УДК 523.98
синхронные уярчения микроволнового излучения активных областей на солнце по данным спектральных
наблюдений на ратан-600
© 2004 г. О. A. Голубчина1*, С. Х. Тохчукова2, В. М. Богод1, Х. А. Гарсиа3, В. И. Гараимов1
1 Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории РАН 2Главная астрономическая обсерватория РАН, Пулково 3Центр космической окружающей обстановки Национальной администрации океанологических и
атмосферных исследований, Боулдер, США Поступила в редакцию 12.01.2004 г.
По данным наблюдений радиоизлучения Солнца 11.09.2001 г. на Южном секторе радиотелескопа РАТАН-600 на четырех волнах сантиметрового диапазона (1.92, 2.24, 2.74 и 3.21 см) выявлены синхронные уярчения в источниках солнечного радиоизлучения, которые отождествлены на фотосфере Солнца с активными областями, удаленными друг от друга на расстояние вплоть до ~106 км (AR 9608, AR 9616). Обсуждается проявление возможных механизмов синхронных уярчений источников в узком спектральном диапазоне микроволнового излучения. Значимая линейная корреляция (рс = = 0.84—0.92) относительных потоков AR 9610 и AR 9608 на волнах 1.92 и 2.24 см, а также значимая линейная корреляция (рс = 0.65—0.84) относительных потоков AR 9606 и AR 9608 на волне 3.21 см на двухчасовом интервале времени наблюдений указывают на взаимосвязь этих активных областей не только в моменты вспышек и всплесков, но и в периоды их отсутствия, что подтверждает существование крупномасштабной временной компоненты динамики изменения потоков радиоизлучения этих активных областей. Выявлено различие между динамикой радиоизлучения гало и рассматриваемых источников радиоизлучения Солнца. Показано совпадение моментов увеличения
полного потока излучения Солнца в мягком рентгене (0.5—4.0 A, 1.0—8.0 A; GOES 8, GOES 10) и моментов увеличения потоков источников солнечного радиоизлучения на коротких сантиметровых волнах.
Ключевые слова: Солнце, солнечные вспышки, радиоизлучение активных областей на Солнце.
SYNCHRONOUS MICROWAVE BRIGHTENINGS OF SOLAR ACTIVE REGIONS FROM RATAN-600 SPECTRAL OBSERVATIONS, by O. A. Golubchina, S. Kh. Tokhchukova, V. M. Bogod, H. A. Garcia, and V. I. Garaimov. The radio observations of the Sun on September 11, 2001, with the RATAN-600 radio telescope (Southern Sector) at four centimeter wavelengths (1.92, 2.24, 2.74, and 3.21 cm) revealed synchronous brightenings in solar radio sources. These were identified in the solar photosphere with active regions that were spaced up to ~106 km apart (AR 9608, AR 9616). We discuss manifestations of the possible mechanisms of synchronous brightenings in solar sources in a narrow microwave spectral band. The significant linear correlation (рс = 0.84—0.92) between the relative fluxes of AR 9610 and AR 9608 at 1.92 and 2.24 cm and the significant linear correlation (рс = 0.65-0.84) between the relative fluxes of AR 9606 and AR 9608 at 3.21 cm in a two-hour interval of observations are indicative of the interconnection between these active regions not only during flares and bursts, but also during their absence. This confirms the existence of a large-scale temporal component in the dynamics of the radio flux variations for these active regions. We found a difference between the temporal variations of the radio emission from the halo and the solar radio sources under consideration. We show that the times of the increase in the total solar soft X-ray (0.5-4.0 A, 1.0-8.0 A; GOES 8, GOES 10) flux coincide with the times of the increase in the fluxes from solar radio sources at short centimeter wavelengths.
Key words: Sun, solar flares, radio emission from solar active regions.
Электронный адрес: oag@OG4466.spb.edu
Рис. 1. Запись радиоизлучения Солнца на А = 2.24 см (РАТАН-600) и фотогелиограмма Солнца (ГАС ГАО РАН) 11.09.2001.
ВВЕДЕНИЕ
Симпатическими вспышками (всплесками) принято называть парные вспышки (всплески), которые возникают почти одновременно на Солнце в местах, удаленных друг от друга на расстояния вплоть до > 106 км. Полагают, что симпатические вспышки являются результатом воздействия первичной вспышки на удаленную от нее активную область, т.е. симпатические вспышки (всплески) являются вторичными вспышками (всплесками).
Симпатические вспышки и всплески изучались на всех крупных телескопах в оптическом, радио- и рентгеновском диапазонах (см. обзоры Голубчиной, 2001, 2002). Начиная с 60-х годов симпатические всплески исследуются в радиодиапазоне. Как правило, в работах, посвященных этой проблеме, рассматривались единичные случаи симпатических всплесков. С одной стороны, это, вероятно, связано с недостаточно высокой чувствительностью радиотелескопов. С другой стороны, исследователи стремятся изучить наиболее мощные события, которые бывают не столь часто. Поэтому симпатические вспышки и всплески казались редкими экзотическими явлениями. Начиная с 1980 г., симпатические всплески исследовались на радиотелескопе РАТАН-600 (Голубчина, 1999, 1995). Сейчас временное разрешение РАТАН-600 составляет несколько минут (Тохчукова, 2002), поэтому вместо термина "симпатические всплески" мы используем термин "синхронные уярчения". Этот термин указывает на существование почти одновременных повышений потоков нескольких источников радиоизлучения Солнца на определенный момент наблюдения. Уярчения источников мы считаем синхронными, если они зарегистрированы на интерва-
ле времени 2—2.5 мин, т.е. времени прохождения Солнца через диаграмму направленности антенны.
