О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн
Анализируются свойства всплесков пар IIIb-III типа, наблюдавшихся на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот 16- 32 МГц. Наблюдения проводились в апреле, июне и сентябре 2011 г. Проанализированы длительность, скорость частотного дрейфа, отношение частот в один и тот же момент времени и степень поля...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106376 |
| 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: | О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн / А.И. Браженко, В.Н. Мельник, А.В. Французенко, В.В. Доровский, Х.О. Рукер, М. Панченко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 2. — С. 99-108. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-106376 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Браженко, А.И. Мельник, В.Н. Французенко, А.В. Доровский, В.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. 2016-09-27T07:43:20Z 2016-09-27T07:43:20Z 2015 О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн / А.И. Браженко, В.Н. Мельник, А.В. Французенко, В.В. Доровский, Х.О. Рукер, М. Панченко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 2. — С. 99-108. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106376 523.520.27 Анализируются свойства всплесков пар IIIb-III типа, наблюдавшихся на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот 16- 32 МГц. Наблюдения проводились в апреле, июне и сентябре 2011 г. Проанализированы длительность, скорость частотного дрейфа, отношение частот в один и тот же момент времени и степень поляризации всплесков пар IIIb-III типа. Взвешиваются все за и против их гармонической связи. Аналізуються властивості пар сплесків IIIb–III типу, що спостерігалися на радіотелескопі УРАН-2 у діапазоні частот 16 - 32 МГц. Спостереження виконувалися у квітні, червні та вересні 2011 р. Проаналізовані тривалість, швидкість частотного дрейфу, відношення частот у певний момент часу та ступінь поляризації пар сплесків IIIb–III типу. Зважуються усі за та проти їх гармонічного зв’язку. The properties of IIIb–III pairs observed by the URAN-2 radio telescope at frequencies 16 - 32 MHz are analyzed. Observations of these bursts were hold in April, June and September 2011. Durations, frequency drift rates, simultaneous frequency ratio of pairs components and their polarizations are analyzed. Pro and contra of IIIb–III harmonic connection are 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 О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн Щодо гармонічного зв’язку компонентів у парах IІІb–ІІІ сплесків у декаметровому діапазоні довжин хвиль On the Harmonic Coupling of Components in Pairs of IIIb–III Bursts at Decameter Wavelengths Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн |
| spellingShingle |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн Браженко, А.И. Мельник, В.Н. Французенко, А.В. Доровский, В.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. Радиоастрономия и астрофизика |
| title_short |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн |
| title_full |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн |
| title_fullStr |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн |
| title_full_unstemmed |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн |
| title_sort |
о гармонической связи компонентов в парах iiib-iii всплесков в декаметровом диапазоне длин волн |
| author |
Браженко, А.И. Мельник, В.Н. Французенко, А.В. Доровский, В.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. |
| author_facet |
Браженко, А.И. Мельник, В.Н. Французенко, А.В. Доровский, В.В. Рукер, Х.О. Панченко, М. |
| topic |
Радиоастрономия и астрофизика |
| topic_facet |
Радиоастрономия и астрофизика |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Радиофизика и радиоастрономия |
| publisher |
Радіоастрономічний інститут НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Щодо гармонічного зв’язку компонентів у парах IІІb–ІІІ сплесків у декаметровому діапазоні довжин хвиль On the Harmonic Coupling of Components in Pairs of IIIb–III Bursts at Decameter Wavelengths |
| description |
Анализируются свойства всплесков пар IIIb-III типа, наблюдавшихся на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот 16- 32 МГц. Наблюдения проводились в апреле, июне и сентябре 2011 г. Проанализированы длительность, скорость частотного дрейфа, отношение частот в один и тот же момент времени и степень поляризации всплесков пар IIIb-III типа. Взвешиваются все за и против их гармонической связи.
Аналізуються властивості пар сплесків IIIb–III типу, що спостерігалися на радіотелескопі УРАН-2 у діапазоні частот 16 - 32 МГц. Спостереження виконувалися у квітні, червні та вересні 2011 р. Проаналізовані тривалість, швидкість частотного дрейфу, відношення частот у певний момент часу та ступінь поляризації пар сплесків IIIb–III типу. Зважуються усі за та проти їх гармонічного зв’язку.
The properties of IIIb–III pairs observed by the URAN-2 radio telescope at frequencies 16 - 32 MHz are analyzed. Observations of these bursts were hold in April, June and September 2011. Durations, frequency drift rates, simultaneous frequency ratio of pairs components and their polarizations are analyzed. Pro and contra of IIIb–III harmonic connection are discussed.
