Нерадиальное распространение корональных стримеров в солнечном цикле

1. Нерадиальное распространение корональных стримеров в солнечном цикле Kislovodsk solar station 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. Kislovodsk solar station

3. Нерадиальное направление корональных лучей и стримеров 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 Kislovodsk solar station Коронограф-поляриметр Mark III регистрировал структуру солнечной короны на высотах 1,15-2,45 R в период 1980-1999 гг. В 1998 года на обсерватории Mauna Loa был установлен новый коронограф Mark-IV, На телескопе Mark-IV можно наблюдать корону на высотах 1.14 -2.86R. Мы использовали данные коронографов Mark с применением искусственной виньетирующей функцией

4. Метод идентификации углов наклона корональных лучей 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 ±1,5o. 3) вписывали аппроксимирующие прямые Kislovodsk solar station Учитывались отрезки, имеющие длину не мене 1 R для изображений SOHO/Lasco-2 и не менее 0.5R для телескопов MarkIII/IV Пример отождествления направления распространения корональных стримеров для изображения короны Soho/Lasco-2 2005.01.02

5. Результаты анализапо данным телескопа SOHO/Lasco-2 Обработаны около 4·103 изображений в период 1996-2008 гг. и выделено около 105 корональных лучей для телескопа Soho/Lasco- 2 Kislovodsk solar station 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.

6. Результаты анализапо данным телескопа SOHO/Lasco-2 В эпоху максимума активности и переполюсовки магнитного поля Солнца, лучи направлены либо параллельно экватору, либо незначительно отклоняются к полюсам. Kislovodsk solar station Распределение углов отклонения корональных лучей от радиального направления по широте и времени в период 1996-2008 гг. по данным наблюдений SOHO/Lasco-2. Области отклонения лучей в сторону экватора затемнены. Лини уровня проведены через 2 градуса, уровень соответствующий Δθ=0o выделен толстой линией.

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. Kislovodsk solar station

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

9. Результаты анализапо данным телескопа Mark-III/IV Выводы, полученные по данным SOHO/Lasco-2 подтверждаются и по результатам анализа структуры солнечной короны на высотах 1.2-2.5R по данным телескопов MLSO MarkIII/IV . Обработано около 7·103 изображений получено около 3·104 лучей. Kislovodsk solar station Сравнение углов отклонения корональных лучей Δθ, расположенных в среднеширотной зоне +/-30o, по данным наблюдений коронографов MLSO- MarkIII/IV и индекса солнечных пятен (чисел Вольфа). Значения сглажены за 6 месяцев.

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

11. Угол наклона лучей в минимуме активности Kislovodsk solar station

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

13. Increase in the Suns open magnetic flux during the last 100 years. • Solar Flux Increased by a factor of 2.3 (?). Kislovodsk solar station Lockwood, Stamper, & Wild, Nature, 1999.

14. 2. Есть ли связь между нерадиальным направление корональных лучей и параметрами солнечного ветра? 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 нарасстоянии R1: nv/nov0=1+( θ- Δθ)/θ·(r-R1)/R1, при Δθ<θ. Принимая в годы минимума θ=40o а Δθ=20o, отношение nv/n0v0 на расстоянии 1 а.е. вырасти примерно в 2 раза, по сравнению со случаем радиального расширения. Kislovodsk solar station

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

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

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

18. Kislovodsk solar station

19. 3.Вековые изменение формы короны по данным затменных наблюдений Параметр γ и γ*=180- γ для затмений 11-24 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. Kislovodsk solar station

20. Kislovodsk solar station Распределение параметра γ для структуры короны минимального типа с фазой меньше |Ф|<0.2. Также помечены номера циклов активности

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

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

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

24. Дополнительные слайды Kislovodsk solar station Распределение углов отклонения корональных лучей от радиального направления по широте и времени в период 1980-2008 гг. по данным наблюдений Mark-3/4. Области отклонения лучей в сторону экватора затемнены. Лини уровня проведены через 3 градуса, уровень соответствующий Δθ=0o выделен толстой линией.

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

26. Индекс относительной интенсивности полярной короны в линии 5303A. Отношение интенсивностей короны на широта более 45oпо отношению к интегральной интенсивности короны имеет максимум в минимума активности Cp=C45-90S/C5303 Kislovodsk solar station 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 φc и потенциала от фотосферы φf: Потенциал от кольцевого тока: Kislovodsk solar station Радиальный интеграл следует рассматривать в 3-х разных областях r<R1; R1<r<R2; R>r2.

28. При r=1 на фотосфере Решение уравнения в сферических координатах является: R1<r<R2 Kislovodsk solar station r<R1 r>R2

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