Наблюдения КВВ Дряннов

Наблюдения КВВ

Корональные выбросы вещества(рис.1) являются наиболее мощными проявлениями солнечной активности и самыми крупными из транзиентных событий на Солнце. Они представляют собой распространяющие от Солнца крупномасштабные магнитоплазменные структуры - солнечные выбросы массы, которые часто имеют форму магнитной петли, расширяющейся при удалении от Солнца.

В переходной зоне и нижней короне КВВ могут сопровождаться вспышками, эруптивными протуберанцами ^[1] и другими мелкомасштабными транзиентными явлениями, а их распространение в короне ассоциируется с ударными волнами, ускоренными частицами и радиовсплесками. Наиболее мощные КВВ покидают Солнце и распространяются в гелиосфере. В отдельных случаях они и связанные с ними возмущения солнечного ветра могут достичь магнитосферы Земли, вызывать геомагнитные бури и сопутствующие геофизические явления. Поэтому исследования КВВ представляют практический интерес, связанный с необходимостью контроля космической погоды и понимания ее многочисленных факторов. Наиболее значимые результаты по изучению КВВ за последнее время были получены по наблюдениям коронографом LASCO на КА SOHO. Анализ большого числа событий КВВ позволил выявить их наиболее характерные свойства, а также провести классификацию по различным признакам.. Сводка основных свойств КВВ приведена в таблице.

Источниками КВВ являются сложные магнитные структуры с закрытым» силовыми линиями. Наиболее мощные КВВ возникают в активных областях, содержащих пятна противоположной полярности. Энергия, необходимая для выброса КВВ в корону и гелиосферу, обеспечивается магнитным полем. Современные наблюдения и исследования направлены на понимание того, как эта энергия накапливается в корональных магнитных полях и что является спусковым механизмом ее освобождения. Морфологические особенности КВВ изучаются по их изображениям в белом свете, которые отражают распределение плотности выбросе. Наблюдения показали большое разнообразие геометрических форм КВВ в поле зрения коронографов. По данным наблюдений, около трети всех КВВ имели форму петель, реже встречались другие типы, в виде «наполненных бутылок», «разобщенных стримеров», «спайков» или одиночных и двойных клиньев, «вееров типа «гало» или «пузыря» и даже «неклассифицируемые». Приблизительное распределение КВВ по происхождению свидетельствует, что 85% КВВ были связаны с активными областями, 15% - со спокойными областями и эрупцией волокна, 44% - с эрупцией волокна активной области. Активность магнитного поля, порождающая КВВ. может быть обнаружена по активизации и эрупции протуберанцев, так как их плотное и холодное вещество удерживается магнитным полем в окрестности нейтральной линии и они видны как темные образования на диске Солнца. Положение протуберанца перед выбросом замечается по областям потемнения (диммингам). Примерно через час после эрупции протуберанца начинает наблюдаться выброс в белом свете (КВВ). Внутри яркой фронтальной структуры КВВ отмечается яркое ядро. Из морфологических, позиционных и временных характеристик явления обычно следует, что видимое в белом свете ядро является протуберанцем. Согласно оценкам, скорость выброса в начале была 97 км/с, затем она возросла к моменту входа КВВ в поле зрения коронографа LASCO. «Ноги» фронтальной структуры простираются вниз, опираясь на каждую из сторон образовавшейся постэруптивной аркады. Видна заметная пустота между ядром и фронтальной структурой, которую называют полостью, имеющую пониженную плотность корональной плазмы и сильное магнитное поле. Полость имеет форму скрученной магнитной трубки, опирающейся на области лежащие по разные стороны от нейтральной линии. Ядро и фронтальная структура располагались на расстоянии 5R в тот момент, когда СМЕ покинул поле зрения коронографа LASCO. Средняя скорость КВВ составила 770 км/с.
Структура КВВ состоит из трех основных частей (фронтальная часть, полость и ядро) и хорошо наблюдается только в тех событиях, которые связаны с выбросами протуберанцев из спокойных областей. Однако такую структуру часто очень трудно различить, если выброс протуберанца происходит из активной области. Это может быть связано с тем, что протуберанец является тонким и располагается на малых высотах, и он может исчезнуть за счет нагрева и ионизации прежде, чем достигнет областей, попадающих в поле зрения коронографа. В любом случае наблюдения КВВ в белом свете свидетельствуют о его сложной трехмерной структуре. По данным SOHO частота появления КВВ, усредненная по периодам каррингтоновского вращения, меняется от <1 КВВ/день в период солнечного минимума (1996 г.) до >6 КВВ/день в период максимума солнечного цикла (2002 г.). КВВ возникают в области активных широт, чье расположение определяется распределением активных областей с закрытыми силовыми линиями магнитного поля. В период минимума солнечной активности КВВ в основном появляются на широтах < 45°, а в период максимума КВВ возможны на широтах > 45°. Структура КВВ в картинной плоскости схематически изображена на рис. 2. Для нее характерна петельная фронтальная структура, яркое ядро и темная полость между ними.