|
| issn |
1027-9636 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106376 |
| citation_txt |
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн / А.И. Браженко, В.Н. Мельник, А.В. Французенко, В.В. Доровский, Х.О. Рукер, М. Панченко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2015. — Т. 20, № 2. — С. 99-108. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT braženkoai ogarmoničeskoisvâzikomponentovvparahiiibiiivspleskovvdekametrovomdiapazonedlinvoln AT melʹnikvn ogarmoničeskoisvâzikomponentovvparahiiibiiivspleskovvdekametrovomdiapazonedlinvoln AT francuzenkoav ogarmoničeskoisvâzikomponentovvparahiiibiiivspleskovvdekametrovomdiapazonedlinvoln AT dorovskiivv ogarmoničeskoisvâzikomponentovvparahiiibiiivspleskovvdekametrovomdiapazonedlinvoln AT rukerho ogarmoničeskoisvâzikomponentovvparahiiibiiivspleskovvdekametrovomdiapazonedlinvoln AT pančenkom ogarmoničeskoisvâzikomponentovvparahiiibiiivspleskovvdekametrovomdiapazonedlinvoln AT braženkoai ŝodogarmoníčnogozvâzkukomponentívuparahiííbíííspleskívudekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ AT melʹnikvn ŝodogarmoníčnogozvâzkukomponentívuparahiííbíííspleskívudekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ AT francuzenkoav ŝodogarmoníčnogozvâzkukomponentívuparahiííbíííspleskívudekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ AT dorovskiivv ŝodogarmoníčnogozvâzkukomponentívuparahiííbíííspleskívudekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ AT rukerho ŝodogarmoníčnogozvâzkukomponentívuparahiííbíííspleskívudekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ AT pančenkom ŝodogarmoníčnogozvâzkukomponentívuparahiííbíííspleskívudekametrovomudíapazonídovžinhvilʹ AT braženkoai ontheharmoniccouplingofcomponentsinpairsofiiibiiiburstsatdecameterwavelengths AT melʹnikvn ontheharmoniccouplingofcomponentsinpairsofiiibiiiburstsatdecameterwavelengths AT francuzenkoav ontheharmoniccouplingofcomponentsinpairsofiiibiiiburstsatdecameterwavelengths AT dorovskiivv ontheharmoniccouplingofcomponentsinpairsofiiibiiiburstsatdecameterwavelengths AT rukerho ontheharmoniccouplingofcomponentsinpairsofiiibiiiburstsatdecameterwavelengths AT pančenkom ontheharmoniccouplingofcomponentsinpairsofiiibiiiburstsatdecameterwavelengths |
| first_indexed |
2025-11-26T02:55:43Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:55:43Z |
| _version_ |
1850607608294014976 |
| fulltext |
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015 99
Радиофизика и радиоастрономия. 2015, Т. 20, № 2, c. 99–108
© А. И. Браженко, В. Н. Мельник, А. В. Французенко,
В. В. Доровский, Х. О. Рукер, М. Панченко, 2015
ÐÀÄÈÎÀÑÒÐÎÍÎÌÈß È ÀÑÒÐÎÔÈÇÈÊÀ
А. И. БРАЖЕНКО 1, В. Н. МЕЛЬНИК 2, А. В. ФРАНЦУЗЕНКО 1,
В. В. ДОРОВСКИЙ 2, Х. О. РУКЕР 3, М. ПАНЧЕНКО 3
1 Полтавская гравиметрическая обсерватория Института геофизики
им. С. И. Субботина НАН Украины,
ул. Мясоедова, 27/29, г. Полтава, 36014, Украина
E-mail: brazhai@gmail.com
2 Радиоастрономический институт НАН Украины,
ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина
3 Институт космических исследований Австрийской академии наук,
Шмидльштрассе, 6, г. Грац, 8042, Австрия
Î ÃÀÐÌÎÍÈ×ÅÑÊÎÉ ÑÂßÇÈ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒΠ ÏÀÐÀÕ
IIIb-III ÂÑÏËÅÑÊÎÂ Â ÄÅÊÀÌÅÒÐÎÂÎÌ ÄÈÀÏÀÇÎÍÅ ÄËÈÍ ÂÎËÍ
Анализируются свойства всплесков пар IIIb-III типа, наблюдавшихся на радиотелескопе УРАН-2 в диапазоне частот
16 32 МГц. Наблюдения проводились в апреле, июне и сентябре 2011 г. Проанализированы длительность, скорость
частотного дрейфа, отношение частот в один и тот же момент времени и степень поляризации всплесков пар
IIIb-III типа. Взвешиваются все за и против их гармонической связи.
Ключевые слова: Солнце, радиоизлучение, декаметровый диапазон, всплески IIIb-III типа, длительность, частотный дрейф,
поляризация, плазменный механизм генерации
УДК 523.520.27
1. Ââåäåíèå
Известно, что всплески III типа иногда встреча-
ются в виде пар, связанных гармонически. Отно-
шение их частот, зарегистрированных в один и тот
же момент времени, составляет примерно 2:1
(согласно [1] это отношение изменяется в преде-
лах от 1.6 до 2.0 со средним значением 1.8).
Всплески IIIb типа отличаются от обычных
всплесков III типа тем, что имеют тонкую час-
тотную структуру в виде узкополосных стриа-
всплесков. Довольно часто они наблюдаются
в парах с обычными всплесками III типа.
Со времени первых наблюдений таких пар воз-
ник вопрос, связаны ли они гармонически
или это последовательность двух компонентов
одного всплеска – предвестника и самого
всплеска III типа [2–5]. В пользу гармонической
связи говорит их близкое к 2 мгновенное от-
ношение частот. Однако существенное разли-
чие их длительностей, наличие тонкой струк-
туры в виде стриа-всплесков у всплесков IIIb
типа и ее отсутствие у обычных всплесков III
типа ставят под сомнение наличие такой связи в
паре этих всплесков. Прояснить вопрос о гармо-
нической связи в парах всплесков IIIb-III типа
может их комплексное исследование, включаю-
щее изучение поляризационных характеристик.
Излучения первой и второй гармоник имеют
различную степень поляризации. У первой
гармоники она высокая, а у второй – низкая.
Измерения степени поляризации пары всплес-
ков IIIb-III типа ранее выполнялись, но носили
скорее оценочный характер. Они проводились
либо с низкой точностью [4, 6], либо были еди-
ничными [7].
В представленной работе исследуются свой-
ства пар всплесков IIIb-III типа на частотах
16 32 МГц, наблюдавшихся на радиотелеско-
пе УРАН-2 в апреле, июне и сентябре 2011 г.