Высокая чувствительность системы радиотелескоп—радиометр по потоку, равная 0.005 с.е.п. (солнечных единиц потока) в многоазимутальных наблюдениях Солнца, позволяет достоверно регистрировать даже незначительные, до десятых долей с.е.п., изменения в потоках источников, что исключительно важно при исследовании синхронных уярчений.
Другим важным свойством является широко-диапазонность РАТАН-600 (18-0.95 ГГц) (Богод и др., 1999). Возможность исследования синхронных изменений потоков источников солнечного радиоизлучения на РАТАН-600 с высокой чувствительностью в широком диапазоне длин волн способствует более точному пониманию физической природы механизма возникновения симпатических всплесков на основе данных наблюдений разных уровней атмосферы Солнца.
НАБЛЮДЕНИЯ
Наблюдения радиоизлучения Солнца выполнены 11.09.2001 г. (8:30-10:30 на южном секторе радиотелескопа РАТАН-600 с перископом в многоазимутальном режиме (Тохчукова, 2002) на волнах 1.92, 2.24, 2.74 и 3.21 см. Временной интервал между последовательными сканами Солнца был равен 8 мин. На каждой волне получено по 16 записей радиоизлучения Солнца. Рабочая часть поверхности главного зеркала антенны формировалась при последовательном наведении и отведении групп отражающих элементов в соответствии с изменением азимута центра оптического диска Солнца. Вторичный отражатель при этом перемещался по дуговым рельсам в соответствии с изменением азимута наблюдения. Диаграмма направленности антенны при наблюдениях на южном секторе РАТАН-600 с перископом является ножевой. Пространственное разрешение антенны по уровню 0.5 мощности (0О.5) равно соответственно: Л = 1.92 см, О0.5 = 17.3 (угл. сек) х 14 (угл. мин); Л = 2.24 см, в0.5 = 21 (угл. сек) х 16 (угл. мин); Л = = 2.74 см, = 23 (угл. сек) х 18.8 (угл. мин); Л = = 3.21 см, = 26.7 (угл. сек) х 23 (угл. мин).
Изменение позиционного угла наблюдения Солнца в течение всего двухчасового сеанса наблюдений было незначительным: Ад = = ±1°. Чувствительность системы радиотелескоп-радиометр по антенной температуре при наблюдении Солнца составляла АТа ~ 1 К, а по потоку — А^ « 0.005 с.е.п.
Исследуемые источники солнечного радиоизлучения отождествлены с биполярными активными областями AR 9610, AR 9608, AR 9606 (рис. 1)
и восходящими активными областями AR 9616, AR 9617 (Solar Geophysical Data, SGD) на фотосфере Солнца.
Керрингтоновские долготы рассматриваемых активных областей: AR 9608, AR 9610, AR 9616, AR 9617, AR 9606 равны соответственно 108°, 95°, 20.5°, 19.5°, 153°.
Расстояния (L) между активными областями на оптическом диске Солнца равны L(AR 9610, AR 9608) = 1.6 х 105 км, L(AR 9606, AR 9608) = = 5.5 х 105 км, L(AR 9610, AR 9616) = 9.1 х х 105 км, L(AR 9616, AR 9608) = 0.7 х 106 км, L(AR 9610, AR 9606) = 7.1 х 105 км; L(AR 9606, AR 9616) = 16 х 105 км.
Динамика изменения относительных потоков радиоизлучения перечисленных источников сопоставлялась согласно данным службы Солнца с На-вспышками в хромосфере Солнца, с микроволновыми всплесками на частоте 9100 МГц, а также со всплесками в рентгеновском диапазоне по данным спутников GOES 8 и GOES 10 в двух каналах: 0.5-4.0 A, 1.0-8.0 A.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ НАБЛЮДЕНИЙ
Введем условные обозначения физических параметров солнечного радиоизлучения: Г0 — поток радиоизлучения от спокойного Солнца, Г — абсолютный поток, (Г/Го) — относительный поток, Те (К) — яркостная температура, г — угловой размер источника радиоизлучения Солнца, 5(Г/Г0) — абсолютная погрешность измерения величины относительного потока источника или абсолютная погрешность разности относительных потоков источника на момент синхронных уярчений, е(Г) — относительная погрешность определения потока источника, е(Г0) — относительная погрешность определения потока спокойного Солнца, АГ и А(Г/Г0) — приращения абсолютного и относительного потоков источника радиоизлучения Солнца соответственно, п — значимость изменения относительного потока (п = А(Г/Г0)/5(Г/Г0); А(Г/Го) = (Г/Г))м+1 - (Г/Г0)м, N — номер наблюдения).
Для обнаружения синхронных повышений интенсивности радиоизлучения источников исследовалась зависимость изменения относительных потоков источников (Г/Г0) со временем.
За уровень спокойного Солнца принималась нижняя огибающая источников солнечного радиоизлучения, которая проводилась по участкам
Солнца, свободным от активных образований (Го-лубчина, 1999). Уровень и форма нижней огибающей определялись путем усреднения всех записей, приведенных к одному масштабу, и проведением нижней огибающей усредненной записи с использованием сплайн-функции. Б — компонент
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.