Супрааркадные нисходящие потоки
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Ноябрь 2015 г. ) |
Супрааркадные нисходящие потоки ( SAD ) — это движущиеся к Солнцу плазменные пустоты, которые иногда наблюдаются во Солнца внешней атмосфере , или короне , во время солнечных вспышек . В Солнца физике аркадой называют пучок корональных петель , а приставка супра указывает на то, что нисходящие потоки появляются над вспышечными аркадами. Впервые они были описаны в 1999 году с помощью телескопа мягкого рентгеновского излучения (SXT) на борту спутника Йоко . [1] SAD являются побочными продуктами процесса магнитного пересоединения , который вызывает солнечные вспышки, но их точная причина остается неизвестной.
Наблюдения
[ редактировать ]Описание
[ редактировать ]SAD — это темные, похожие на пальцы плазменные пустоты, которые иногда наблюдаются спускающимися сквозь горячую, плотную плазму над яркими корональных петель аркадами во время солнечных вспышек . Впервые о них сообщалось во время вспышки и связанного с ней выброса корональной массы , произошедшего 20 января 1999 года и наблюдавшегося спутником SXT на борту Йоко . [1] SAD иногда называют « головастиками » из-за их формы, и с тех пор они были идентифицированы во многих других явлениях (например, [2] [3] [4] [5] ). Их легче всего наблюдать на фазах затухания длительных вспышек . [2] когда достаточно плазмы , чтобы сделать SAD видимыми, но они начинаются раньше во время фазы подъема. над вспышечной аркадой накопилось [6] Помимо пустот SAD, существуют родственные структуры, известные как супрааркадные петли с нисходящим потоком (SADL). SADL — это втягивающиеся (сжимающиеся) корональные петли , которые образуются, когда вышележащее магнитное поле переконфигурируется во время вспышки . Считается, что SAD и SADL являются проявлениями одного и того же процесса, рассматриваемого под разными углами, например, SADL наблюдаются, если перспектива зрителя находится вдоль оси аркады (т. е. через арку), тогда как SAD наблюдаются, если перспектива перпендикулярна ось аркады. [7] [8]
Основные свойства
[ редактировать ]SAD обычно начинаются на высоте 100–200 мм над фотосферой и опускаются на 20–50 мм рассеиваются вблизи вершины вспышечной аркады , а затем через несколько минут . [7] [9] Скорость по направлению к Солнцу обычно составляет от 50 до 500 км/с. −1 [2] [7] но иногда может приближаться к 1000 км/с. −1 . [7] [10] По мере падения нисходящие потоки замедляются со скоростью от 0,1 до 2 км/с. −2 . [7] SAD кажутся темными, потому что они значительно менее плотны, чем окружающая плазма . [3] при этом их температуры (от 100 000 до 10 000 000 К ) существенно не отличаются от окружающей среды. [11] Площадь их поперечного сечения колеблется от нескольких миллионов до 70 миллионов км. 2 [7] (для сравнения площадь поперечного сечения Луны . 9,5 млн км2) 2 ).
Инструментарий
[ редактировать ]SAD обычно наблюдаются с помощью мягкого рентгеновского излучения и крайнего ультрафиолета (EUV) телескопов , которые охватывают диапазон длин волн примерно от 10 до 1500 ангстрем (Å) и чувствительны к высокотемпературной (от 100 000 до 10 000 000 К ) корональной плазме , через которую нисходящие потоки двигаться. Эти выбросы блокируются атмосферой Земли , поэтому наблюдения проводятся с помощью космических обсерваторий . Первое обнаружение было сделано телескопом мягкого рентгеновского излучения (SXT) на борту Йоко (1991–2001 гг.). [1] Вскоре последовали наблюдения с помощью Transition Region и Coronal Explorer (TRACE, 1998–2010), спутника EUV для получения изображений, а также спектроскопического инструмента SUMER на борту Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO, 1995–2016). [3] [4] Совсем недавно в исследованиях SAD использовались данные рентгеновского телескопа (XRT) на борту Hinode (с 2006 г. по настоящее время) и блока формирования изображений атмосферы (AIA) на борту Обсерватории солнечной динамики (SDO, 2010 г. – настоящее время). [11] Помимо приборов EUV и рентгеновского излучения, SAD также можно увидеть с помощью белого света коронографов , таких как крупноугольный и спектрометрический коронограф (LASCO) на борту SOHO . [12] хотя эти наблюдения менее распространены.