Мы анализируем отношение частот в один и
тот же момент времени, длительность, ско-
рость дрейфа и степень поляризации пар всплес-
ков IIIb-III типа.
100 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015
А. И. Браженко и др.
2. Íàáëþäåíèÿ
Пары всплесков IIIb-III типов наблюдались в
апреле, июне и сентябре 2011 г. на радиотелес-
копе УРАН-2, который находится вблизи г. Пол-
тавы [8, 9]. Антенная решетка радиотелескопа
состоит из 512 кросс-диполей, расположенных
под углом 45 к меридиану, и имеет площадь
28000 м2. Луч антенны на частоте 25 МГц имеет
размеры 3.5 7 . Измерения проводились в по-
лосе частот 8 32 МГц в апреле и сентябре
и в полосе 16 32 МГц в июне с помощью цифро-
вого широкополосного спектрометра DSPz [10]
с частотным и временным разрешением 4 кГц
и 100 мс соответственно.
В периоды наблюдений 1–7 апреля, 3–6 июня
и 4–7 сентября 2011 г. на диске Солнца одновре-
менно находилось несколько активных областей
(рис. 1, а–в), поэтому связать активность в де-
каметровом диапазоне с какой-то определенной
группой пятен затруднительно. Отметим, одна-
ко, что максимальное количество пар IIIb-III
всплесков в апреле наблюдалось во время, ког-
да группы пятен NOAA 11183 и NOAA 11180
располагались в 30 50 западнее централь-
ного меридиана. Вероятно, во время июньских
наблюдений активность в декаметровом диапа-
зоне связана с прохождением по диску Солнца
групп NOAA 11231 и NOAA 11232. Во время
июньских наблюдений они поочередно находи-
лись на долготах 40 50 в восточной части
диска Солнца.
Буря всплесков IIIb-III типа, наблюдавшаяся
в сентябре, возможно, связана с активностью
взаимодействующих групп NOAA 11283 и
NOAA 11288. 5 сентября, когда регистрирова-
лось наибольшее количество пар IIIb-III всплес-
ков, последняя располагалась на гелиодолго-
те примерно 50 , а группа NOAA 11283 находи-
лась вблизи центрального меридиана. Хотя
в этот, предыдущие и последующие дни ос-
новная вспышечная активность наблюдалась
в группах, расположенных вблизи западного
лимба. В дни регистрации наибольшего коли-
чества всплесков IIIb-III типа наблюдались
мощные выбросы корональных масс (СМЕ).
Но каких-либо их проявлений в виде всплесков
II или IV типов в наших наблюдениях зарегис-
трировано не было. Хотя по крайней мере
5 июня мощный СМЕ произошел во время на-
блюдений на радиотелескопе УРАН-2. А 3 ап-
реля и 5 сентября СМЕ происходили непосред-
ственно перед началом сеансов наблюдений,
и, казалось бы, эти выбросы должны были бы
проявиться в виде всплесков обычно их сопро-
вождающих. Однако солнечная активность в
декаметровом диапазоне длин волн наблюда-
лась в виде бурь всплесков III типа и IIIb типа
и довольно большого числа пар IIIb-III типа.
Мы проанализировали 143 пары всплесков
IIIb-III типа в апреле, 106 пар в июне и 56 пар
в сентябре. Для анализа выбирались пары,
в которых оба компонента отчетливо наблю-
дались по крайней мере в диапазоне частот
16 32 МГц. Это требование заметно сократи-
ло количество пар всплесков – кандидатов для
анализа, несмотря на высокую активность бурь
IIIb-III типа в декаметровом диапазоне в пе-
риод трех сессий наблюдений. Излучение всех
пар всплесков имело правую поляризацию.
Эпизодически наблюдалось и левополяризован-
ное излучение, но оно не анализировалось, так
Рис. 1. Активные области на диске Солнца 3 апреля (a), 5 июня (б) и 5 сентября (в) 2011 г. (http//sdo.gsfc.nasa.gov.)
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015 101
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн
как, по-видимому, было сгенерировано в облас-
тях, отличных от тех, из которых выходило из-
лучение с правой поляризацией. Динамические
спектры некоторых пар всплесков IIIb-III типа,
наблюдавшихся 3 апреля, 5 июня и 5 сентября
2011 г., приведены на рис. 2, а–в Временные
и поляризационные профили этих всплесков
на частоте 23 МГц показаны на рис. 3.
Как видно на динамических спектрах, всплес-
ки IIIb типа состоят, как правило, не из одиноч-
ной “дорожки” стриа-всплесков. Часто стриа-
всплески разнесены не только по частоте, но
и по времени. Так что на одной частоте во
всплесках IIIb могут наблюдаться и два, и бо-
лее стриа-всплесков. Редко максимумы пото-
ков излучения этих стриа-всплесков совпадают.
Чаще всего на данной частоте наблюдаются
стриа с несовпадающими максимумами интен-
сивности. Кроме того, интенсивности различ-
ных стриа всплеска IIIb типа могут иметь весь-
ма существенные различия. Отметим также,
что корреляции между интенсивностью и поля-
ризацией мы не обнаружили, как у всплесков
типа IIIb, так и у всплесков III типа. Вышеска-
занное хорошо иллюстрирует рис. 3. В левой
части каждого из рис. 3, а–в отчетливо видны
два коротких стриа, имеющих высокую поля-
ризацию, не связанную с потоком излучения,
Рис. 2. Динамические спектры пар всплесков IIIb-III типа, на-
блюдавшихся 3 апреля (a), 5 июня (б) и 5 сентября (в) 2011 г.
