Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн

Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн

Обсуждаются свойства тройных всплесков III типа (комбинации из трех всплесков III или IIIb типов) с отношением частот максимумов потока в определенный момент времени, близким к 1: 2 : 3. Наблюдения проводились на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот 8÷32 МГц. Анализируются длительность, скорость...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Радиофизика и радиоастрономия
Дата:2013
Автори: Браженко, А.И., Пылаев, О.С., Мельник, В.Н., Коноваленко, А.А., Французенко, А.В., Доровский, В.В., Ващишин, Р.В., Рукер, Х.О.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Радіоастрономічний інститут НАН України 2013
Теми:
Радиоастрономия и астрофизика
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100204
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн / А.И. Браженко, О.С. Пылаев, В.Н. Мельник, А.А. Коноваленко, А.В. Французенко, В.В. Доровский, Р.В. Ващишин, Х.О. Рукер // Радиофизика и радиоастрономия. — 2013. — Т. 18, № 4. — С. 283-290. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100204
record_format dspace
spelling Браженко, А.И.
Пылаев, О.С.
Мельник, В.Н.
Коноваленко, А.А.
Французенко, А.В.
Доровский, В.В.
Ващишин, Р.В.
Рукер, Х.О.
2016-05-18T05:10:02Z
2016-05-18T05:10:02Z
2013
Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн / А.И. Браженко, О.С. Пылаев, В.Н. Мельник, А.А. Коноваленко, А.В. Французенко, В.В. Доровский, Р.В. Ващишин, Х.О. Рукер // Радиофизика и радиоастрономия. — 2013. — Т. 18, № 4. — С. 283-290. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
1027-9636
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100204
523.9, 520.27
Обсуждаются свойства тройных всплесков III типа (комбинации из трех всплесков III или IIIb типов) с отношением частот максимумов потока в определенный момент времени, близким к 1: 2 : 3. Наблюдения проводились на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот 8÷32 МГц. Анализируются длительность, скорость дрейфа и поляризация всплесков, а также зависимость этих параметров от частоты, типа всплеска, положения в тройном всплеске. Обсуждается наличие гармонической связи компонентов тройных всплесков.
Дискутуються властивості потрійних сплесків III типу (комбінації з трьох сплесків III або IIIb типів) з відношенням частот максимумів потоку випромінювання у певний момент часу близьким до 1: 2 :3. Ці сплески спостерігалися на радіотелескопі УРАН-2 в діапазоні частот 8÷32 МГц. Аналізуються тривалість, швидкість дрейфу та поляризація сплесків, а також залежність цих параметрів від частоти, типа сплеску, положення в потрійному сплеску. Дискутується наявність гармонічного зв’язку компонентів потрійних сплесків.
Triple type III bursts (combinations of three type III or type IIIb bursts) with the frequency ratio of radiant flux maxima at a certain point of time of approx. 1: 2 :3 are presented. Observations were made with the URAN-2 radio telescope at 8 to 32 MHz. Main characteristics of the components of triple bursts, such as duration, drift rate, polarization, are studied. Also, the dependences of the mentioned parameters on frequency, burst type and component position within the triplet are discussed. The existence of harmonic relation of the triple burst components is discussed.
Работа была проведена частично в рамках проекта “SOLSPANET” (номер FP7-PEOPLE-2010 IRSES-269299).
ru
Радіоастрономічний інститут НАН України
Радиофизика и радиоастрономия
Радиоастрономия и астрофизика
Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
Спостереження трьох гармонічних компонентів сонячних сплесків III типу в декаметровому діапазоні довжин хвиль
Observations of the Three Harmonic Components of Solar Type III Bursts at Decameter Wavelengths
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
spellingShingle Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
Браженко, А.И.
Пылаев, О.С.
Мельник, В.Н.
Коноваленко, А.А.
Французенко, А.В.
Доровский, В.В.
Ващишин, Р.В.
Рукер, Х.О.
Радиоастрономия и астрофизика
title_short Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
title_full Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
title_fullStr Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
title_full_unstemmed Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн
title_sort наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков iii типа в декаметровом диапазоне длин волн
author Браженко, А.И.
Пылаев, О.С.
Мельник, В.Н.
Коноваленко, А.А.
Французенко, А.В.
Доровский, В.В.
Ващишин, Р.В.
Рукер, Х.О.
author_facet Браженко, А.И.
Пылаев, О.С.
Мельник, В.Н.
Коноваленко, А.А.
Французенко, А.В.
Доровский, В.В.
Ващишин, Р.В.
