Нерадиальное распространение корональных стримеров в солнечном цикле Андрей Тлатов, Валерия Васильева Кисловодская Горная станция ГАО РАН. - презентация

1 Нерадиальное распространение корональных стримеров в солнечном цикле Андрей Тлатов, Валерия Васильева Кисловодская Горная станция ГАО РАН

2 План сообщения: Нерадиальное направление корональных лучей и стримеров Связь нерадиального направления и индексов геомагнитного возмущения Вековые изменение формы короны по данным наблюдений солнечных затмений Интенсивность полярной короны.

3 Регулярные наблюдения на коронографах SOHO/LASCO и Mark III/IV на солнечной обсерватории Mauna Loa дают возможность провести анализ структуры солнечной короны за период соизмеримый с длительностью цикла солнечной активности. Телескоп-коронограф LASCO-2, установленный на спутнике SOHO работает с 1996 года и покрывает дистанцию 1.5-6R над солнечным лимбом Коронограф-поляриметр Mark III регистрировал структуру солнечной короны на высотах 1,15-2,45 R в период гг. В 1998 года на обсерватории Mauna Loa был установлен новый коронограф Mark-IV, На телескопе Mark-IV можно наблюдать корону на высотах R. Мы использовали данные коронографов Mark с применением искусственной виньетирующей функцией 1.Нерадиальное направление корональных лучей и стримеров

4 Метод идентификации углов наклона корональных лучей Пример отождествления направления распространения корональных стримеров для изображения короны Soho/Lasco В основе анализа лежит методика выделение центральных частей ярких корональных структур. Этапы: 1) определялись координаты центра и размер радиуса Солнца 2) ыбрали все точки, яркость которых была выше, чем яркость точек отстоящих от нее на угол по лимбу ±1,5 o. 3) вписывали аппроксимирующие прямые Учитывались отрезки, имеющие длину не мене 1 R для изображений SOHO/Lasco- 2 и не менее 0.5R для телескопов MarkIII/IV

5 Результаты анализа по данным телескопа SOHO/Lasco-2 Среднемесячные значения угла отклонения от радиального направления Δθ по данным наблюдений SOHO/Lasco-2. Также представлена огибающая кривая, полученная усреднением по 12-точкам. В минимуме 24-го цикла активности лучи лежат ближе к радиальному направлению, чем в минимуме 23-го цикла. Обработаны около 4·10 3 изображений в период гг. и выделено около 10 5 корональных лучей для телескопа Soho/Lasco- 2

6 Распределение углов отклонения корональных лучей от радиального направления по широте и времени в период гг. по данным наблюдений SOHO/Lasco-2. Области отклонения лучей в сторону экватора затемнены. Лини уровня проведены через 2 градуса, уровень соответствующий Δθ=0 o выделен толстой линией. Результаты анализа по данным телескопа SOHO/Lasco-2 В эпоху максимума активности и переполюсовки магнитного поля Солнца, лучи направлены либо параллельно экватору, либо незначительно отклоняются к полюсам.

7 Вариации углов наклона стримеров с широтой Вариации углов отклонений стримеров могут прослеживаться на различных широтах, что говорит о глобальном характере изменений магнитного поля в короне.

8 Вариации углов наклона стримеров с широтой Общий ход углов отклонений одинаков для северного и южного полушарий, но знак короткопериодических вариаций м.б. различным

9 Сравнение углов отклонения корональных лучей Δθ, расположенных в среднеширотной зоне +/-30 o, по данным наблюдений коронографов MLSO- MarkIII/IV и индекса солнечных пятен (чисел Вольфа). Значения сглажены за 6 месяцев. Результаты анализа по данным телескопа Mark-III/IV Выводы, полученные по данным SOHO/Lasco-2 подтверждаются и по результатам анализа структуры солнечной короны на высотах R по данным телескопов MLSO MarkIII/IV. Обработано около 7 · 10 3 изображений получено около 3 · 10 4 лучей.

10 Угол наклона лучей связан с циклами активности Солнца (?) Средний угол отклонения корональных лучей Δθ в среднеширотной зоне +/-30 o в минимуме активности по данным наблюдений коронографов MLSO- MarkIII/IV и амплитуда последующего цикла солнечных пятен.

