Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация

Предлагается модель, описывающая появление и излучение необычного солнечного всплеска, который наблюдался 3 июня 2011 г. на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2 на частотах 16÷ 28 МГц. Мы связываем этот всплеск с небольшим выбросом, который был инициирован залимбовой активной областью NOAA1222. Именно это...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2012
Main Authors:	Мельник, В.Н., Браженко, А.И., Коноваленко, А.А., Доровский, В.В., Французенко, А.В., Рукер, Х.О., Панченко, М., Станиславский, А.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2012
Series:	Радиофизика и радиоастрономия
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99926
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация / В.Н. Мельник, А.И. Браженко, А.А. Коноваленко, В.В. Доровский, А.В. Французенко, Х.О. Рукер, М. Панченко, А.А. Станиславский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2012. — Т. 17, № 3. — С. 199-206. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99926
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-999262016-05-15T03:02:28Z Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация Мельник, В.Н. Браженко, А.И. Коноваленко, А.А. Доровский, В.В. Французенко, А.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. Станиславский, А.А. Предлагается модель, описывающая появление и излучение необычного солнечного всплеска, который наблюдался 3 июня 2011 г. на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2 на частотах 16÷ 28 МГц. Мы связываем этот всплеск с небольшим выбросом, который был инициирован залимбовой активной областью NOAA1222. Именно этот выброс находился на высотах от 2.3R○ до 2.8R○, когда происходило излучение на второй гармонике местной плазменной частоты. Мы считаем, что при взаимодействии этого выброса с корональной плазмой были ускорены электроны в направлении от Солнца и к Солнцу, которые при помощи плазменного механизма генерировали излучение, наблюдавшееся на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2 и космическом аппарате “Стерео-А”. Предлагаемая модель позволяет объяснить ряд свойств этого всплеска, таких как положительный и отрицательный частотный дрейф, длительность, резкий обрыв излучения на частоте 27.5 МГц и тонкую частотную структуру. Пропонується модель, що описує появу та випромінювання незвичайного сонячного сплеску, який спостерігався 3 червня 2011 р. на радіотелескопах УТР-2 та УРАН-2 на частотах 16 ÷ 28 Мгц. Ми пов’язуємо цей сплеск із невеликим викидом, ініційованим залімбовою активною областю NOAA1222. Саме цей викид мав місце на висотах від 2.3R○ до 2.8R○, коли відбувалося випромінювання на другій гармоніці місцевої плазмової частоти. Вважаємо, що взаємодія цього викиду з корональною плазмою призвела до прискорення електронів у напрямку від Сонця і до Сонця, які за допомогою плазмового механізму генерували випромінювання, що спостерігалося на радіотелескопах УТР-2 та УРАН-2 та космічному апараті “Стерео-А”. Пропонована модель дозволяє пояснити низку властивостей цього сплеску, таких, як позитивний і негативний частотний дрейф, тривалість, різкий обрив випромінювання на частоті 27.5 МГц, а також тонку частотну структуру. The model which describes appearance and process of radio emission of an unusual burst observed by the UTR-2 (Kharkiv, Ukraine) and URAN-2 (Poltava, Ukraine) radio telescopes at 16 − 28 MHz is proposed. We suppose that the unusual burst is caused by the small ejection initiated by the active region NOAA1222. This behind-limb region was situated at the heights 2.3R○ to 2.8R○, when radio emission of the unusual burst at the second harmonic was started. We believe that due to interaction of this ejection with coronal plasma some electrons were accelerated. These electrons propagating towards and outwards the Sun were sources of the UTR-2, URAN-2 and STEREO-A recorded unusual burst. The mechanism of radio emission was plasma one. The proposed model allows explaining such properties of the unusual burst as its positive and negative drift rates, duration, abrupt stopping of radio emission at 27.5 MHz and its fine frequency structure. 2012 Article Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация / В.Н. Мельник, А.И. Браженко, А.А. Коноваленко, В.В. Доровский, А.В. Французенко, Х.О. Рукер, М. Панченко, А.А. Станиславский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2012. — Т. 17, № 3. — С. 199-206. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1027-9636 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99926 523.9, 520.27 ru Радиофизика и радиоастрономия Радіоастрономічний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Предлагается модель, описывающая появление и излучение необычного солнечного всплеска, который наблюдался 3 июня 2011 г. на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2 на частотах 16÷ 28 МГц. Мы связываем этот всплеск с небольшим выбросом, который был инициирован залимбовой активной областью NOAA1222. Именно этот выброс находился на высотах от 2.3R○ до 2.8R○, когда происходило излучение на второй гармонике местной плазменной частоты. Мы считаем, что при взаимодействии этого выброса с корональной плазмой были ускорены электроны в направлении от Солнца и к Солнцу, которые при помощи плазменного механизма генерировали излучение, наблюдавшееся на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2 и космическом аппарате “Стерео-А”. Предлагаемая модель позволяет объяснить ряд свойств этого всплеска, таких как положительный и отрицательный частотный дрейф, длительность, резкий обрыв излучения на частоте 27.5 МГц и тонкую частотную структуру.