Рис. 3. Временные и поляризационные профили пар всплес-
ков IIIb-III типа на частоте 23 МГц представленных соот-
ветственно на рис. 2: сплошная линия – поток излучения,
пунктирная – степень поляризации
102 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015
А. И. Браженко и др.
а затем – продолжительный всплеск III типа
с почти не изменяющейся поляризацией со
значением менее 15 %. И здесь поляризация
также не зависит от потока.
Измерение параметров пар всплесков IIIb-III
проводилось на частотах 12, 16, 20, 24, 28 и 32 МГц
в апреле и сентябре, а в июне – на частотах 16,
20, 24, 28 и 32 МГц. Для каждого всплеска в этих
точках определялись: поток, длительность,
скорость дрейфа между соседними анализи-
руемыми частотами и степень круговой поля-
ризации. Параметры пар всплесков IIIb-III типа,
наблюдавшихся с временным интервалом в два
месяца, а затем и три месяца, отличались незна-
чительно, особенно параметры всплесков IIIb типа.
Усредненные за все дни наблюдений значения
параметров всплесков IIIb типа в апрельских,
июньских и сентябрьских наблюдениях на всех
частотах фактически совпали. В табл. 1 приве-
дены средние значения параметров пар всплес-
ков IIIb-III типа на частоте 16 МГц для трех
сессий наблюдений.
Из таблицы видно, что в июне всплески были
наиболее короткими, быстро дрейфующими
и имели наиболее высокую степень поляриза-
ции первого компонента пары. Вместе с тем,
несмотря на значительный разнос во времени
наблюдений, параметры компонентов пар всплес-
ков IIIb-III типа отличаются несущественно.
Длительность и скорость частотного дрейфа
как первого, так и второго компонента пар име-
ют типичные значения для декаметрового диа-
пазона частот [3, 11]. Степень поляризации
всплесков III типа практически не отличается и
имеет значения, характерные для излучения вто-
рой гармоники местной плазменной частоты [12].
В то же время первый компонент пар – всплеск
IIIb типа – имеет значительно большие значе-
ния степени поляризации, превышающие 30 %,
что характерно для излучения основного тона
в предположении плазменного механизма из-
лучения [13].
На рис. 4 приведены частотные зависимости
скорости дрейфа, длительности и поляризации
пар всплесков IIIb-III типа, наблюдавшихся
3 апреля, 5 июня и 5 сентября 2011 г. Скорость
дрейфа растет с частотой у обоих компонентов
пары всплесков IIIb-III типа (рис. 4, а и б). Рост
скорости дрейфа с частотой у всплесков IIIb
и всплесков III типа примерно одинаков.
Скорость частотного дрейфа всплесков III ти-
па в наших наблюдениях составила от 1.5 до
4.5 МГц/с. Всплески IIIb типа имели более вы-
сокую скорость частотного дрейфа, ее значения
изменялись в интервале 1.5 6 МГц/с. Наимень-
шей скорость частотного дрейфа была 5 сен-
тября. В этот же день скорость дрейфа по-
казала также меньшую скорость изменения с
частотой и у всплесков III типа, и особенно
у всплесков типа IIIb.
Видно убывание длительности всплесков
III типа с частотой (рис. 4, г). Длительность
этих всплесков на разных частотах в различные
дни наблюдений имела значения от 5 до 15 с.
В апреле всплески III типа на каждой из частот,
кроме 16 МГц, были продолжительнее в сред-
нем на 1.5 с. Длительности сентябрьских всплес-
ков III типа были наименьшими, но их значения
очень близки к значениям длительности всплес-
ков III типа, наблюдавшимся 5 июня. Длитель-
ности всплесков IIIb типа медленнее умень-
шались с частотой, а их значения, фактически
одинаковые 3 апреля и 5 июня, изменялись в
пределах 0.8 2 с (рис. 4, в). 5 сентября всплес-
ки IIIb типа были более продолжительными, их
длительность была в среднем на 0.7 с больше
чем в апреле и июне.
Средние значения степени поляризации
всплесков III типа в парах всплесков IIIb-III типа
в апреле, июне и сентябре на всех частотах фак-
тически совпали и изменялись с частотой не-
Таблица 1. Параметры всплесков пар IIIb-III типа на частоте 16 МГц для трех сессий наблюдений
Длительность, с 2 1.2 1.9 11.7 8.6 9.4
Скорость частотного
дрейфа, МГц/с 2.5 4.0 2.2 1.9 2.4 1.5
Степень поляризации, % 50.3 59.6 31.8 11.4 11.1 12.2
Параметры
Всплеск IIIb типа Всплеск III типа
Апрель 2011 г. Июнь 2011 г. Сентябрь 2011 г. Апрель 2011 г. Июнь 2011 г. Сентябрь 2011 г.
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015 103
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн
значительно, имея тенденцию к очень слабому
возрастанию с ростом частоты (рис. 4, е). Сред-
няя степень поляризации всплесков III типа
на различных частотах в разные дни изменя-
лась от 3 до 17 %. Поляризация всплесков
IIIb типа была значительно больше (рис. 4, д).
На разных частотах ее средние значения изме-
нялись в пределах 40 65 %. Она медленно
уменьшалась с ростом частоты 3 апреля и
5 июня, а 5 сентября, наоборот, очень медленно
увеличивалась с ростом частоты. Такое пове-
дение частотных зависимостей степени поляри-
зации пар всплесков IIIb-III типа указывает на
то, что поляризация, если и зависит от частоты,
то эта зависимость слабая.