11 Угол наклона лучей в минимуме активности

12 Сглаженные значение геомагнитного aa индекса в минимуме активности и индекс солнечных пятен. Приведен также прогноз 23-го цикла. Из работы (Kane, 2002). Почему геомагнитные индексы являются предвестником нового цикла активности? 1. Рекуррентные события 2. Открытые магнитные поля 3. Униполярные области 4. Полярные магнитные области …. Долговременные изменения геомагнитной активности

13 Increase in the Suns open magnetic flux during the last 100 years. Lockwood, Stamper, & Wild, Nature, Solar Flux Increased by a factor of 2.3 (?).

14 Отклонение корональных лучей от радиального направления Δθ, связанное с солнечным циклом активности может иметь значительное влияние на формирование солнечного ветра и геомагнитных возмущений. Отношение потоков на расстоянии r в при нерадиальном расширении по отношению к потоку солнечного ветра при радиальном расширении (0), начиная с расстояния, стартующих на расстоянии R1: nv/n o v 0 =1+( θ- Δθ)/θ·(r-R1)/R1, при Δθ

15 Угол наклона может изменять плотность потока солнечного ветра Нерадиальность истечения солнечного ветра может существенно влиять на параметры солнечного ветра вдали от Солнца.

16 Угол наклона может изменять плотность потока солнечного ветра Нерадиальность истечения солнечного ветра может существенно влиять на параметры солнечного ветра вдали от Солнца. В минимуме активности 22 и 23-го циклов истечение близко к режиму истечения 1/r

17 Сравнение углов отклонения корональных лучей Δθ и значения геомагнитного aa индекса. Данные сглажены скользящим окном за 6 месяцев. В эпоху минимумов и подъема солнечной активности поведение индексов Δθ и aa имеет близкий характер, что возможно говорит об их общей природе.

18

19 Параметр γ и γ *=180- γ для затмений циклов активности.Для затмения 18 и 22 параметр γ был приведен к эпохе минимума как γ *=180- γ (1-|Ф|). Также приведены фаза цикла Ф и числа Вольфа W в последующем цикле активности. N циклаДатаWγФ*Ф*γ*= 180-γ ,2888 * , * ~ Вековые изменение формы короны по данным затменных наблюдений

20 Распределение параметра γ для структуры короны минимального типа с фазой меньше |Ф|

21 Распределения модифицированного параметра γ* и огибающая линия. (Тлатов, 2006) Конфигурация силовых линий для короны дипольного (слева) и октупольного (справа) типов

22 Связь между значениями aa и величиной дипольного момента крупномасштабного магнитного поля μ в эпоху минимума активности. Также на графике представлены номера циклов активности и линейная регрессия. Изменение дипольного момента, полученного по синоптическим Н- альфа картам Солнца. Также проведена огибающая кривая для минимумов активности.

23 Выводы 1.Нерадиальность солнечных лучей имеет 11- летний циклический характер, связана с глобальными магнитными полями и, вероятно, может служить предвестником нового цикла активности. 2.Нерадиальнось лучей является фактором влияющим на параметры солнечного ветра и уровень геомагнитных возмущений. 3. Форма короны в минимуме активности изменяется на масштабе времени ~100 лет и может быть ответственной за долговременные вариации геомагнитных индексов.

24 Дополнительные слайды Распределение углов отклонения корональных лучей от радиального направления по широте и времени в период гг. по данным наблюдений Mark-3/4. Области отклонения лучей в сторону экватора затемнены. Лини уровня проведены через 3 градуса, уровень соответствующий Δθ=0 o выделен толстой линией.

25 4. Связь индексов интенсивности короны в линии 5303A с циклом солнечных пятен.

26 Индекс относительной интенсивности полярной короны в линии 5303A. Отношение интенсивностей короны на широта более 45 o по отношению к интегральной интенсивности короны имеет максимум в минимума активности Cp=C 45-90S /C 5303 Значения индекса Cp предшествует амплитуде циклов солнечных пятен

27 Задача о поиске магнитного поля над лимбом Солнца, формируемого фотосферными магнитными полями и с током в короне. Случай, когда ток над фотосферой представлен в виде кольцевого тока радиусов R1 и R2 с постоянной плотностью σ в плоскости экватора. Из принципа суперпозиции потенциал равен потенциалу от тока и φ c и потенциала от фотосферы φ f : Потенциал от кольцевого тока: Радиальный интеграл следует рассматривать в 3-х разных областях r r2.

28 R1

29 Пример потенциального решения для диполя с поверхностью источников по Alt.&Newk (слева) и потенциальное решение + токовое кольцо (справа). Кольцевой ток в экваториальной плоскости изменяет радиальное направление силовых линий в случае простой конфигурации магнитных полей