Причины
[ редактировать ]Широко распространено мнение, что SAD являются побочными продуктами магнитного пересоединения — физического процесса, который вызывает солнечные вспышки за счет высвобождения энергии, накопленной в магнитном поле Солнца . Пересоединение меняет конфигурацию локального магнитного поля, окружающего место вспышки , из состояния с более высокой энергией (непотенциального, напряженного ) в состояние с более низкой энергией ( потенциального ). Этому процессу способствует развитие токового слоя , которому часто предшествует или одновременно с корональным выбросом массы . По мере реконфигурации поля вновь сформированные силовые линии магнитного поля смещаются от места пересоединения , так и от нее , создавая потоки как к солнечной поверхности , называемые соответственно нисходящими и восходящими потоками. Считается, что SAD связаны с нисходящими потоками воссоединения , которые возмущают горячую, плотную плазму , которая собирается над вспышечными аркадами. [4] но то, как именно формируются SAD, неясно и является областью активных исследований.
SAD были сначала интерпретированы как поперечные сечения трубок магнитного потока , которые включают в себя корональные петли , которые втягиваются вниз из-за магнитного напряжения после образования в месте пересоединения . [1] [7] Позже эта интерпретация была пересмотрена, чтобы предположить, что SAD вместо этого представляют собой следы за гораздо меньшими петлями втягивания (SADL), [8] а не поперечные сечения самих трубок . Другая возможность, также связанная с оттоками при переподключении , заключается в том, что SAD возникают из-за нестабильности, такой как нестабильность Рэлея-Тейлора. [13] или сочетание тиринг-моды и неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца . [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Маккензи, Делавэр; Хадсон, HS (1 июля 1999 г.). «Рентгеновские наблюдения движений и структуры над аркадой солнечной вспышки». Астрофизический журнал . 519 (1): L93–L96. Бибкод : 1999ApJ...519L..93M . CiteSeerX 10.1.1.42.5132 . дои : 10.1086/312110 . S2CID 7360429 .
- ^ Jump up to: а б с Маккензи, Делавэр (1 августа 2000 г.). «Супрааркадные нисходящие потоки при длительных солнечных вспышках». Солнечная физика . 195 (2): 381–399. Бибкод : 2000SoPh..195..381M . дои : 10.1023/А:1005220604894 . ISSN 0038-0938 . S2CID 119006211 .
- ^ Jump up to: а б с Иннес, Делавэр; Маккензи, Делавэр; Ван, Тунцзян (1 ноября 2003 г.). «Спектральные наблюдения SUMER послевспышечных супрааркадных притоков». Солнечная физика . 217 (2): 247–265. Бибкод : 2003SoPh..217..247I . CiteSeerX 10.1.1.149.5002 . дои : 10.1023/B:SOLA.0000006899.12788.22 . ISSN 0038-0938 . S2CID 16049512 .
- ^ Jump up to: а б с Асаи, Аюми; Ёкояма, Такааки; Симодзё, Масуми; Сибата, Казунари (10 апреля 2004 г.). «Движения нисходящего потока, связанные с импульсивными нетепловыми выбросами, наблюдавшимися во время солнечной вспышки 23 июля 2002 г.». Астрофизический журнал . 605 (1): L77–L80. Бибкод : 2004ApJ...605L..77A . дои : 10.1086/420768 . S2CID 121873264 .