Ввиду малых продолжительностей сессий на-
блюдений пар всплесков IIIb-III типа, выявить
гелиодолготные зависимости параметров всплес-
ков не представляется возможным. Но усред-
ненные для каждого дня наблюдений значения
скорости дрейфа, длительности и поляризации на
каждой из частот показывают, что параметры
пар всплесков, наблюдавшихся с двухмесячным
и трехмесячным временным интервалом, отли-
Рис. 4. Частотные зависимости средних значений скоростей частотного дрейфа (а) и (б), длительностей (в) и (г),
а также степеней поляризации (д) и (е) всплесков IIIb и III типа соответственно, наблюдавшихся 3 апреля, 5 июня и 5 сентяб-
ря 2011 г.: – IIIb, 03.04.2011; – IIIb, 5.06.2011; – IIIb, 5.09.2011; – III, 3.04.2011; – 5.06.2011; – 5.09.2011
104 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015
А. И. Браженко и др.
чаются незначительно. Скорость частотного
дрейфа, длительность и степень поляризации пар
всплесков IIIb-III типа проявляют малозаметную
зависимость от даты наблюдений.
3. Îáñóæäåíèå
Обсудим различные характеристики компонентов
пар всплесков IIIb-III с целью обнаружения воз-
можной их гармонической связи.
3.1. Ñêîðîñòü äðåéôà
Как видно из рис. 4, а, б и для всплесков IIIb,
и для всплесков III типа наблюдается довольно
хорошо прослеживаемая линейная зависимость
скорости дрейфа от частоты:
d
.
d
f
Af
t
(1)
Впервые такая зависимость для всплесков III типа
обсуждалась Вайлдом [14]. В случае мощных
декаметровых всплесков III типа была получена
такая же зависимость в работе [15]. Анализ,
выполненный в [15], показал, что линейная зави-
симость скорости дрейфа от частоты реализует-
ся в случае экспоненциальной модели плотности
солнечной короны,
0( ) exp( 2 ),sn r n Ar v (2)
где ( )n r – зависимость плотности плазмы от рас-
стояния до центра Солнца, sv – скорость источ-
ника излучения.
Из выражения (2) следует, что коэффициент А
определяется размером неоднородности плотно-
сти корональной плазмы d d .a n n r
.
2
sv
A
a
Для проанализированных в [15] мощных дека-
метровых всплесков III типа, наблюдавшихся в
июле–августе 2002 г., коэффициент А изменялся
в пределах от 0.8 до 10.12 c . Для всплесков
IIIb и III типа, зарегистрированных 3 апреля,
5 июня и 5 сентября 2011 г., значения коэффи-
циента А приведены в табл. 2. Видно, что они мало
отличаются от коэффициентов, полученных для
мощных декаметровых всплесков III типа [15].
В предположении, что скорость источника излу-
чения 0.3 ,sv c с – скорость света, получаем,
что размеры неоднородностей короны для 3 ап-
реля и 5 июня равны 102.7 10 cм, а для 5 сентяб-
ря составляют 106 10 см, что приблизительно
равно размерам неоднородностей в случае мощ-
ных всплесков III типа [15]. Следует отметить
также, что значения коэффициента А практичес-
ки одинаковы для всплесков IIIb и III типа для
одного и того же дня наблюдений.
Скорость дрейфа первой гармоники всплесков
IIIb и III типа в предположении радиального рас-
пространения источника излучения в рамках плаз-
менного механизма излучения определяется вы-
ражением
I
dd d d d
,
d d d d 2 d
pe pe
s
f ff n r n
v
t n r t n r
где и плотность плазмы ( ),n r и производная
d dn r определяются в точке генерации излу-
чения на местной плазменной частоте I .pef f
Для скорости дрейфа второй гармоники этих
всплесков в тех же условиях справедливо анало-
гичное выражение
II
d(2 ) (2 )d d d d
,
d d d d 2 d
pe pe
s
f ff n r n
v
t n r t n r
Здесь подразумевается, что излучение второй
гармоники на частоте II 2 pef f происходит
в области, где местная плазменная частота
такая же, как в предыдущем случае, и поэтому
соответственно плотность ( )n r и производная
d dn r берутся в той же точке. Следовательно
отношение скоростей дрейфа на частотах I pef f
и II 2 pef f равно
1
I IId d 1
.
d d 2
f f
t t
Очень важно то, что это отношение не зави-
сит от модели плотности короны. Вычисление
Всплеск IIIb типа Всплеск III типа
03.04.2011 г. 0.17 0.18
05.06.2011 г. 0.16 0.18
05.09.2011 г. 0.08 0.11
Таблица 2. Значения коэффициента A для различных
дней наблюдения пар всплесков IIIb-III
1, cA
Дата
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015 105
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн
такого же отношения согласно линейной зави-
симости (1) для 3 апреля, 5 июня и 5 сентяб-
ря 2011 г. дает значения, несколько отличаю-
щиеся от 1 2, но достаточно близкие. Поэтому
можно сказать, что анализ скорости дрейфа ком-
понентов IIIb-III пар говорит в пользу их гармо-
нической природы.
3.2. Äëèòåëüíîñòü
Длительности всплесков IIIb и III типов (рис. 4, в
и г) разительно отличаются в 8 10 раз. Этот
факт, скорее всего, говорит не в пользу гармони-
ческой связи компонентов в IIIb-III парах. Полу-
ченные характерные длительности всплесков IIIb
и III типов являются стандартными для декамет-
рового диапазона. Детальный анализ [16] показы-
вает, что, по-видимому, длительность всплесков
III типа определяется размерами источников
излучения, т. е. линейными размерами пучков элек-
тронов, которые ответственны за эти всплески.