Рукер, Х.О.
topic Радиоастрономия и астрофизика
topic_facet Радиоастрономия и астрофизика
publishDate 2013
language Russian
container_title Радиофизика и радиоастрономия
publisher Радіоастрономічний інститут НАН України
format Article
title_alt Спостереження трьох гармонічних компонентів сонячних сплесків III типу в декаметровому діапазоні довжин хвиль
Observations of the Three Harmonic Components of Solar Type III Bursts at Decameter Wavelengths
description Обсуждаются свойства тройных всплесков III типа (комбинации из трех всплесков III или IIIb типов) с отношением частот максимумов потока в определенный момент времени, близким к 1: 2 : 3. Наблюдения проводились на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот 8÷32 МГц. Анализируются длительность, скорость дрейфа и поляризация всплесков, а также зависимость этих параметров от частоты, типа всплеска, положения в тройном всплеске. Обсуждается наличие гармонической связи компонентов тройных всплесков. Дискутуються властивості потрійних сплесків III типу (комбінації з трьох сплесків III або IIIb типів) з відношенням частот максимумів потоку випромінювання у певний момент часу близьким до 1: 2 :3. Ці сплески спостерігалися на радіотелескопі УРАН-2 в діапазоні частот 8÷32 МГц. Аналізуються тривалість, швидкість дрейфу та поляризація сплесків, а також залежність цих параметрів від частоти, типа сплеску, положення в потрійному сплеску. Дискутується наявність гармонічного зв’язку компонентів потрійних сплесків. Triple type III bursts (combinations of three type III or type IIIb bursts) with the frequency ratio of radiant flux maxima at a certain point of time of approx. 1: 2 :3 are presented. Observations were made with the URAN-2 radio telescope at 8 to 32 MHz. Main characteristics of the components of triple bursts, such as duration, drift rate, polarization, are studied. Also, the dependences of the mentioned parameters on frequency, burst type and component position within the triplet are discussed. The existence of harmonic relation of the triple burst components is discussed.
issn 1027-9636
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100204
citation_txt Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн / А.И. Браженко, О.С. Пылаев, В.Н. Мельник, А.А. Коноваленко, А.В. Французенко, В.В. Доровский, Р.В. Ващишин, Х.О. Рукер // Радиофизика и радиоастрономия. — 2013. — Т. 18, № 4. — С. 283-290. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT braženkoai nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT pylaevos nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT melʹnikvn nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT konovalenkoaa nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT francuzenkoav nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT dorovskiivv nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT vaŝišinrv nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT rukerho nablûdenietrehgarmoničeskihkomponentovsolnečnyhvspleskoviiitipavdekametrovomdiapazonedlinvoln
AT braženkoai sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT pylaevos sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT melʹnikvn sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT konovalenkoaa sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT francuzenkoav sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT dorovskiivv sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT vaŝišinrv sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT rukerho sposterežennâtrʹohgarmoníčnihkomponentívsonâčnihspleskíviiitipuvdekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ
AT braženkoai observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT pylaevos observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT melʹnikvn observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT konovalenkoaa observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT francuzenkoav observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT dorovskiivv observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT vaŝišinrv observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
AT rukerho observationsofthethreeharmoniccomponentsofsolartypeiiiburstsatdecameterwavelengths
first_indexed 2025-11-25T06:19:09Z
last_indexed 2025-11-25T06:19:09Z
_version_ 1850505994459676672