- ^ Ривз, К.К.; Гильдия, ТБ; Хьюз, WJ; Коррек, Кентукки; Лин, Дж.; Раймонд, Дж.; Сэвидж, С.; Швадрон, Северная Каролина; Спенс, HE (1 сентября 2008 г.). «Постерптивные явления в корональных выбросах массы и суббурях: индикаторы универсального процесса?» . Журнал геофизических исследований: Космическая физика . 113 (А9): А00В02. Бибкод : 2008JGRA..113.0B02R . дои : 10.1029/2008JA013049 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Хан, Дж.И.; Бэйн, ХМ; Флетчер, Л. (2007). «Относительное время сверхаркадных нисходящих потоков во время солнечных вспышек» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 475 (1): 333–340. Бибкод : 2007A&A...475..333K . дои : 10.1051/0004-6361:20077894 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Сэвидж, Сабрина Л.; Маккензи, Дэвид Э. (01 апреля 2011 г.). «Количественное исследование большой выборки надаркадных нисходящих потоков во время эруптивных солнечных вспышек». Астрофизический журнал . 730 (2): 98. arXiv : 1101.1540 . Бибкод : 2011ApJ...730...98S . дои : 10.1088/0004-637x/730/2/98 . S2CID 119273860 .
- ^ Jump up to: а б Сэвидж, Сабрина Л.; Маккензи, Дэвид Э.; Ривз, Кэтрин К. (10 марта 2012 г.). «Переинтерпретация надаркадных нисходящих потоков в солнечных вспышках». Астрофизический журнал . 747 (2): Л40. arXiv : 1112.3088 . Бибкод : 2012ApJ...747L..40S . дои : 10.1088/2041-8205/747/2/l40 . S2CID 11690638 .
- ^ Маккензи, Делавэр; Сэвидж, Сабрина Л. (1 июня 2009 г.). «Количественное исследование надаркадных нисходящих потоков при эруптивных солнечных вспышках» . Астрофизический журнал . 697 (2): 1569–1577. Бибкод : 2009ApJ...697.1569M . дои : 10.1088/0004-637x/697/2/1569 .
- ^ Лю, Вэй; Чен, Цинжун; Петросян, Ваге (20 апреля 2013 г.). «Выбросы плазмоида и сокращения петель в эруптивной солнечной вспышке M7.7: свидетельства ускорения и нагрева частиц в потоках магнитного пересоединения». Астрофизический журнал . 767 (2): 168. arXiv : 1303.3321 . Бибкод : 2013ApJ...767..168L . дои : 10.1088/0004-637x/767/2/168 . S2CID 119205881 .
- ^ Jump up to: а б Ханнеман, Уилл Дж.; Ривз, Кэтрин К. (10 мая 2014 г.). «Тепловая структура токовых слоев и надаркадных нисходящих потоков в солнечной короне» . Астрофизический журнал . 786 (2): 95. Бибкод : 2014ApJ...786...95H . дои : 10.1088/0004-637x/786/2/95 .
- ^ Шили, Н. Р. младший; Уоррен, HP; Ван, Ю.-М. (01 декабря 2004 г.). «Происхождение поствспышечных петель». Астрофизический журнал . 616 (2): 1224–1231. Бибкод : 2004ApJ...616.1224S . дои : 10.1086/425126 . S2CID 120832655 .
- ^ Го, Л.-Дж.; Хуанг, Ю.-М.; Бхаттачарджи, А.; Иннес, Делавэр (2014). «Неустойчивости типа Рэлея-Тейлора в выхлопной струе пересоединения как механизм сверхаркадных нисходящих потоков на Солнце». Астрофизический журнал . 796 (2): Л29. arXiv : 1406.3305 . Бибкод : 2014ApJ...796L..29G . дои : 10.1088/2041-8205/796/2/l29 . S2CID 117149306 .
- ^ Сесер, М.; Цурбригген, Э.; Коста, А.; Шнайтер, М. (2015). «3D МГД-моделирование вспышечных надаркадных нисходящих потоков в турбулентной текущей среде». Астрофизический журнал . 807 (1): 6. arXiv : 1407.3298 . Бибкод : 2015ApJ...807....6C . дои : 10.1088/0004-637x/807/1/6 . S2CID 118688215 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Supra-Arcade Downflows — RHESSI Wiki (berkeley.edu)
- НАСА: Крупный план солнечных «головастиков» (nasa.gov)
- Hinode/XRT: Supra-Arcade Downflows после X-Flare (cfa.harvard.edu)
- Hinode/XRT: Супра-аркадные нисходящие петли (cfa.harvard.edu)