format	Article
author	Мельник, В.Н. Браженко, А.И. Коноваленко, А.А. Доровский, В.В. Французенко, А.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. Станиславский, А.А.
spellingShingle	Мельник, В.Н. Браженко, А.И. Коноваленко, А.А. Доровский, В.В. Французенко, А.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. Станиславский, А.А. Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация Радиофизика и радиоастрономия
author_facet	Мельник, В.Н. Браженко, А.И. Коноваленко, А.А. Доровский, В.В. Французенко, А.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. Станиславский, А.А.
author_sort	Мельник, В.Н.
title	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация
title_short	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация
title_full	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация
title_fullStr	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация
title_full_unstemmed	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация
title_sort	необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. интерпретация
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99926
citation_txt	Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация / В.Н. Мельник, А.И. Браженко, А.А. Коноваленко, В.В. Доровский, А.В. Французенко, Х.О. Рукер, М. Панченко, А.А. Станиславский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2012. — Т. 17, № 3. — С. 199-206. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Радиофизика и радиоастрономия
work_keys_str_mv	AT melʹnikvn neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT braženkoai neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT konovalenkoaa neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT dorovskijvv neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT francuzenkoav neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT rukerho neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT pančenkom neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ AT stanislavskijaa neobyčnyjsolnečnyjvspleskvdekametrovomdiapazonedlinvoln2interpretaciâ
first_indexed	2025-07-07T10:07:48Z
last_indexed	2025-07-07T10:07:48Z
_version_	1836982331322138624
fulltext	ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 199 Радиофизика и радиоастрономия. 2012, Т. 17, № 3, c. 199–206 © В. Н. Мельник, А. И. Браженко, А. А. Коноваленко, В. В. Доровский, А. В. Французенко, Х. О. Рукер, М. Панченко, А. А. Станиславский, 2012 ÐÀÄÈÎÀÑÒÐÎÍÎÌÈß È ÀÑÒÐÎÔÈÇÈÊÀ В. Н. МЕЛЬНИК1, А. И. БРАЖЕНКО2, А. А. КОНОВАЛЕНКО1, В. В. ДОРОВСКИЙ1, А. В. ФРАНЦУЗЕНКО2, Х. О. РУКЕР3, М. ПАНЧЕНКО3, А. А. СТАНИСЛАВСКИЙ1 1Радиоастрономический институт НАН Украины, ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина E-mail: melnik@ri.kharkov.ua 2Полтавская гравиметрическая обсерватория Института геофизики им. С. И. Субботина НАН Украины, ул. Мясоедова, 27/29, г. Полтава, 36029, Украина E-mail: brazhai@gmail.com 3Институт космических исследований Австрийской академии наук, Шмидльштрассе, 6, Грац, 8042, Австрия E-mail: helmut.ruсker@oeaw.ac.at ÍÅÎÁÛ×ÍÛÉ ÑÎËÍÅ×ÍÛÉ ÂÑÏËÅÑÊ Â ÄÅÊÀÌÅÒÐÎÂÎÌ ÄÈÀÏÀÇÎÍÅ ÄËÈÍ ÂÎËÍ. 2. ÈÍÒÅÐÏÐÅÒÀÖÈß Предлагается модель, описывающая появление и излучение необычного солнечного всплеска, который наблюдался 3 июня 2011 г. на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2 на частотах 16 28÷ МГц. Мы связываем этот всплеск с небольшим выбросом, который был инициирован залимбовой активной областью NOAA1222. Именно этот выброс находился на высотах от 2.3R до 2.8R , когда происходило излучение на второй гармонике местной плазменной частоты. Мы считаем, что при взаимодействии этого выброса с корональной плазмой были ускорены электроны в направлении от Солнца и к Солнцу, которые при помощи плазменного механизма генерировали излучение, наблюдавшееся на радио- телескопах УТР-2 и УРАН-2 и космическом аппарате “Стерео-А”. Предлагаемая модель позволяет объяснить ряд свойств этого всплеска, таких как положительный