fulltext ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 283 Радиофизика и радиоастрономия. 2013, Т. 18, № 4, c. 283–290 © А. И. Браженко, О. С. Пылаев, В. Н. Мельник, А. А. Коноваленко, А. В. Французенко, В. В. Доровский, Р. В. Ващишин, Х. О. Рукер, 2013 ÐÀÄÈÎÀÑÒÐÎÍÎÌÈß È ÀÑÒÐÎÔÈÇÈÊÀ А. И. БРАЖЕНКО 1, О. С. ПЫЛАЕВ 2, В. Н. МЕЛЬНИК 2, А. А. КОНОВАЛЕНКО 2, А. В. ФРАНЦУЗЕНКО 1, В. В. ДОРОВСКИЙ 2, Р. В. ВАЩИШИН 1, Х. О. РУКЕР 3 1 Полтавская гравиметрическая обсерватория Института геофизики им. С. И. Субботина НАН Украины, ул. Мясоедова, 27/29, г . Полтава, 36029, Украина E-mail: xj11@yandex.ru 2 Радиоастрономический институт НАН Украины, ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина E-mail: melnik@rian.kharkov.ua 3 Институт космических исследований Австрийской академии наук, Шмидльштрассе, 6, г. Грац, 8042, Австрия E-mail: helmut.ruсker@oeaw.ac.at ÍÀÁËÞÄÅÍÈÅ ÒÐÅÕ ÃÀÐÌÎÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒΠÑÎËÍÅ×ÍÛÕ ÂÑÏËÅÑÊΠIII ÒÈÏÀ  ÄÅÊÀÌÅÒÐÎÂÎÌ ÄÈÀÏÀÇÎÍÅ ÄËÈÍ ÂÎËÍ Обсуждаются свойства тройных всплесков III типа (комбинации из трех всплесков III или IIIb типов) с отношением частот максимумов потока в определенный момент времени, близким к 1: 2 : 3. Наблюдения проводились на радиоте- лескопе УРАН-2 в диапазоне частот 28 3÷ МГц. Анализируются длительность, скорость дрейфа и поляризация всплес- ков, а также зависимость этих параметров от частоты, типа всплеска, положения в тройном всплеске. Обсуждает- ся наличие гармонической связи компонентов тройных всплесков. Ключевые слова: Солнце, радиоизлучение, декаметровый диапазон, всплески III типа, гармонические компоненты излуче- ния, плазменный механизм УДК 523.9, 520.27 1. Ââåäåíèå Исследование характерных особенностей солнеч- ных радиовсплесков декаметрового диапазона длин волн дает представление о процессах, про- исходящих в плазме солнечной короны на соот- ветствующих высотах, позволяет определить па- раметры плазмы, а также дает возможность уточ- нить механизмы излучения всплесков. Всплески III типа являются наиболее изу- ченной частью спорадического радиоизлучения Солнца. Как известно, они генерируются посред- ством плазменного механизма излучения при про- хождении пучка электронов через корональную плазму [1]. Электроны пучка, двигаясь вдоль от- крытых магнитных силовых линий, возбуждают ленгмюровские волны. Эти волны трансформи- руются в поперечные электромагнитные волны, которые регистрируются на Земле. Электро- магнитные волны основного тона генерируются на местной плазменной частоте 24 pe e ne m πω = (где n – концентрация электронов плазмы, e и em – заряд и масса электрона) при рассеянии ленгмюровских волн на ионах плазмы: Il i t i+ → + (где l – ленгмюровская волна, It – поперечная волна первой гармоники, i – ион) [2, 3]. Кроме излучения основного тона, иногда могут наблю- даться вторая и третья гармоники излучения [4]. Излучение на второй гармонике генерируется на удвоенной плазменной частоте при слиянии двух ленгмюровских волн II( )l l t+ → [3] или ленг- 284 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 А. И. Браженко и др. мюровской волны и поперечной волны первой гармоники I II( )l t t+ → [5]. Очень редко регист- рируется третья гармоника излучения всплесков III типа. Так, Хэддок и Такакура [6] сообщали о наблюдении одновременно трех гармоник U-всплесков, которые являются подклассом всплесков III типа, с отношением частот 1: 2 : 3. В литературе отмечаются случаи одновремен- ного наблюдения всплесков V типа, которые также являются подклассом всплесков III типа, с соотношением частот 2 :3 [7] и всплесков U- и J-типа с таким же отношением [8]. Отме- тим, что наблюдались также три гармоники всплесков II типа [9–11]. Только в последней из перечисленных работ представлены наблюде- ния в декаметровом диапазоне длин волн. Железняков и Злотник [12] предложили тео- рию, объясняющую излучение третьей гармони- ки в рамках плазменного механизма излучения. Впоследствии она была обобщена для случая более высоких гармоник излучения [13–15]. Согласно этой теории излучение на третьей гармонике может генерироваться на утроенной плазменной частоте в одном из следующих процессов: слияние трех ленгмюровских волн III( ),l l l t+ + → двух ленгмюровских волн и попе- речной волны первой гармоники I III( )l l t t+ + → или ленгмюровской волны и поперечной волны второй гармоники II III( ).l t t+ → Обнаружение излучения трех гармоник всплес- ков III типа в декаметровом диапазоне длин волн и исследование их свойств будет способст- вовать уточнению теории плазменного меха- низма излучения всплесков, а также позволит оп- ределять параметры корональной плазмы, в ко- торой генерируется это излучение. В настоящей работе сообщается о наблюде- нии тройных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн, у которых отношение час- тот в определенный момент времени близко к 1: 2 : 3. Анализируются их свойства, и обсуж- дается наличие гармонической связи компонен- тов этих всплесков. 