Функциональная зависимость длительности этих
всплесков от частоты в этом случае определяет-
ся угловым расхождением пучка электронов: чем
больше угол, тем более крутой является степен-
ная зависимость
.f (3)
Так, если этот угол равен 30 , то показатель
степени в (3) равен 0.6 [16]. В табл. 3 пред-
ставлены значения этого показателя степени
для всплесков IIIb и III типов для различных
дней наблюдений. Можно сказать, что 3 апреля
угол расхождения был несколько меньше 30 ,
а 5 июня и 5 сентября этот угол был заметно
больше 30 .
Что касается длительности всплесков IIIb,
то ее значения очень близки к временам столк-
новений частиц, если температура корональной
плазмы около 610 К. Однако если это действи-
тельно так, то зависимость длительности всплес-
ков IIIb от частоты должна быть степенной (3)
с показателем степени 0.5. Получающиеся от-
личия (см. табл. 3) могут быть связаны с тем,
что температура плазмы на разных высотах
не является постоянной величиной, а изменяется
с высотой. Такая ситуация обсуждалась для
всплесков типа спайки [17] (по своим свойствам
очень похожих на стриа-всплески), являющихся
тонкой частотной структурой всплесков IIIb типа
и определяющих, по сути, длительность всплес-
ков IIIb.
3.3. Ïîëÿðèçàöèÿ
Согласно рис. 4, д, е cтепень поляризации всплес-
ков IIIb и III типов отличается в 3–4 раза для
5 сентября и в 5–6 раз для 3 апреля и 5 июня.
Такое существенное отличие поляризации компо-
нентов в парах IIIb-III всплесков скорее всего го-
ворит в пользу их гармонической природы.
Действительно, считается, что первая гармо-
ника излучения формируется путем трансфор-
мации ленгмюровских волн в поперечные элект-
ромагнитные волны в процессах l i t i без
изменения частоты волны I .l Пучок элект-
ронов при распространении через корональную
плазму со скоростью 0.3sv c возбуждает мед-
ленные необыкновенные волны (которые в плаз-
ме без магнитного поля носят название Ленгмю-
ровских волн) с волновыми числами pe sk v
2( 4pe e n m – плазменная частота). В ос-
новном значения волновых чисел сосредоточены
вблизи минимального min pe sk v [18, 19]. Хотяя
имеется заметное число волн с бóльшими значе-
ниями волновых чисел, вплоть до максимальных
max 1 .pe Te Dek v r Как видно из рис. 5, мед-
ленные необыкновенные волны с волновыми чис-
лами от min 0.05 pe sk v до *k будут транс-
формироваться исключительно в обыкновенные
волны и только часть волн с волновыми числами
*k k трансформируется частично в быстрые
необыкновенные волны. Разность количества
обыкновенных и необыкновенных волн опреде-
ляет поляризацию электромагнитных волн из
данной области. Так как волновые числа мед-
ленных необыкновенных волн в основном сосре-
доточены в пределах от min 0.05 pe sk v до *,k
то в излучении будут преобладать обыкновенные
Всплеск IIIb типа Всплеск III типа
03.04.2011 г. 0.9 0.5
05.06.2011 г. 0.7 1.1
05.09.2011 г. 0.3 1.0
Таблица 3. Значения коэффициента для различных
дней наблюдения пар всплесков IIIb-III
Дата
106 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015
А. И. Браженко и др.
волны, поэтому поляризация будет определяться
именно этими волнами и степень поляризации
будет высокой. Волновое число *k на данной
плазменной частоте определяется циклотронной
частотой * 3pe
Be pe
Te
k
v
( Be eB mc –
циклотронная частота), т. е. значением магнит-
ного поля. Так, если магнитное поле 1 Гс,B
то * 0.18 .Dek r Задаваясь спектральной плот-
ностью энергии медленных необыкновенных волн,
в принципе возможно по степени поляризации
всплесков III типа или IIIb типа на первой гар-
монике определить магнитное поле в месте
генерации. Этот вопрос выходит за рамки пред-
ставленной статьи и будет обсужден в работе,
посвященной диагностике плазмы по поляриза-
ционным свойствам всплесков III типа. Здесь мы
только показали, что первая гармоника излуче-
ния естественным образом имеет высокую сте-
пень поляризации, и это обусловлено плазменным
механизмом излучения.
В плазменном механизме излучения вторая
гармоника излучения образуется в процессах
слияния двух медленных необыкновенных волн
с противоположно направленными волновыми век-
торами [20]. При этом частота образовавшейся
волны, то ли быстрой необыкновенной, то ли
обыкновенной, будет равна удвоенной местной
плазменной частоте II 2 .pe При этом ее вол-
новое число равно II 3 pek c и не зависит от
волновых чисел медленных необыкновенных волн.
Поэтому относительное количество обыкновен-
ных волн будет в основном определяться не рас-
пределением плазменных волн по волновым чис-
лам, а вероятностями трансформации медленных
необыкновенных волн в обыкновенные и необык-
новенные волны, которые мало отличаются друг
от друга [21].
Таким образом, мы видим, что в плазменном
механизме излучения первая гармоника обла-
дает большой степенью поляризации, а вторая
гармоника, наоборот, имеет небольшую поляри-
зацию. Именно так обстоит дело с поляризацией
в парах IIIb-III всплесков, что указывает на гар-
моническую связь этих компонентов.
3.4. Îòíîøåíèå ÷àñòîò
В дни с максимальным количеством всплес-
ков апрельской, июньской и сентябрьской сессий
наблюдений, а именно: 3 апреля – 44 пары,
5 июня – 41 пара и 5 сентября – 23 пары, опреде-
лено отношение частот III IIIbf f для всплесков
III и IIIb типа в один и тот же момент времени.