и отрицательный частотный дрейф, длительность, резкий обрыв излучения на частоте 27.5 МГц и тонкую частотную структуру. Ключевые слова: Солнце, радиоизлучение, декаметровый диапазон, необычный всплеск, длительность, частотный дрейф, активные области, плазменный механизм генерации УДК 523.9, 520.27 1. Ââåäåíèå В статье [1] сообщалось об обнаружении необыч- ного всплеска, который наблюдался 3 июня 2011 г. на радиотелескопах УТР-2 (Харьковская обл.) и УРАН-2 (Полтавская обл.) на декаметровых волнах. Этот всплеск не похож ни на один из из- вестных типов всплесков спорадического радио- излучения Солнца по скорости частотного дрей- фа, длительности и внутренней структуре. Скорость частотного дрейфа составляет около 100 кГц/с на частотах ниже 22 МГц и значительно больше, до 500 кГц/с, на частотах выше 22 МГц. Причем на частотах выше 22 МГц скорость час- тотного дрейфа положительна, а на меньших час- тотах она отрицательна. Полная длительность этого всплеска также отличается на частотах больших и меньших 22 МГц. На частотах мень- ших 22 МГц длительность достигает 80 с, а на более высоких частотах – всего 50 с. Вместе с тем видно, что внутренняя структура всплеска очень похожа на всех частотах [1]. Особым этот всплеск является еще и по той причине, что он, по-видимому, связан с активной областью NOAA1222, находившейся за лимбом и невиди- мой с Земли. Объяснить особенности длитель- ности и скорости дрейфа необычного всплеска только эффектом лимбового излучения, учитыва- 200 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 В. Н. Мельник, А. И. Браженко, А. А. Коноваленко и др. ющим конечность скорости распространения ра- диоволн [2, 3], на наш взгляд не представляется возможным. В настоящей работе анализируется возмож- ный источник радиоизлучения необычного всплес- ка, обсуждаются его свойства. 2. Àíàëèç äàííûõ êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ ÑÎÕÎ è Ñòåðåî-À Данные, полученные космическим аппаратом (КА) “СОХО” 3 июня 2011 г. (рис. 1), показы- вают, что во время, близкое ко времени наблюде- ния необычного всплеска, в декаметровом диа- пазоне длин волн в северо-западном направлении от Солнца наблюдался компактный выброс (на рис. 1 он показан стрелками). Такие выбросы очень редкое явление. Они существенно меньше по своим размерам, чем обычные корональные выбросы масс, но, как видно, на протяжении длительного времени со- храняют свою форму. По-видимому, это происхо- дит благодаря тому, что они представляют собой магнитные структуры, удерживающие плазму от диффузии в окружающую корону. В это время на северо-западной части диска Сол- нца активных областей не наблюдалось (рис. 2, а). Однако за лимбом, на долготах 100 105° ÷ ° и 130 140° ÷ ° относительно центрального меридиа- на, находились две активные области NOAA1224 и NOAA1222 (рис. 2, б). Как отмечено в [1], начало активных процессов именно в области NOAA1222 наилучшим образом согласуется во времени с ре- гистрацией необычного всплеска и, скорее всего, с появлением компактного выброса (рис. 1, а). Так как радиоизлучение на декаметровых волнах, в соответствии с плазменным механизмом излуче- ния, выходит из областей, расположенных на высо- тах (2 3) ,R÷ то естественно связать необычный всплеск с выбросом, который находился на этих высотах в это время. На рис. 3 по данным коронографов LASKO С2 и LASKO С3 представлена зависимость расстоя- Рис. 1. Выброс, наблюдавшийся на широкоугольных спектрометрических коронографах, установленных на борту КА “СОХО”, LASCO C2 (а) и LASCO C3 (б), в северо-западном направлении 3 июня 2011 г. ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 201 Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация ний от центра Солнца переднего края ,f pr и цен- тра выброса ,c pr от времени в картинной плос- кости. Видно, что выброс движется практически с постоянной скоростью, несколько замедляясь с удалением от Солнца. Аппроксимация линейной функцией дает следующие законы перемещения переднего края и центра выброса во времени: 2 , 2.95 10 1.79,f pr t−= ⋅ + 2 , 2.91 10 1.45,c pr t−= ⋅ + где ,f pr и ,c pr измеряются в солнечных радиусах ,R а t – в минутах. Полученные из этих зависимостей линейные скорости распространения переднего края выб- роса и его центра составляют соответственно 344 и 340 км/с вблизи Солнца (по данным LASCO C2) и 284 и 298 км/с вдали от Солнца (по данным LASCO C3). То есть вблизи Солнца центр выбро- са движется с меньшей скоростью, чем передний край, а вдали от Солнца, наоборот, он движется быстрее переднего края выброса. В 12:10 UT, когда появился необычный всплеск на частоте 21.5 МГц, передний край и центр выброса на- ходились соответственно на расстоянии 1.8R и 1.4R от центра Солнца в картинной плоскости в предположении постоянства скоростей перед- него края и центра выброса. Изменения продоль- ного lr и поперечного tr размеров компактного выброса с расстоянием от Солнца по данным коронографов LASCO C2 и LASCO C3 показаны на рис. 4 и описываются уравнениями: Рис. 2. Расположение активных областей на диске Солнца 3 июня 2011 г. по данным КА “СОХО” (а) и КА “Стерео-А” (б) Рис. 3. Перемещение переднего края (а) и центра (б) компак- тного выброса в картинной плоскости по данным короногра- фов LASCO C2 (круги) и LASCO C3 (ромбы) 202 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 В. Н. Мельник, А. И. Браженко, А. А. Коноваленко и др. 20.57 10 0.37,lr t−= ⋅ + 20.15 10 0.26.tr t−= ⋅ + Здесь ,lr tr также измеряются в солнечных ра- диусах ,R а t – в минутах. Если поперечный размер выброса увеличи- вается со скоростью 25 км/с практически ли- нейно во времени, то продольный растет с за- медлением: ближе к Солнцу скорость расшире- ния составляет 67 км/с, а вдали от Солнца – 35 км/с, т. е. почти в два раза меньше. Скорость расширения выброса как в продольном, так и в поперечном направлениях существенно меньше скорости его перемещения, что говорит о более медленном изменении плотности выброса по сравнению с изменением плотности окружаю- щей плазмы. Это возможно, если имеется сила, сдерживающая расширение выброса, которая, по нашему мнению, обусловлена наличием у выброса достаточно большого магнитного поля. По этой причине мы будем называть выброс магнитным жгутом. 3. Âûõîä èçëó÷åíèÿ èç çàëèìáîâîé îáëàñòè Из залимбовой области солнечной короны может выходить только излучение второй гармоники. На то, что излучение необычного выброса проис- ходит на второй гармонике местной плазменной частоты, указывает и относительно низкая сте- пень поляризации излучения необычного всплес- ка, составляющая около 10 % [1]. Напомним в связи с этим, что в парах всплесков IIIb-III типов излучение всплеска III типа происходит на второй гармонике и его поляризация в декаметровом диапазоне составляет 10 20 %,÷ в то время как всплеск IIIb типа, который является первой гармо- никой излучения, имеет поляризацию существенно более высокую, до 60 80 %÷ [4, 5]. Обсудим возможность регистрации на Земле излучения второй гармоники, если оно выходит из области, находящейся за лимбом. На рис. 5 представлена схема распространения залимбо- вого излучения, источник которого находится на расстоянии HR от центра Солнца. Положение источника определяется долготным углом α (здесь и далее α отсчитывается от лимба). Вторая гармоника излучения может распрост- раняться в направлении на Землю, если рас- стояние lR больше расстояния ,FR соответст- вующего высоте в короне, на которой местная плаз- менная частота 2( ) 4 ( )F pe F FR e n R mω = ω = π (e и m – заряд и масса электрона, ( )Fn R – плот- ность плазмы на расстоянии FR от центра Солнца) равна удвоенной плазменной частоте 2 ( )H pe HRω = ω в месте излучения второй гар- моники, .l FR R> (1) В случае обратного неравенства излучение вто- рой гармоники не сможет пройти через солнеч- Рис. 4. Продольный и поперечный размеры компакт- ного выброса: круги – продольный размер по данным LASCO C2; треугольники – продольный