2. Íàáëþäåíèÿ Наблюдения проводились на радиотелескопе УРАН-2 (Полтава). Это один из крупнейших ра- диотелескопов декаметрового диапазона (с эф- фективной площадью 28000 м2), способный при- нимать излучение двух линейных (круговых) по- ляризаций [16]. Спектрограф DSPz [17] позволяет регистрировать излучение с частотным разреше- нием до 4 кГц и временным разрешением до 10 мс во всей полосе частот 8 32÷ МГц. За время серий наблюдений весной – осенью 2011 г. и летом 2012 г. было зарегистрировано 27 тройных всплесков, которые состояли из ком- бинации всплесков IIIb и III типа. В это время наблюдения велись в полосе частот 8 32÷ МГц с частотным и временным разрешением 4 кГц и 100 мс соответственно. Можно выделить такие закономерности соста- ва тройных всплесков III типа: 1-й компонент был преимущественно всплеском IIIb типа, 2-й и 3-й компоненты в равном числе случаев являлись всплесками III типа или IIIb типа. При этом всплеск III типа был 1-м компонентом только в комбинации III-III-III, а всплеск IIIb типа был 3-м компонентом только в комбинации IIIb-III-IIIb. Наиболее часто наблюдались трой- ные всплески, состоящие из следующих ком- бинаций всплесков: IIIb-IIIb-III и IIIb-III-IIIb. Примеры таких всплесков представлены на рис. 1, где хорошо видны всплески III и IIIb типов на частотах от 32 до 8 МГц. 3. Ñâîéñòâà âñïëåñêîâ Мы исследовали разнообразные зависимости параметров компонентов тройных всплесков от типа всплеска, положения в тройном всплес- ке и от частоты излучения. С этой целью были проанализированы характерные особенности всплесков, усредненные в частотных интерва- лах по 4 МГц: 8 12,÷ 12 16,÷ 16 20,÷ 20 24,÷ 24 28,÷ 28 32÷ МГц. Следует отметить, что мы не обнаружили ка- кой-то определенной зависимости потока излуче- ния ни от частоты, ни от типа всплеска, ни от положения всплеска в тройном всплеске. Другие свойства зарегистрированных трой- ных всплесков и их компонентов представлены ниже. 3.1. Äëèòåëüíîñòü Длительность всех рассматриваемых всплесков увеличивается с уменьшением частоты. Мы по- лучили, что длительность по уровню 0.5 пото- ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 285 Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн ка излучения всплесков IIIb типа меняется от 0.3 2÷ с на частотах 28 32÷ МГц до 1 3÷ с на частотах 8 12÷ МГц. Увеличение длительности с уменьшением частоты более заметно у всплес- ков III типа: от 3 7÷ с на частотах 28 32÷ МГц до 9 12÷ с на частотах 12 16÷ МГц. Получен- ные значения согласуются с результатами дру- гих наблюдений в декаметровом диапазоне длин волн [1, 18, 19]. Как было показано в работе [20], длительность всплесков III типа определяется пространственными размерами пучков электро- нов, которые эти всплески генерируют. Следова- тельно, наблюдаемое увеличение длительности всплесков с уменьшением частоты связано с уве- личением размера пучка электронов при его дви- жении в солнечной короне. Длительность всплесков III типа больше, чем у всплесков IIIb типа в соответствующих диапа- зонах частот. Мы не обнаружили явной зависи- мости между длительностями разных компонен- тов тройных всплесков, являющихся всплеска- ми одного типа. На рис. 2 приведена усред- ненная по всем зарегистрированным тройным всплескам длительность компонентов вне зави- симости от типа всплеска. Меньшая длитель- ность 1-го компонента объясняется тем, что чаще всего 1-м компонентом выступал всплеск IIIb типа. Примерно одинаковая длительность 2-го и 3-го компонентов связана с тем, что они в равном числе случаев являлись всплесками III и IIIb типов. Так как многие всплески не обнаруживались на низких частотах, мы не можем дать оценку отношения длительностей в определенный момент времени. Однако большая длительность всплес- ков III типа на одной частоте вне зависимости от положения в тройном всплеске может свиде- тельствовать о разных размерах источников из- лучения. Если компоненты тройных всплесков яв- ляются гармониками, то у них должен быть один источник излучения; в таком случае неодинако- Рис. 1. Примеры тройных всплесков III типа, которые были зарегистрированы 19.07.2012 г. (а) и 20.07.2012 (б) Рис. 2. Средняя длительность компонентов тройных всплес- ков в зависимости от частоты: – 1-й компонент, – 2-й компонент, – 3-й компонент 286 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 А. И. Браженко и др. вая длительность всплесков разного типа может объясняться неоднородной структурой источни- ка излучения. 