Это отношение вычислялось для момента време-
ни, когда максимум всплеска IIIb типа находился
на частоте 16 МГц. Мы получили отношение
частот, равное 1.94, 1.93 и 1.87 для 3 апреля,
5 июня и 5 сентября соответственно. Эти зна-
чения близки к требуемому отношению, равно-
му 2, в случае, если это гармонические компо-
ненты. Небольшие отличия от 2 могут быть свя-
заны с тем, что в месте генерации излучения
групповая скорость второй гармоники больше
групповой скорости первой гармоники [22], а это
приводит к тому, что вторая гармоника приходит
на Землю несколько раньше первой гармоники.
Поэтому естественно, что отношение частот вто-
Рис. 5. Дисперсионные кривые для быстрых необыкновенных (БН), обыкновенных (О) и медленных необыкновенных
(МН) волн
ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015 107
О гармонической связи компонентов в парах IIIb-III всплесков в декаметровом диапазоне длин волн
рой и первой гармоник в один тот же момент
времени несколько меньше 2 и определяется
свойствами плазмы короны в месте генерации
излучения. То есть можно заключить, что отно-
шение частот в парах IIIb-III также говорит в
пользу того, что всплески IIIb типа и всплески
III типа являются первой и второй гармониками
излучения.
4. Çàêëþ÷åíèå
Анализ пар всплесков IIIb-III показал, что име-
ются свидетельства как в пользу, так и против
гармонической связи компонентов этих пар.
В пользу говорит близкое к 2 отношение мгно-
венных частот компонентов. Меньшее его зна-
чение, полученное из наблюдений, имеет есте-
ственное объяснение в рамках плазменного
механизма излучения. Полученное отношение
скоростей дрейфа двух гармонических компонен-
тов также подтверждает предположение о гар-
монической связи. Важным аргументом в пользу
гармонической связи компонентов в парах
IIIb-III являются поляризационные наблюдения.
Вместе с тем наблюдательные данные гово-
рят о том, что длительности всплесков IIIb и
III типов определяются различными причинами.
Если длительность всплесков III типа связана
с размером источников излучения, то длитель-
ность всплесков IIIb типа, по сути, определяется
столкновениями частиц. Последнее обстоя-
тельство указывает, по всей видимости, на то,
что излучение этих всплесков каким-то образом
связано с плазменными волнами, которые су-
ществуют уже после прохождения пучков элект-
ронов. Тогда, действительно, время жизни этих
волн, а следовательно, и длительность излуче-
ния будет определяться временем существова-
ния этих волн в данном месте. Известно [21], что
оно обусловлено временем затухания плазмен-
ных волн или временем столкновений. С такими
плазменными волнами может быть связана и
другая особенность всплесков IIIb типа, а имен-
но наличие тонкой частотной структуры в виде
стриа-всплесков. Как было показано в работах
Такакуры [7] и Контаря [23], в случае распрост-
ранения пучка электронов в плазме с вариация-
ми плотности плазменные волны будут возбуж-
даться в основном в отдельных пространст-
венно ограниченных областях, что затем прояв-
ляется в тонкой частотной структуре всплесков
IIIb типа. Таким образом, учет данного обстоя-
тельства позволит, на наш взгляд, построить не-
противоречивую теорию генерации пар всплесков
IIIb-III типа.
Работа была проведена частично в рамках
проекта “SOLSPANET” (номер FP7-PEOPLE-
2010-IRSES-269299).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
01. Suzuki S. and Dulk G. A. Bursts of type III and type V.
In: McLean D. J., Labrum N. R., editors. Solar Radio-
physics. – Cambridge: Cambridge University Press,
1985. – P. 289–332.
02. Ellis G. R. A. and McCulloch P. M. Frequency splitting
of solar radio bursts // Aust. J. Phys. – 1967. – Vol. 20. –
P. 583–594.
03. Abranin E. P., Bazelyan L. L., and Tsybko Ya. G. Harmonic
relation of type IIIb-III solar radio bursts in 6.25, 12.5 and
25 MHz octaves // Sol. Phys. – 1984. – Vol. 91, Is. 2. –
P. 377–381.
04. De la Noё J. and Boischot A. The Type IIIb Bursts:
A Precursor of Decametre Type III Radio-Burst // Astron.
Astrophys. – 1972. – Vol. 20. – P. 55–62.
05. Krishan V., Subramanian K. R., and Sastry Ch. V. Obser-
vations and interpretation of solar decameter type IIIb
radio bursts // Sol. Phys. – 1980. – Vol. 66, Is. 2. –
P. 347–355.
06. De la Noё J. Spectral characteristics of stria, split pair
and triple bursts // Astron. Astrophys. – 1975. – Vol. 43,
No. 2. – P. 201–214.
07. Takakura T. and Youse, S. Type IIIb radio bursts: 80 MHz
source position and theoretical model // Sol. Phys. –
1975. – Vol. 40, Is. 2. – P. 421–438.
08. Мень А. В., Шарыкин Н. К., Захаренко В. В., Булацен В. Г.,
Браженко А. И., Ващишин Р. В. Радиотелескоп де-
каметрового диапазона длин волн Уран-2 // Радио-
физика и радиоастрономия. – 2003. – Т. 8, № 4. –
С. 345–356.
09. 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., Lecacheux A.,
and Rucker H. New decameter radiopolarimeter URAN-2 //
Kinematika i Fizika Nebesnyh Tel. Suppl. – 2005. –
Vol. 21, No. 5. (suppl) – P. 43–46.