размер по данным LASCO C3; ромбы – поперечный размер по данным LASCO C2; кресты – поперечный размер по данным LASCO C3 Рис. 5. Схема распространения излучения на удвоенной плаз- менной частоте 2 ( )H pe HRω = ω по направлению к Земле ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 203 Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация ную корону по направлению к Земле. Выполнение условия (1) зависит от модели короны – измене- ния плотности короны Солнца от расстояния. Используя модель Ньюкирка, 4.3210 r Nn n= ⋅ (где 4 34.2 10 cм ,Nn −= ⋅ )r R R= [6], получаем неравенство (1) в виде 2.16 1 1 . log2 cosHR ⎛ ⎞> −⎜ ⎟α⎝ ⎠ В случае модели Баумбаха–Аллена, BAn n= × 6 16(1.55 2.99 )r r− −+ (где 8 310 см ,BAn −= )r R R= [7], (для простоты вычислений мы учитывали только первое слагаемое, которое вносит основ- ной вклад на больших расстояниях от Солнца) неравенство (1) выглядит следующим образом: 1 3cos 2 .−α > На рис. 6 на плоскости “частота – долготный угол” показаны области выхода излучения на удвоен- ной плазменной частоте по направлению к Земле для моделей Ньюкирка и Баумбаха–Аллена. В модели солнечной короны Баумбаха–Алле- на на Землю приходит излучение второй гармо- ники в случае, если источник имеет долготные углы 37.5 .α < ° Причем это излучение будет наблюдаться во всем частотном диапазоне. При углах α больших 37.5° вторая гармоника плазменной частоты не может быть принята на Земле. Если же плотность короны Солнца изме- няется по закону Ньюкирка, то максимальная частота регистрируемого излучения на Земле за- висит от долготного угла – с его увеличением частота очень быстро уменьшается (на рис. 6 эта область расположена ниже сплошной кривой). 4. Ìîäåëü ïðîèñõîæäåíèÿ íåîáû÷íîãî âñïëåñêà Мы связываем появление необычного всплеска в декаметровом диапазоне длин волн с магнит- ным жгутом, о котором шла речь выше. Как уже говорилось ранее, примерно с 11:36 UT область NOAA1222 начала проявлять повышенную актив- ность, что, по-видимому, и послужило причиной выброса магнитного жгута. Полагая, что магнит- ный жгут движется радиально от активной обла- сти, расположенной на долготном угле ,α найдем уравнения движения переднего края ( )fr t и его центра ( ) :cr t 2 1(2.95 10 1.79)cos ,fr t− −= ⋅ + α (2) 2 1(2.91 10 1.45)cos .cr t− −= ⋅ + α (3) Из (2) и (3) получаем, что при долготном угле активной области NOAA1222 40 50α = ° ÷ ° фор- мирование магнитного жгута началось приблизи- тельно в 11:36 UT, а центральная часть жгута была образована на 6 мин позже, т. е. около 11:42 UT. Таким образом, жгут был образован в самом на- чале повышенной активности области NOAA1222. Продольный размер жгута с учетом долготного угла в момент образования имеет размер 0.17 .l R= Линейные скорости переднего края жгута и его центра при этом будут составлять соответственно 450 и 443 км/с (при 40α = °) и 535 и 528 км/с (при 50α = °). В момент начала необычного всплеска передняя часть жгута находилась на расстоянии 1.8 cos (2.22 2.55) .R R R= α = ÷ В соответствии с моделью солнечной короны Нью- кирка на высотах (2.68 2.9)R÷ выходит излуче- ние второй гармоники местной плазменной час- тоты 21 23÷ МГц, и именно на этих частотах на- чался необычный всплеск. Близость этих значе- ний дает основания предположить, что магнит- ный жгут мог явиться причиной излучения нео- бычного всплеска. Действительно, при движении такого магнитного жгута в плазме возможными механизмами ускорения частиц могут быть, на- пример, магнитное пересоединение [8] или уско- Рис. 6. Области выхода излучения второй гармоники мест- ной плазменной частоты в солнечной короне в залимбовой области по направлению к Земле в моделях Баумбаха–Алле- на (штриховая линия) и Ньюкирка (сплошная кривая) 204 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 В. Н. Мельник, А. И. Браженко, А. А. Коноваленко и др. рение частиц силой Лоренца [9]. Если ускорение частиц происходит на всей длине магнитного жгута, то частицы при постоянном