3.2. Ñêîðîñòü äðåéôà Все компоненты тройных всплесков дрейфуют от высоких частот к низким. Скорость дрейфа ле- жит в пределах от 1 до 5 МГц/с как для всплес- ков IIIb типа, так и для всплесков III типа. Эти результаты аналогичны полученным в пре- дыдущих исследованиях [1, 18, 19]. Мы обнару- жили, что скорость дрейфа линейно зависит от частоты у всех компонентов большинства зарегистрированных тройных всплесков: d . d f bf t = − (1) Коэффициент пропорциональности b лежит в пределах от 10.05 с− до 10.2 с− для обоих ти- пов всплесков. Такие значения близки к получен- ным в работах [21, 22]. Скорости дрейфа различ- ных компонентов тройного всплеска отличаются незначительно в соответствующих частотных интервалах: в среднем отклонение составляет около 10 %, а средняя скорость дрейфа 1-го компонента больше, чем у других компонентов. Прослеживается тенденция, выражающаяся в том, что скорость дрейфа 2-го компонента не- сколько больше, чем у 3-го. На рис. 3 представ- лены зависимости средних скоростей дрейфа ком- понентов зарегистрированных тройных всплесков от частоты. Если предположить наличие гармонической связи компонентов тройных всплесков, их излу- чение генерируется на местной плазменной ча- стоте и ее гармониках, которые зависят от элек- тронной плотности плазмы. Следовательно, близ- кие значения скоростей дрейфа компонентов трой- ных всплесков свидетельствуют о схожих усло- виях в области генерации, и можно считать, что у компонентов один источник излучения. Поскольку излучение всплесков III типа гене- рируется на местной плазменной частоте или ее гармониках, эти всплески можно рассматри- вать как зонды для изучения плазмы. Например, по изменению скорости дрейфа можно судить об изменении плотности плазмы в короне на пути следования пучка электронов. Рассмотрим, к каким следствиям приводит тот факт, что скорость дрейфа линейно зависит от частоты излучения. Так как частота излуче- ния определяется местной плазменной частотой, которая в свою очередь зависит от плотности плазмы, можно выражение для скорости дрейфа представить в виде d d d d . d d d d f f n r t n r t = (2) Здесь f – частота излучения, n – концентрация электронов в плазме, r – расстояние от Солнца до места генерации излучения. В случае первой гар- моники частота излучения совпадает с местной плазменной частотой ,pef f= поэтому d . d 2 peff n n = Будем предполагать, как это обычно делается, что электроны движутся по открытым магнитным си- ловым линиям в радиальном направлении от Солн- ца, а следовательно, d , d s r v t = где sv – скорость пучка электронов. Как правило, предполагает- ся, что эта скорость близка к значению 0.3sv c= (c – скорость света) и практически остается по- стоянной. Учитывая все это, а также сравнивая выражения (1) и (2), получаем уравнение для плот- ности плазмы: d , 2 d s f n v bf n r = − разрешая которое относительно ( ),n r находим 0 exp( 2 ).sn n br v= − Таким образом, мы получили, что плотность плазмы на пути следования пучка электронов, ответственного за излучение всплеска III типа, Рис. 3. Зависимости средних скоростей дрейфа компонентов тройных всплесков от частоты: + – 1-й компонент, – 2-й компонент, – 3-й компонент ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 287 Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн экспоненциально уменьшается с увеличением высоты. Коэффициент пропорциональности b указывает на размер неоднородности короны d . d 2 svra n n b = = 3.3. Ìãíîâåííîå îòíîøåíèå ÷àñòîò Из-за помех и влияния ионосферы на низких час- тотах многие всплески не обнаруживались, поэто- му для установления отношения частот компонен- тов тройных всплесков во всем диапазоне частот 8 32÷ МГц мы экстраполировали треки всплес- ков в области низких частот, исходя из их поведе- ния на более высоких частотах. При этом были проанализированы различные функциональные зависимости частоты максимумов потока всплес- ков от времени. Наилучшей оказалась экспонен- циальная зависимость exp( ).f C bt= − (3) Это естественно, учитывая линейную зависи- мость скорости дрейфа от частоты: решая урав- нение (1) относительно ( ),f t получим (3). Мгновенное отношение частот компонент трой- ного всплеска мы находили усреднением отно- шения частот в точках временного интервала, в котором компоненты тройного всплеска лежат в полосе частот 8 32÷ МГц. Полученное таким образом отношение частот максимумов интен- сивности 3-го и 1-го компонентов в определен- ный момент времени равно 3 1: 2.7 :1,f f = 3–го и 2–го компонентов – 3 2: 1.5 :1,f f = а 2-го и 1-го компонентов – 2 1: 1.8 :1f f = (см. рис. 4). Мгно- венное отношение частот второго и первого ком- понентов, чуть меньшее 2, такое же, как и в на- блюдаемых гармонических парах [1, 18]. Отличие полученного отношения частот 3 2 1: : 2.7 :1.8 :1f f f = от отношения 3 2 1: :f f f = 3: 2 :1, которое должно быть в случае излуче- ния на первой, второй и третьей гармониках, мо- жет быть связано с их различной групповой ско- ростью. Найдем групповые скорости электро- магнитной волны для различных гармоник в ме- сте генерации излучения. Будем предполагать, что электроны пучка со скоростью sv генери- руют ленгмюровские волны с волновыми числа- ми l l sk v= ω вследствие условия черенковского резонанса .l l sk vω = В процессе трансформации ленгмюровских волн в поперечные, ,l i t i+ = + частота поперечной волны равна частоте ленг- мюровской волны: .t lω = ω Поэтому, используя законы дисперсии для ленг- мюровсих волн, 2 2 23 ,l pe l Tek vω = ω + и поперечных волн, 2 2 2 ,t pe tk cω = ω + получаем: 3 3 .Te Te l t l s v vk k c c v ω= = Учитывая, что групповая скорость электромагнит- ной волны 2 ,gr t t t tv k k c= ∂ω ∂ = ω (4) получаем начальную групповую скорость первой гармоники: 3 .Te gr s vv c v = (5) Из (5) при тепловой скорости электронов Tev = 85 10 см / с⋅ и скорости электронов пучка sv = 1010 см / с находим, что групповая скорость пер- вой гармоники в месте генерации излучения рав- на 0.085 .grv c= В процессе трансформации ленгмюровских волн в поперечные, ,l l t+ = частота поперечной вол- ны равна 1 2.t l lω = ω + ω В законе дисперсии ленг- мюровских волн, 2 2 23 ,l pe l Tek vω = ω + вследст- вие условия черенковского резонанса, ,l l sk vω = Рис. 4. Треки компонентов тройного всплеска на динами- ческом спектре. Линиями показана экспоненциальная мо- дель максимумов потока излучения компонентов тройного всплеска. Маркерами отмечено время максимума потока из- лучения соответствующих компонентов тройных всплесков: – 1-й компонент, – 2-й компонент, – 3-й компонент 288 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 А. И. Браженко и др. второе слагаемое в подкоренном выражении 2 2 2 2 23 3 ,Te l Te l pe s vk v v = ω ω и им можно пренебречь. Тогда 2 ,t peω = ω и для волнового числа электро- магнитной волны имеем 3 .pe tk c ω = Учитывая (4), получаем, что групповая ско- рость второй гармоники в месте генерации излу- чения равна 3 0.85 . 2grv c c= = В процессе генерации третьей гармоники, ,l l l t+ + = частота поперечной волны 1t lω = ω + 2 3.l lω + ω Рассуждая так же, как и в случае вто- рой гармоники, находим начальную групповую скорость: 2 2 0.93 . 3grv c c= = Как мы видим, групповые скорости более вы- соких гармоник излучения выше. При распрос- транении в плазме солнечной короны групповые скорости всех гармоник увеличиваются (см. [23]) и достигают скорости света. Тем не менее более высокие гармоники из-за большей на- чальной скорости приходят на Землю раньше (“обгоняют” более низкие гармоники). То есть излучение, генерированное в одной точке од- новременно на нескольких частотах, достигнет наблюдателя не одновременно: сначала будет зарегистрировано излучение на более высоких частотах. Таким образом, излучение несколь- ких гармоник, зафиксированное на динами- ческом спектре в данный момент времени, было генерировано в разное время на разных высотах в короне. Это приводит к тому, что об- суждаемое отношение частот 3 2 1: :f f f отли- чается от 3: 2 :1. 3.4. Ïîëÿðèçàöèÿ Сравнение степени круговой поляризации компо- нентов тройных всплесков показывает, что у всплесков IIIb типа она высокая и достигает 60 70 %,÷ у всплесков III типа существенно меньше и составляет не более 30 40 %.÷ Поля- ризация 1-го компонента всегда выше, чем у ос- тальных компонентов. Кроме того, прослежива- ется тенденция, которая заключается в том, что поляризация 3-го компонента ниже поляризации 2-го компонента (для всплесков одного типа). Высокая степень поляризация первой гармо- ники и низкая поляризация второй соответствуют теоретическим расчетам и наблюдениям [1, 18]. 4. Îáñóæäåíèå По результатам анализа параметров всплесков можно выделить как свидетельства в пользу на- личия гармонической связи компонентов тройных всплесков, так и в пользу ее отсутствия. Подвергает сомнению наличие гармонической связи компонентов тройных всплесков отсутствие у всплесков III типа тонкой структуры в форме страй, характерной для всплесков IIIb типа, а также меньшая длительность всплесков IIIb ти- па [18]. Оба этих фактора могут говорить о раз- личных источниках излучения разных типов всплесков. С другой стороны, это может быть следствием неоднородной структуры источника излучения [24]. В пользу наличия гармонической связи у ком- понентов зарегистрированных тройных всплесков III типа говорит мгновенное отношение частот, близкое к 1: 