Средний размер КВВ, измеряемый как угол от центра Солнца между внешними краями КВВ, по данным LASCO/SOHO составляет 67° для всех видов КВВ и 47° для КВВ, не имеющих вид гало (размер <120°). Отметим, что КВВ, имеющие вид гало, составляют около 3.5% от всех КВВ, тогда как доля КВВ, имеющих размер более 120°, составляет примерно 11%. Среднегодовой угловой размер КВВ, не имеющих вид гало, изменялся от 47° в период солнечного минимума до 61° непосредственно перед максимумом цикла, и затем он уменьшался. По мере подъема петли КВВ в короне происходит ее расширение, как по большому, так и по малому радиусу. Если в нижней короне в начальной стадии своего развития КВВ занимает сравнительно небольшой интервал широт 30-60°, то во внешней короне КВВ может охватывать больший интервал углов и даже в некоторых случаях достигать 180°. Наблюдались КВВ имеющие в поле зрения коронографа вид расходящегося от Солнца кольца.
Плотность вещества КВВ имеет весьма неоднородное распределение. Она изменяется в зависимости от времени и расстояния от Солнца. Плотность максимальна во фронтальной структуре КВВ. где плазма сжата, а также в ярком ядре, расположенном внутри полости. Предполагается, что плотность фронтальной структуры КВВ вблизи Солнца близка к плотности плазмы нижней короны, т.е. составляет 10⁸ – 10⁹ см^-3. Такие значения плотности в КВВ подтверждаются наблюдениями в белом свете, в радиодиапазоне и в ультрафиолете. Оценка плотности во фронтальной структуре высоко в короне на основе данных о яркости КВВ в белом свете и в радиодиназоне на частоте 73.8 МГц составляет 0.5*10⁶ см^-3. Плотность ядра КВВ соответствует значениям плотности в протуберанцах и составляет 10¹⁰-10¹¹ см^-3. В полости плотность меньше, чем в окружающей короне. На расстояниях 1.7 R₀, плотность KBВ определена в диапазоне (1-3)*10⁷см^-3. О значениях магнитного поля в КВВ вблизи Солнца известно мало. В короне на расстоянии 1.5 R₀ оценки магнитного поля по радионаблюдениям дают значение 1 Гс. Гирорезонансное излучение из активных областей указывает, что корональное магнитное поле над солнечными пятнами может достигать значений 1800 Гс. Поэтому напряженность магнитного поля в КВВ. возникающих в активных областях, может достигать высоких значений (см. табл. 2). Магнитные поля в ядре КВВ соответствуют напряженности поля в протуберанцах: 3-30 Гс в спокойных протуберанцах и 20-70 Гс в активных протуберанцах, иногда превышая 100 Гс. Значения магнитного поля в полости неизвестны. Предположение о том, что полость представляет собой магнитный жгут, следует из наблюдений многочисленных темных нитей на изображениях, полученных с высоким пространственным разрешением во время затмения. Масса КВВ, преодолевающая гравитационное притяжение Солнца и уходящая в межпланетное пространство, составляет обычно 10¹⁵-10¹⁶ г. Оценка массы КВВ производилась по количеству электронов в объеме КВВ в предположении, что плазма КВВ является полностью ионизованной водородной плазмой с 10% содержанием гелия. Массовая плотность КВВ резко возрастает с высотой примерно до 8 R₀ и затем спадает. Примерно 20% КВВ достигают максимального значения их массы на высоте 5 R₀ и почти половина КВВ достигают его на высотах (1.5-6) R₀ Полная энергия КВВ складывается из магнитной, гравитационной и кинетической энергий, а ее типичные значения составляют 10²⁹-10³² эрг. Эти величины соответствует оценкам свободной магнитной энергии, которая может быть запасена в скрученном магнитном жгуте. Оценка средней кинетической энергии КВВ дает значение 2.4*10³⁰ эрг, в то время как средняя потенциальная энергия КВВ оценивается как 2.5*10³⁰ эрг. Анализ различных видов энергии КВВ показал, что кинетическая энергия меньше гравитационной для относительно малых и медленных КВВ, но больше для относительно быстрых (V >600 км/с). Магнитная энергия преобладает в медленных КВВ, но при V > 600 км/с магнитная энергия становится существенно меньше гравитационной и кинетической. Магнитная энергия скрученного жгута преобразуется в кинетическую и потенциальную (гравитационную) энергию для относительно медленных КВВ, так что общая энергия сохраняется. Для некоторых ускоряющихся КВВ в виде магнитных жгутов сохранение их полной энергии проверено в поле зрения коронографа LASCO на расстояниях R = (2.5-30)*R₀.

Используемые источники

1. ↑ http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D1%83%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%86%D1%8B