ускорении могут достигать скорости по порядку величины равной 2L tν ≈ Δ (где L – длина жгута, а tΔ – длительность процесса ускорения, которая в на- шем случае равна нескольким десяткам секунд). Принимая во внимание, что длина жгута 0.5 ,R≈ а время излучения 50 80÷ c, получаем значения скорости частиц: 9(0.8 1.4) 10 см/с.sv = ÷ ⋅ Части- цы могут ускоряться как по направлению к Солн- цу, так и в направлении от Солнца. В солнечной короне эти частицы возбуждают ленгмюровс- кие волны l, которые затем в процессах рас- сеяния на ионах, l i t i+ = + (где i – ионы, а t – поперечные волны), и своего слияния, ,l l t+ = трансформируются в поперечные электромаг- нитные волны, генерируя излучение на первой и второй гармонике местной плазменной частоты соответственно [10]. Первая гармоника излуче- ния, генерируемая в залимбовой области сол- нечной короны, не может распространяться по направлению к Земле. Вторая гармоника, как было показано выше, может регистрироваться на Земле. Если пучок ускоренных частиц дви- жется радиально с долготным углом ,α то в модели короны Ньюкирка на некоторой частоте возможность прохождения по направлению к Зем- ле, как было нами показано выше, утрачивается и регистрируемое излучение обрывается на частоте 4.324 4(0.90 10 ) (4.2 10 ) 10 . 2 Hp R pef ω = ⋅ ⋅ ⋅ π В случае если 42 ,α = ° частота 27.5f = МГц. Именно на такой частоте наблюдается обрыв в излучении необычного всплеска [1]. 5. Ñêîðîñòü äðåéôà íåîáû÷íîãî âñïëåñêà Как отмечалось, одним из необычных свойств обсуждаемого всплеска является скорость его частотного дрейфа. Со стороны высоких частот ( 22> МГц) всплеск имеет положительную ско- рость дрейфа и ее значение около 500 кГц/с. Ниже частоты 22 МГц скорость частотного дрейфа от- рицательна со значением около 100 кГц/с. В пред- ложенной модели формирования радиоизлучения необычного всплеска с ускорением частиц при взаимодействии магнитного жгута с корональной плазмой та часть всплеска, которая имеет поло- жительную скорость дрейфа, генерируется час- тицами, движущимися по направлению к Солнцу, а часть всплеска, имеющая отрицательную ско- рость дрейфа – частицами, распространяющими- ся в направлении от Солнца. Скорость дрейфа всплеска излучения вызванного частицами, рас- пространяющимися под углом ,α определяется известным уравнением [11]: d d d . d d d cos s s v cf f n t n r c v = − α (4) Для частиц, являющихся источником излучения на второй гармонике со скоростью дрейфа d d 100f t = МГц/с и d d 500f t = МГц/с, из (4) в модели Ньюкирка получаем значения линейных скоростей 90.38 10 см csv = ⋅ и 91.8 10 см/сsv = ⋅ соответственно. Эти значения близки к получен- ным выше при оценке скорости частиц, ускорен- ных магнитным жгутом. 6. Íåîäíîðîäíîñòè â êîðîíàëüíîé ïëàçìå В работе [1] отмечалось, что необычный всплеск имеет тонкую структуру в виде волокон – излуче- ний длительностью около 50 80÷ с и частотной шириной 300 400÷ кГц. Они в отличие от похожих структурных деталей всплесков IIIb, страй, в не- сколько раз шире – в декаметровом диапазоне длин волн страи имеют частотную ширину 50 70÷ кГц. Кроме того, страи если и имеют скорость частот- ного дрейфа, то она постоянна. В это же время ско- рость дрейфа волокон необычного всплеска непос- тоянна. Мы связываем наличие таких волоконных уярчений с неоднородностью плотности солнечной короны. Эта идея впервые была высказана Такаку- рой и Юзефом [12] для объяснения страй в цепоч- ках всплесков IIIb. В работе [13] при численном рас- смотрении задачи разлета потока быстрых элект- ронов через плазму с флуктуациями плотности было показано, что в областях с меньшей плотностью уровень генерации ленгмюровских волн выше, чем в областях с большей плотностью, и можно ожидать, что уровень излучения из этих областей будет повышенный. Размер таких неоднородностей может быть получен из выражения для вариации плазменной частоты d d .pe pe r rδω ≈ ω δ Отсюда на- ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 205 Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация ходим характерные размеры неоднородностей: 210 .r fR f R−δ ≈ Δ ≈ Следовательно, корональ- ная плазма, через которую проходят ускоренные частицы над активной областью, существенно нео- днородна. 