2 :3. Полученные значения отноше- ний, меньшие 2 и 3, могут быть, как мы показали выше, объяснены разной групповой скоростью гармоник. Наличие гармонической связи подтвер- ждается также поляризационными измерениями. Сильная поляризация первого компонента указы- вает на излучение основного тона, а слабая поля- ризация второго и третьего компонентов свиде- тельствует о том, что это излучение на второй и третьей гармониках [25]. Причиной незначи- тельного отличия значений скорости дрейфа компонентов тройных всплесков являются схо- жие условия в области распространения источ- ника излучения. Это может говорить о том, что у компонентов тройных всплесков один источник излучения, что подтверждает наличие гармони- ческой связи. В данный момент у нас нет однозначных не- опровержимых свидетельств в пользу наличия или ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 289 Наблюдение трех гармонических компонентов солнечных всплесков III типа в декаметровом диапазоне длин волн отсутствия гармонической связи компонентов зарегистрированных тройных всплесков. Тем не менее большую часть зарегистрированных значе- ний характеристик всплесков и обнаруженных за- висимостей мы можем объяснить с точки зрения наличия гармонической связи компонентов трой- ных всплесков. Однако необходимы дальнейшие исследования, например, определение положения источников излучения компонентов тройных всплесков, объяснения механизма образования тон- кой структуры всплесков III и IIIb типов, наблюде- ния в более широком диапазоне частот. Работа была проведена частично в рамках проек- та “SOLSPANET” (номер FP7-PEOPLE-2010 IRSES-269299). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Suzuki S. and Dulk G. A. Bursts of type III and type V. In: Solar Radiophysics. D. J. McLean and N. R Labrum editors. – Cambridge: Cambridge University Press, 1985. – 516 p. 02. Ginzburg V. L. and Zheleznyakov V. V. On the possible mechanisms of sporadic solar radio emission (Radiation in an isotropic plasma) // Sov. Astron. – 1958. – Vol. 2. – P. 653–678. 03. Melrose D. B. Plasma emission mechanisms. In: Solar Radiophysics. D. J. McLean and N. R. Labrum editors. – Cambridge: Cambridge University Press, 1985. – 516 p. 04. Крюгер А. Солнечная радиоастрономия и радиофизика. Введение. – М.: Мир, 1984. – 469 p. 05. Melnik V. N. A nontraditional mechanism of emission of type III bursts at plasma double frequency // Kinema- tics and Physics of Celestial Bodies. – 1991. – Vol. 7, Is. 3. – P. 69–71. 06. Kundu M. R. Solar Radio Astronomy. – New York: Inter- science Publ., 1965. – 660 p. 07. Benz A. O. Harmonic structure in a solar type V burst // Nat. Phys. Sci. – 1973. – Vol. 242, Is. 116. – P. 38–39. 08. Stewart R. T. Harmonic ratios of inverted-U type III bursts // CSIRO Division of Radiophysics Report. – 1962. – Vol. 142. 09. Kliem B., Kruger A., and Treumann R. A. Third plasma harmonic radiation in type II bursts // Sol. Phys. – 1992. – Vol. 140, Is. 1. – P. 149–160. 10. Zlotnik E. Ya., Klassen A., Klein K.-L., and Mann G. Third harmonic plasma emission in solar type II radio bursts // Astron. Astrophys. – 1998. – Vol. 331, Is. 3. – P. 1087–1098. 11. Dorovskyy V. V., Melnik V. N., Konovalenko A .A., Ru- cker H. O., Abranin E. P., Stanislavsky A. A., and Leca- cheux A. Decameter type II radio burst with three har- monics // European Planetary Science Congress 2007. – Potsdam (Germany). – 2007. – P. 688. 12. Zheleznyakov V. V. and Zlotnik E. Ya. On the third har- monic in solar radio bursts // Sol. Phys. – 1974. – Vol. 36, Is. 2. – P. 443–449. 13. Cairns I. H. Third and higher harmonic plasma emission due to Raman scattering // J. Plasma Phys. – 1987. – Vol. 38, Is. 2. – P. 199–208. 14. Yoon P. H., Gaelzer R., Umeda T., Omura Y., and Matsu- moto H. Harmonic langmuir waves. I. Nonlinear disper- sion relation // Phys. Plasmas. – 2003. – Vol. 10, Is. 2. – P. 364–372. 15. Yi S., Yoon P. H., and Ryu C.-M. Multiple harmonic plas- ma emission // Phys. Plasmas. – 2007. – Vol. 14, Is. 1. – id. 013301. 16. Brazhenko A. I., Bulatsen V. G., Vashchishin R. V., Frant- suzenko A. V., Konovalenko A. A., Falkovich I. S., Abra- nin E. P., Ulyanov O. M., Zakharenko V. V., Leca- cheux A., and Rucker H. O. New decameter radio polari- meter URAN-2 // Kinematics and Physics of Celestial Bodies. Supplement series. – 2005. – Vol. 5. – P. 43–46. 17. Ryabov V. B., Vavriv D. M., Zarka P., Ryabov B. P., Ko- zhin R., Vinogradov V. V., and Denis L. A low-noise, high- dynamic-range, digital receiver for radio astronomy appli- cations: an efficient solution for observing radio-bursts from Jupiter, the Sun, pulsars, and other astrophysical plasmas below 30 MHz // Astron. Astrophys. – 2010. – Vol. 510. – id. A16. 