ПОЧЕМУ УМЕРЕННАЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭРУПЦИЯ ВЫЗВАЛА СИЛЬНЕЙШУЮ ГЕОМАГНИТНУЮ БУРЮ 23-его ЦИКЛА – СОБЫТИЕ В.В. Гречнев 1, А.М. Уралов 1, И.М. Черток 2, А.В. Белов 2, B.П. Филиппов 2, В.А.Слемзин 3, Б.В. Джексон 4 1 ИСЗФ, Иркутск; 2 ИЗМИРАН, Троицк; 3 ФИАН, Москва ; 4 Калифорнийский университет, США

Необычное, исключительное событие

2-ой оборот знаменитого комплекса из 3-ех областей

SXR вспышки, димминги, аркады, CMEs 28 октября и 20 ноября

Параметр 28– – Балл вспышки 4B / >X17, LDE2N / M3.9 CME Гало, 2450 км/сГало?,1660 км/с Магнитный поток диммингов и аркады, Мкс Транзитная скорость ICME 2200 км/с875 км/с Транзитное время ICME 19 ч48 ч Модуль поля у Земли |B| – 47 нТл 56 нТл Bz- компонента – 30 нТл– 46 нТл Геомагнитная буря, Dst индекс – 353 нТл– 422 нТл Форбуш-понижение 28 %4,7 % Сопоставление солнечных и межпланетных параметров событий 28– и 18–

- Gopalswamy, Yashiro, Michalek, et al. (2005) - Yurchyshyn, Hu, and Abramenko (2005) - Ермолаев, Зеленый, Застенкер и др. (2005) - Иванов, Ромашец, Харшиладзе (2006) - Möstl, Miklenic, Farrugia, et al. (2008) - Srivastava, Mathew, Louis, Wiegelmann (2009) - Chandra, Pariat, Schmieder, et al. (2010) - Kumar, Manoharan, and Uddin (2011) - Marubashi, Cho, Kim, et al. (2012) - Cerrato, Saiz, Cid, et al. (2012) Загадочному геоэффективному событию 18– посвящено много статей: В этих статьях: - Рассматриваются отдельные аспекты, полной картины нет. - Источник ICME (с правой спиральностью) ищется непосредственно в АО 10501, где спиральность левая. - Взаимодействие возмущений: двух CMEs, ударной волны с гелиосферным токовым слоем, сжатие СМЕ при торможении в плотном солнечном ветре, и т. д.

Настоящая работа: подробный анализ солнечных и межпланетных проявлений эрупции на основе максимально полного набора данных. Статьи Grechnev et al. в Solar Physics: A Challenging Solar Eruptive Event of 18 November 2003 and Causes of the 20 November Geomagnetic Superstorm. I. Unusual History of an Eruptive Filament II. CMEs, Shock Waves, and Drifting Radio Bursts III. Catastrophe of a Filament and Helicity Problem IV. Enigmatic Source of the Geomagnetic Superstorm

I. Вывод из анализа КЛ и межпланетных данных: Источником супербури 20 ноября был компактный, оторвавшийся от Солнца транзиент, скорее всего, сферомак, в котором сильное поле сохранилось за счет необычно слабого расширения транзиента на трассе Солнце-Земля - Сочетание сильнешей бури (Dst-422 нТл) с относительно небольшим Форбуш- понижением (4,7 %) Указания на малый размер СМЕ – источника супербури:

- Данные об анизотропии космических лучей (см. Кравцова & Сдобнов, 2012) октября: 1-ая и 2-ая гармоники крупномасштабный ICME ноября: только 1-ая гармоника малый размер ICME

- Реконструкция поперечного сечения жгутов ICMEs по данным ACE (см. Yurchyshyn et al., 2005) Левая спиральность Правая спиральность

3D реконструкция плотности плазмы в ICMEs по данным Solar Mass Ejection Imager (Jackson et al., 2004) ICME1 и ICME2 распространялись южнее плоскости эклиптики и не могли вызвать супербурю

- Данные ACE Автомодельное расширение

- Snapshot по данным ACE - сферомак - размер 0,2 AE - магнитный поток Bz компоненты в области B (- 6,2×10 20 Мкс) близок к сумме потоков в областях A и C (5,2×10 20 Мкс)

II. Где и как возник такой сферомак? Анализ солнечной эрупции 4 эруптивно-вспышечных эпизода и 2 CMEs, зарегистрированных на коронографе SOHO/LASCO

Яркий струйный выброс (ВЕ) резко эруптировал и дестабилизировал крупное U-образное волокно

Эруптировала именно та часть волокна, где была превышена критическая высота (см. Filippov &Den, 2001)

Столкновение волокна с пикулярной корональной структурой вблизи центра диска Пересоединение между магнитными структурами волокна и окружающими магнитными полями

Основная часть вещества волокна не покинула Солнце, а трансформировалась в Y-образное облако холодной плазмы, разлетевшееся вдоль солнечной поверхности Согласно оценкам, масса Y-образного облака, поглощавшего EUV излучение, близка к начальной массе пред-эруптивного Н-альфа волокна (2÷6)10^(15) г. Y-образное потемнение в канале 304 Å в том же направлении и в том же эруптивном секторе, что и волокно. Кинематическое соответствие. Следствия этого столкновения: - Бифуркация волокна в районе Rb и ее проявления

Свидетельства дополнительной эрупции из района бифуркации вблизи центра диска - Вспышечно-эруптивные явления в районе бифуркации Близкое по времени и по профилю излучение в жестком рентгене Вращающееся уярчение в голубом крыле Н-альфа и в мягком рентгене Димминги в мягком рентгене и крайнем УФ

Пересоединение и картина образования сферомака с правой спиральностью Столкновение волокна с южной ногой крупной SN структуры Перехлест волокна, пересоединение, образование двух языков Y-образного облака Часть волокна «намоталась» на SN структуру, отсоединилась и образовала тор Вынужденная эрупция SN структуры Вытягивание SN структуры, пересоединение ног SN структуры Образование 2-ого тора, обвитого вокруг 1-ого; трансформация в сферомак с правой спиральностью

- Магнитный поток в диммингах (основаниях эруптировавшей SN структуры), в несколько раз превышает поток в источнике супербури (~ 5,5×10 20 Мкс), расчитанный Möstl et al. (2008) при наблюдаемом у Земли сильном поле. - Сохранение сильного поля в сферомаке за счет его необычно слабого расширения в конусе ~14 градусов. - Почти южная ориентация поля между диммингами соответствует наблюдаемой. Димминги, наблюдавшиеся EIT в канале 195 Å, на фоне магнитограмм MDI

Два дополнительные благоприятные обстоятельства для супербури Точное попадание середины магнитного облака по земной магнитосфере Ориентация вектора магнитного поля в облаке почти точно на юг: отрицательная Bz~0,8×В

Упрощенный общий сценарий пересоединение столкновение с пекулярной магнитной структурой сохранение сильного поля бифуркация волокна Эрупция крупного U-образного волокна распространение в плотном солнечном ветре и слабое расширение формирование сферомака с правой спиральностью СУПЕРБУРЯ вращающееся уярчение Y-образное потемнение на 304 Å - точное попадание по магнитосфере; - отрицательная Bz~0,8×В