использованием деротированных фиксированных разностных гелиограмм в корональном канале 195 A с 12-мин интервалом, а также в разнотемпературных каналах 171, 195, 284 и 304 A с 6-ч интервалом показано, что эти возмущения имели глобальный характер и были гомологичными, т.е. обладали аналогичными характеристиками и затрагивали одни и те же структуры. Практически во всех 9 событиях данной серии наблюдались две повторяющиеся системы крупномасштабных диммингов (областей пониженной яркости с временем жизни порядка 10—15 ч): (а) трансэкваториальные димминги, соединяющие северный приэкваториальный центр эрупции с южной активной областью; (б) северные димминги, охватывающие значительный сектор между двумя корональными дырами. В этом же северном секторе перед расширяющимися диммингами наблюдались корональные волны — уярчения, распространявшиеся от центра эрупции со скоростью сотни км/с. В каждом событии наиболее яркая центральная часть коронального выброса массы типа гало соответствовала северной системе диммингов. На основе полученных результатов обсуждаются свойства диммингов и корональных волн, а также связь между ними, и показано, что в процесс эрупции крупных корональных выбросов массы оказываются вовлеченными структуры глобальной солнечной магнитосферы с пространственным масштабом, намного превосходящим размеры активных областей и обычных комплексов активности.

1. ВВЕДЕНИЕ

Фаза спада 23-го солнечного 11-летнего цикла характеризуется рядом сильных всплесков активности, которые включали в себя серии мощных вспышек и крупных корональных выбросов массы (КВМ), сопровождавшихся значительными межпланетными и геофизическими возмущениями, в том числе в виде сильнейших геомагнитных бурь и интенсивных потоков энергичных частиц. Такие всплески активности имели место, в частности, в октябре—ноябре 2003 г., в ноябре 2004 г. и в январе 2005 г.

Различные аспекты беспрецедентно высокой активности октября—ноября 2003 г., наблюдавшейся во время двух прохождений по диску комплекса из трех крупных активных областей, исследовались во многих работах (см., например, [1, 2]). В [3, 4] по данным телескопов крайнего УФ-диапазона БОНО/Е1Т [5] и КОРОНАС-Ф/СПИРИТ [6] проанализированы

солнечные проявления этой активности с пространственным масштабом, сравнимым с радиусом и даже диаметром видимого диска. Речь идет, в частности, о таких связанных с КВМ крупномасштабных явлениях, как димминги и корональные волны. Напомним, что димминги или транзиентные корональные дыры [7—13] представляют собой области пониженной яркости мягкого рентгеновского и крайнего УФ-излучения с временем жизни от нескольких часов до суток, которые формируются вслед за КВМ в окрестности эруптивного центра (например, на периферии предэруптивной сигмоидальной структуры) и, кроме того, могут охватывать значительную часть солнечного диска. Димминги визуализируют структуры, вовлеченные в процесс КВМ, и интерпретируются, в основном, как результат полного или частичного раскрытия (вытягивания) корональных магнитных полей внутри этих структур в процессе КВМ, что приводит к эвакуации вещества и соответствующему уменьшению интенсивности излучения. Корональ-

ная волна — это уярчение, которое распространяется от центра эрупции со скоростью порядка нескольких сотен км/с и может наблюдаться перед развивающимися диммингами или независимо от них [3, 4, 13—18]. Такая волна рассматривается или как МГД-возмущение, являющееся коро-нальным аналогом хромосферной волны Мортона, наблюдаемой в линии На [19], или как следствие сжатия плазмы на распространяющейся границе диммингов, т.е. областей открывающихся силовых линий магнитного поля [20—22].

Настоящая работа посвящена анализу КВМ, крупномасштабных диммингов и корональных волн в серии эруптивных событий ноября 2004 г. по данным коронографа белого света SOHO/LASCO [23] и УФ-телескопа SOHO/EIT. Помимо рассмотрения характеристик крупномасштабных проявлений КВМ в данной серии активности, целью анализа является получение новой информации о свойствах диммингов и корональных волн, о связи между ними, о гомологии этих возмущений в повторяющихся событиях и т.д. В разделе 2 представлены общие свойства активности и используемый метод анализа данных телескопа EIT и коронографа LASCO. В разделе 3 рассмотрены некоторые характеристики основных КВМ. Затем в разделе 4 анализируются четыре наиболее мощные и показательные события с крупномасштабными (глобальными) гомологичными возмущениями на диске. В разделе 5 обсуждаются полученные результаты, в том числе свойства диммингов и корональных волн и сравнение данного всплеска активности с другими сериями мощных эруптивных событий.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА АКТИВНОСТИ И МЕТОД АНАЛИЗА