10. Ryabov V. B., Vavriv D. M., Zarka P., Ryabov B. P., Ko-
zhin R. V., 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. – DOI:10.1051/0004-6361/200913335.
11. Melnik V. N., Rucker H. O., Konovalenko A. A., Dorovs-
kyy V. V., and Tan S. Decameter IIIb-III pairs // Proc. of
108 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 20, № 2, 2015
А. И. Браженко и др.
the EPSC-DPS Joint Meeting, 2011 2-7 October. – Nantes
(France). – 2011. – P. 796.
12. Stepanova N. A., Bazelyan L. L., Abranin E. P., Bra-
zhenko A. I., Sapogov S. A., and Tsybko Ya. G. Decame-
ter solar type III bursts: data classification with use
of claster analysis // Sol. Phys. – 1995. – Vol. 156, Is. 2. –
P. 131–143.
13. 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. 653–678.
14. Wild J. P. Observations of the spectrum of high-intensity
solar radiation at metre wavelengths. III. Isolated bursts //
Aust. J. Sci. Res. A. – 1950. – Vol. 3. – P. 541–557.
15. Melnik V. N., Konovalenko A. A., Rucker H. O., Boiko A. I.,
Dorovskyy V. V., Abranin E. P., and Lecacheux A. Observa-
tions of Powerful Type III Bursts in the Frequency Range
10–30 MHz // Sol. Phys. – 2011. – Vol. 269, Is. 2. –
P. 335–350.
16. Руткевич Б. П., Мельник В. М. Распространение ра-
диоизлучения всплесков III типа в солнечной короне.
1. Временной профиль // Радиофизика и радиоастро-
номия. – 2012. – Т. 17, № 1. – С. 23–31.
17. Melnik V. N., Shevchuk N. V., Konovalenko A. A., Ru-
cker H. O., Dorovskyy V. V., Poedts S., and Lecacheux A.
Solar Decameter Spikes // Sol. Phys. – 2014. – Vol. 289,
Is. 5. – P. 1701–1714.
18. Мельник В. Н. К вопросу о “газодинамическом” разле-
те потока быстрых электронов в плазме // Физика
плазмы. – 1995. – Т. 21, № 1. – С. 94–96.
19. Mel’nik V. N., Lapshin V., and Kontar E. Propagation of
a Monoenergetic Electron Beam in the Solar Corona // Sol.
Phys. – 1999. – Vol. 184, Is. 2. – P. 353–362.
20. Mel’nik V. N. and Kontar E. Plasma Radio Emission of
Beam-Plasma Structures in the Solar Corona // Sol. Phys. –
2003. – Vol. 215, Is. 2. – P. 335–341.
21. Цытович В. Н. Нелинейные эффекты в плазме. – М.:
Наука, 1967. – 287 с.
22. Браженко А. И., Пылаев О. С., Мельник В. Н., Конова-
ленко А. А., Французенко А. В., Доровский В. В., Ващи-
шин Р. В., Рукер Х .О. Наблюдение трех гармонических
компонентов солнечных всплесков III типа в декаметро-
вом диапазоне длин волн // Радиофизика и радиоаст-
рономия. – 2013. – Т. 18, № 4. – C. 283–290.
23. Kontar E. P. Dynamics of electron beams in the solar
corona plasma with density fluctuations // Astron.
Astrophys. – 2001. – Vol. 375, No. 2. – P. 629–637. –
DOI: 10.1051/0004-6361:20010807.
А. І. Браженко 1, В. М. Мельник 2, А. В. Французенко 1,
В. В. Доровський 2, Г. О. Рукер 3, М. Панченко 3
1 Полтавська гравіметрична обсерваторія
Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України,
вул. М’ясоєдова, 27/29, м. Полтава, 36014, Україна
2 Радіоастрономічний інститут НАН України,
вул. Червонопрапорна, 4, м. Харків, 61002, Україна
3 Інститут космічних досліджень Австрійської академії наук,
вул. Шмідльштрассе, 6, м. Грац, 8042, Австрія
ЩОДО ГАРМОНІЧНОГО ЗВ’ЯЗКУ КОМПОНЕНТІВ
У ПАРАХ IІІb–ІІІ СПЛЕСКІВ
У ДЕКАМЕТРОВОМУ ДІАПАЗОНІ ДОВЖИН ХВИЛЬ
Аналізуються властивості пар сплесків IIIb–III типу, що спо-
стерігалися на радіотелескопі УРАН-2 у діапазоні частот
16 32 МГц. Спостереження виконувалися у квітні, червні
та вересні 2011 р. Проаналізовані тривалість, швидкість
частотного дрейфу, відношення частот у певний момент
часу та ступінь поляризації пар сплесків IIIb–III типу.
Зважуються усі за та проти їх гармонічного зв’язку.
A. I. Brazhenko 1, V. N. Melnik 2, А. V. Frantsuzenko 1,
V. V. Dorovskyy 2, H. O. Rucker 3, and М. Panchenko 3
1 Poltava Gravimetric Observatory, S. Subotin Institute
of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine,
27/29, Miasoiedov St., Poltava, 36014, 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
ON THE HARMONIC COUPLING OF COMPONENTS
IN PAIRS OF IIIb–III BURSTS
AT DECAMETER WAVELENGTHS
The properties of IIIb–III pairs observed by the URAN-2 radio
telescope at frequencies 16 32 MHz are analyzed. Observations
of these bursts were hold in April, June and September 2011.
Durations, frequency drift rates, simultaneous frequency ratio
of pairs components and their polarizations are analyzed.
Pro and contra of IIIb–III harmonic connection are discussed.
Статья поступила в редакцию 14.04.2015
|