7. ßðêîñòíàÿ òåìïåðàòóðà èçëó÷åíèÿ íåîáû÷íîãî âñïëåñêà Полагая, что источником излучения необычного всплеска являются частицы, ускоренные магнит- ным жгутом, можно предположить, что попереч- ный размер потока быстрых частиц по порядку величины совпадает с поперечным размером маг- нитного жгута на высоте, где ускоряются быстрые частицы, т. е. 0.2 .d R≈ Тогда, учитывая, что мак- симальный поток излучения необычного всплес- ка 310 с. е. п.F = 22 2(1 с. е. п. 10 Вт/(м Гц)),−= ⋅ получаем для яркостной температуры излучения 2 1210 2я FT k λλ= ≈ Ω К на частоте 22f = МГц ( 13.6λ = м) при 2 2 6 СЗ4 0.7 10d R −Ω = π = ⋅ (где k – постоянная Больцмана, СЗR – расстояние от Сол- нца до Земли). Такие температуры могут быть объяснены в рамках плазменного механизма из- лучения, обычно привлекаемого для рассмотре- ния, например, всплесков III типа [4, 14]. 8. Çàêëþ÷åíèå Приведены доводы в пользу того, что необыч- ный всплеск, который 3 июня 2011 г. наблюдал- ся одновременно на радиотелескопах УТР-2 и УРАН-2, генерируется в корональной плазме, на- ходящейся за солнечным лимбом. Высказы- вается предположение, что этот всплеск связан с магнитным жгутом, который явился результа- том активности области NOAA1222. Представ- лена модель, в которой предполагается, что на высоте (2.3 2.8)R R= ÷ в короне Солнца магнит- ный жгут, взаимодействуя с корональной плазмой, ускорил электроны или протоны до больших, 9(0.8 1.4) 10sν = ÷ ⋅ см/с, скоростей. Эти частицы, двигаясь к Солнцу и от Солнца, явились источни- ком излучения необычного всплеска. Представ- ленная модель позволяет объяснить ряд свойств необычного всплеска, таких, как положительная и отрицательная скорость частотного дрейфа, дли- тельность, резкий обрыв излучения на частоте 28 МГц, тонкая частотная структура. Работа была проведена частично в рамках проекта “SOLSPANET” (номер FP7-PEOPLE- 2010-IRSES-269299). Авторы выражают благодарность коллективу NASA за политику открытого доступа к данным, полученным КА “СОХО”. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Браженко А. И., Мельник В. Н., Коноваленко А. А., Доровский В. В., Французенко А. В., Рукер Х. О., Пан- ченко М., Станиславский А. А. Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 1. Наб- людения // Радиофизика и радиоастрономия. – 2012. – Т. 17, № 2. – С. 99–105. 02. Abranin E. P., Bazelyan L. L., Rapoport V. O., and Tsyb- ko Ya. G. Variations of type III burst parameters during a decametric solar storm // Sol. Phys. – 1980 – Vol. 6, No. 1. – P. 333–346. 03. Fainberg J. and Stone R. G. Type III solar radio burst storms observed at low frequencies // Sol. Phys. – 1970 – Vol. 15, No. 2. – P. 433–445. 04. Suzuki D. and Dulk G. A. Bursts of Type III and V. In: Solar Radiophysics. McLean N. J. and Labrum N. R. editors. – Cambridge: Cambridge University Press, 1985. – 516 p. 05. Браженко А. И., Мельник В. Н., Коноваленко А. А., Доровский В. В., Ващишин Р. В., Французенко А. В., Рукер Х. О. Сравнительная характеристика компонен- тов в парах IIIb-III по данным наблюдений на радио- телескопе УРАН-2 // Odessa Astronomical Publications. – 2011. – Vol. 24. – Р. 153–155. 06. Newkirk G., Jr. The solar corona in active regions and the thermal origin of the slowly varying component of solar radio radiation // Astrophys. J. – 1961.– Vol. 133. – P. 983–1013. 07. Allen C. W. Interpretation of Electron Densities from Co- rona Brightness // Mon. Not. R. Astron. Soc. – 1947. – Vol. 107. – P. 426–432. 08. Прист Э. Р. Солнечная магнитогидродинамика – М: Мир, 1985. – 413 с. 09. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплош- ных сред. – М.: Наука, 1982. – 620 с. 10. Ginzburg V. L. and Zhelezniakov V. V. On the Possible Mechanisms of Sporadic Solar Radio Emission (Radiation in an Isotropic Plasma) // Sov. Astron. – 1958. – Vol. 2. – P. 653–672. 