Рассматриваемый всплеск солнечной активности и сопровождавшие его возмущения космической погоды в ноябре 2004 г. (см. обзорную статью [24]) были связаны с быстрым развитием на диске области 696 (каррингто-новские координаты N09, L = 026) (рис. 1). По данным, приведенным в Preliminary Report and Forecast of Solar Geophysical Data (http://www.sel.noaa.gov/weekly/pdf/prf1523.pdf и 1524.pdf), в период с 1 (гелиодолгота Е63) по 6 (W08) ноября площадь пятен в этой области возросла от 60 до 910 м.д.п. (миллионные доли полусферы), число пятен в ней увеличилось с 6 до 33, а магнитная конфигурация, соответственно, усложнилась от простой (в) до вспышечно продуктивной (в7^). После 6 ноября число и площадь пятен начали уменьшаться с повторным возрастанием 8 ноября до 48 по количеству

284 Á (б» 195 Á

КД3 696 КД2 i 696 м . ÉN

• Í КД5 КД1 i - 'á 695 693

2004/11/07 13:06 2004/11/07 15:00

Рис. 1. Гелиограммы 8ОИО/Е1Т в каналах крайнего УФ-диапазона 195 А (а) и 284 А (б), иллюстрирующие ситуацию на диске (локализацию активных областей и корональных дыр (КД)) 7 ноября 2004 г.

и 9 ноября до 730 м.д.п. по площади пятен, соответственно. Как будет видно из дальнейшего, в процесс эрупции КВМ и формирования диммингов была вовлечена также расположенная несколько западнее области 696 и к югу от гелиоэква-тора область 695 (Э14, L = 045) и, возможно, еще юго-западная область 693 (Б14, L = 076). Большую роль играли также корональные дыры (КД), особенно те, которые занимали обширную площадь в северной полусфере (КД3, КД4), и узкая трансэкваториальная КД2, которая располагалась к западу от структуры, соединяющей области 696 и 695 (рис. 1).

Бурная эволюция области 696 сопровождалась высокой вспышечной активностью. За время прохождения области по диску произошли 13 вспышек рентгеновского балла М и 2 вспышки балла Х. Указанная высокая вспышечная активность сочеталась с весьма значительной эруптивной активностью. В период с 3 по 10 ноября на коронографе БОИО/ЬДБСО было зарегистрировано большое число крупных КВМ, в том числе 9 КВМ типа гало со свечением вокруг значительной части или всего затмевающего диска коронографа.

Следуя [3, 11, 12, 25], при анализе диммингов и корональных волн в крайнем УФ-диапазоне по данным Е1Т использован метод фиксированных де-ротированных разностных изображений, которые формируются в два этапа. Сначала компенсируется вращение Солнца (деротация) посредством трехмерного поворота проекции на картинную плоскость сферической поверхности Солнца в пределах диска к одному и тому же моменту времени для всех кадров. Затем одно и то же фоновое изображение перед событием вычитается из всех последующих гелиограмм. Это позволяет по данным Е1Т исследовать развитие диммингов на протяжении многих часов не только в канале 195 А по изображениям, получаемым с интервалом 12 мин,

Рис. 2. Фиксированные разностные изображения корональных выбросов массы в 6 эруптивных событиях ноября 2004 г. по наблюдениям коронографа белого света 80Н0/ЬЛ8С0/С2. Для каждого события внизу приведены дата, а также время рассматриваемого и вычитаемого изображений (иТ).

но и по гелиограммам в двух других корональных каналах 171 и 284 A, а также в канале переходного

слоя 304 A, которые фиксируются с интервалом 6 ч. Напомним, что корональные каналы 171, 195 и 284 A чувствительны к плазме с температурой 1.2, 1.5 и 2.0 МК, а канал 304 A содержит линию переходного слоя Не II (0.08 MK) и менее интенсивную корональную компоненту Si XI (1.6 МК) [5].

Фиксированные деротированные разностные изображения принципиально отличаются от широко используемых последовательных разностных изображений. Последние формируются вычитанием из каждого изображения предшествующего ему кадра. Такие изображения, по существу, представляют собой производную вариаций яркости и по этой причине не показывают реальной пространственной структуры возмущений, хотя и оказываются полезными, например, при индикации фронта корональных волн.

В данной работе фиксированные разностные изображения (но уже без деротации) использованы также для индикации КВМ по данным двух коронографов LASCO на гелиоцентрических расстояниях от 2.5 до 32 Rq. Такие изображения позволяют видеть развитие КВМ в картинной плоскости в

сравнении с фоновым изображением короны до эрупции. Исходные FITS файлы взяты из каталога EIT (http://umbra.nascom.nasa.gov/eit/eit-catalog.html) и каталога LASCO (http://lasco-www.nrl.navy.mil/cgi-bin/lwdb/lasco/images/form). Из-за ограниченного объема статьи ниже приводятся самые необходимые иллюстрации. Различные дополнительные материалы к рассматриваемым событиям в виде изображений и компьютерных фильмов представлены на сайте http://helios. izmiran.troitsk.ru/lars/Chertok/04_1l/index.html

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»