18. Brazhenko A. I., Melnik V. N., Konovalenko A. A., Do- rovskiy V. V., Vashchishin R. V., Frantsuzenko A. V., and Rucker H. O. The comparative characteristic of components in the IIIb-III pairs according to the obser- vation data obtained by radio telescope URAN-2 // Odessa Astronomical Publications. – 2011. – Vol. 24. – P. 153–155. 19. Melnik V. N., Konovalenko A. A., Abranin E. P., Do- rovskyy V. V., Stanislavsky A. A., Rucker H. O., and Lecacheux A. Solar sporadic radio emission in the deca- metre waveband // Astron. Astrophys. Trans. – 2005. – Vol. 24, Is. 5. – P. 391–401. 20. Rutkevych B. P. and Melnik V. N. Propagation of type III solar bursts radio emission through the corona. Time pro- file // Radio Physics and Radio Astronomy. – 2012. – Vol. 3, Is. 3. – P. 205–213. 21. Wild J. P. Observations of the spectrum of high-intensity solar radiation at metre wavelengths. III. Isolated bursts // Aust. J. Sci. Res. – 1950. – Vol. 3. – P. 541–557. 22. Melnik V. N., Konovalenko A. A., Rucker H. O., Boi- ko A. I., Dorovskyy V. V., Abranin E. P., and Lecacheux A. Observations of powerful type III bursts in the frequency range 10–30 MHz // Sol. Phys. – 2011. – Vol. 269, Is. 2. – P. 335–350. 23. Rutkevych B. P. and Melnik V. N. Propagation of type III solar bursts radio emission through the corona. Frequency drift rate // Radio Physics and Radio Astronomy. – 2012. – Vol. 3, Is. 4. – P. 285–290. 24. Takakura T. and Yousef S. Type IIIb radio bursts: 80 MHz source position and theoretical model // Sol. Phys. – 1975. – Vol. 40, Is. 2. – P. 421–438. 25. Dulk G.A. and Suzuki S. The position and polarization of type III solar bursts // Astron. Astrophys. – 1980. – Vol. 88, Is. 2. – P. 203–217. 24. Takakura T. and Yousef S. Type IIIb radio bursts: 80 MHz source position and theoretical model // Solar Physics. – 1975. – Vol. 40, Is. 2. – P. 421–438. 290 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 18, № 4, 2013 А. И. Браженко и др. 25. Dulk G. A. and Suzuki S. The position and polarization of type III solar bursts // Astron. Astrophys. – 1980. – Vol. 88, Is. 2. – P. 203–217. А. І. Браженко 1, О. С. Пилаєв 2, В. М. Мельник 2, О. О. Коноваленко 2, А. В. Французенко 1, В. В. Доровський 2, Р. В. Ващишин 1, Г. О. Рукер 3 1 Полтавська гравіметрична обсерваторія Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України, вул. М’ясоєдова, 27/29, м. Полтава, 36029, Україна 2 Радіоастрономічний інститут НАН України, вул. Червонопрапорна, 4, м. Харків, 61002, Україна 3 Інститут космічних досліджень Австрійської академії наук, Шмідльштрасе, 6, м. Грац, 8042, Австрія СПОСТЕРЕЖЕННЯ ТРЬОХ ГАРМОНІЧНИХ КОМПОНЕНТІВ СОНЯЧНИХ СПЛЕСКІВ III ТИПУ В ДЕКАМЕТРОВОМУ ДІАПАЗОНІ ДОВЖИН ХВИЛЬ Дискутуються властивості потрійних сплесків III типу (ком- бінації з трьох сплесків III або IIIb типів) з відношенням час- тот максимумів потоку випромінювання у певний момент часу близьким до 1: 2 : 3. Ці сплески спостерігалися на ра- діотелескопі УРАН-2 в діапазоні частот 8 32÷ МГц. Аналі- зуються тривалість, швидкість дрейфу та поляризація сплесків, а також залежність цих параметрів від частоти, типа сплеску, положення в потрійному сплеску. Дискутується наяв- ність гармонічного зв’язку компонентів потрійних сплесків. A. I. Brazhenko 1, O. S. Pylaev2, V. N. Melnik2, A. A. Konovalenko2, A. V. Frantsuzenko1, V. V. Dorovskyy 2, R. V. Vashchishin 1, and H. O. Rucker 3 1 Poltava Gravimetric Observatory, S. Subotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine, 27/29, Miasoiedov St., Poltava, 36029, Ukraine 2 Institute of Radio Astronomy, National Academy of Sciences of Ukraine, 4, Chervonopraporna St., Kharkiv, 61002, Ukraine 3 Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 6, Schmiedlstrasse, Graz, 8042, Austria OBSERVATIONS OF THE THREE HARMONIC COMPONENTS OF SOLAR TYPE III BURSTS AT DECAMETER WAVELENGTHS Triple type III bursts (combinations of three type III or type IIIb bursts) with the frequency ratio of radiant flux maxima at a certain point of time of approx. 1: 2 : 3 are presented. Observations were made with the URAN-2 radio telescope at 8 to 32 MHz. Main characteristics of the components of triple bursts, such as dura- tion, drift rate, polarization, are studied. Also, the dependences of the mentioned parameters on frequency, burst type and com- ponent position within the triplet are discussed. The existence of harmonic relation of the triple burst components is discussed. Статья поступила в редакцию 10.09.2013

Схожі ресурси