11. Hartz T. R. Type III solar radio noise bursts at hectometer wavelengths // Planet. Space Sci. – 1969. – Vol. 17. – Р. 267–287. 12. Takakura T. and Yousef S. Type IIIb radio bursts: 80 MHz source position and theoretical model // Sol. Phys. – 1975. – Vol. 40, No. 2. – P.421–438. 13. Kontar E. P. Dynamics of electron beams in the solar coro- na plasma with density fluctuations // Astron. Astrophys. – 2001. – Vol. 375, No. 2. – P. 629–637. 14. Melnik V. N. and Kontar E. P. Plasma Radio Emission of Beam-Plasma Structures in the Solar Corona // Sol. Phys. – 2003. – Vol. 215, No. 2. – P. 335–341. 206 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 3, 2012 В. Н. Мельник, А. И. Браженко, А. А. Коноваленко и др. В. М. Мельник1, А. І. Браженко2, О. О. Коноваленко1, В. В. Доровський1, А. В. Французенко2, Г. O. Рукер3, М. Панченко3, О. О. Станіславський1 1Радіоастрономічний інститут НАН України, вул. Червонопрапорна, 4, м. Харків, 61002, Україна 2Полтавська гравіметрична обсерваторія Інститута геофізики НАНУ, вул. М’ясоєдова, 27/29, м. Полтава, 36014, Україна 3Інститут космічних досліджень Австрійської академії наук, Шмідльштрасе, 6, Грац, 8042, Австрія НЕЗВИЧАЙНИЙ СОНЯЧНИЙ СПЛЕСК У ДЕКАМЕТРОВОМУ ДІАПАЗОНІ ХВИЛЬ. 2. ІНТЕРПРЕТАЦІЯ Пропонується модель, що описує появу та випромінювання незвичайного сонячного сплеску, який спостерігався 3 чер- вня 2011 р. на радіотелескопах УТР-2 та УРАН-2 на часто- тах 16 28÷ Мгц. Ми пов’язуємо цей сплеск із невеликим викидом, ініційованим залімбовою активною областю NOAA1222. Саме цей викид мав місце на висотах від 2.3R до 2.8 ,R коли відбувалося випромінювання на другій гар- моніці місцевої плазмової частоти. Вважаємо, що взаємодія цього викиду з корональною плазмою призвела до приско- рення електронів у напрямку від Сонця і до Сонця, які за допомогою плазмового механізму генерували випромі- нювання, що спостерігалося на радіотелескопах УТР-2 та УРАН-2 та космічному апараті “Стерео-А”. Пропонована модель дозволяє пояснити низку властивостей цього сплес- ку, таких, як позитивний і негативний частотний дрейф, три- валість, різкий обрив випромінювання на частоті 27.5 МГц, а також тонку частотну структуру. V. N. Melnik1, A. I. Brazhenko2, A. A. Konovalenko1, V. V. Dorovskyy1, А. V. Frantsuzenko2, H. O. Rucker3, М. Panchenko3, and A. A. Stanislavsky1 1Institute of Radio Astronomy, National Academy of Sciences of Ukraine, 4, Chervonopraporna St., Kharkiv, 61002, Ukraine 2Poltava Gravimetric Observatory, S. Subotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, 27/29, Miasoiedov St., Poltava, 36029, Ukraine 3Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 6, Schmiedlstrasse, Graz, 8042, Austria AN UNUSUAL BURST AT DECAMETER WAVELENGTHS. 2. INTERPRETATION The model which describes appearance and process of radio emission of an unusual burst observed by the UTR-2 (Kharkiv, Ukraine) and URAN-2 (Poltava, Ukraine) radio telescopes at 16 28− MHz is proposed. We suppose that the unusual burst is caused by the small ejection initiated by the active region NOAA1222. This behind-limb region was situated at the heights 2.3R to 2.8 ,R when radio emission of the unusual burst at the second harmonic was started. We believe that due to inter- action of this ejection with coronal plasma some electrons were accelerated. These electrons propagating towards and outwards the Sun were sources of the UTR-2, URAN-2 and STEREO-A recorded unusual burst. The mechanism of radio emission was plasma one. The proposed model allows explaining such prop- erties of the unusual burst as its positive and negative drift rates, duration, abrupt stopping of radio emission at 27.5 MHz and its fine frequency structure. Статья поступила в редакцию 18.01.2012

Необычный солнечный всплеск в декаметровом диапазоне длин волн. 2. Интерпретация

Institution

Similar Items